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《现代工程材料与成形技术》 内容简介 本书旨在为学习机械制造、材料科学及相关工程领域的学生和专业人士提供一个全面而深入的视角，聚焦于现代工程材料的性能、选择标准，以及先进的材料成形与加工技术。全书内容紧密围绕“材料基础”与“成形应用”两大核心板块展开，力求在理论深度与工程实践之间找到最佳平衡点，培养读者解决复杂制造问题的能力。 第一部分：现代工程材料基础 本部分系统回顾和深入探讨了构成现代工业体系的几大类关键材料的内在机制与宏观表现。 第一章：材料科学基础回顾与前沿 本章首先对晶体结构、晶格缺陷、扩散、相变等材料科学的基石概念进行快速而精准的梳理，确保读者对材料的微观世界有扎实的理解。随后，重点引入了当前研究热点——高熵合金（HEAs）、梯度材料（Functionally Graded Materials, FGMs）以及智能材料（如形状记忆合金、压电陶瓷）的结构-性能关系。详细分析了如何通过调控微观结构来优化材料在极端环境下的力学、热学和电学性能。 第二章：金属材料的深度解析 本章深入剖析了钢铁材料的强化机制。除了传统的固溶强化、晶界强化、形变强化和沉淀强化外，特别增加了对贝氏体钢和马氏体钢的热处理工艺窗口的详细探讨，包括奥氏体化温度、冷却速率对最终组织形态（如珠光体、贝氏体、马氏体）的影响曲线。对于有色金属，重点关注了铝合金（特别是2XXX、7XXX系列及其焊接性）、钛合金（α-β型和近β型）在航空航天领域中的应用限制与设计考量。对于新型金属基复合材料（MMCs），阐述了纤维与基体的界面反应控制技术。 第三章：高分子与复合材料 本章突破传统对塑料的简单分类，侧重于工程塑料（如PEEK, PTFE）的耐磨性、耐化学腐蚀性及其在精密机械中的密封应用。在复合材料部分，详细介绍了碳纤维增强复合材料（CFRP）的层合板设计理论，包括铺层顺序对弯曲刚度和抗层间剥离性能的影响。重点分析了湿法铺放、预浸料固化过程中的体积收缩与内应力的控制。对于陶瓷材料，则聚焦于结构陶瓷（如SiC、Zr$ ext{O}_2$）的增韧技术，特别是韧性转变增韧的微观机理。 第四章：材料的性能测试与无损评价 本章着眼于工程实践中的材料质量控制。除了标准的拉伸、冲击、疲劳测试外，详细介绍了蠕变测试的短期与长期预测模型。在无损检测（NDT）方面，不仅涵盖了超声波和射线检测的基础，更强调了声发射技术在材料损伤实时监测中的应用潜力。此外，还包括了对材料表面性能的评价，如显微硬度测试（维氏、努氏）和摩擦磨损性能的tribology分析。 --- 第二部分：先进材料成形与精密加工技术 本部分将理论知识转化为实际的制造工艺，重点关注如何高效、精准地将材料转化为具有特定形状和性能的零部件。 第五章：铸造工艺优化与凝固控制 本章超越了基础的砂型铸造，深入探讨了精密铸造（熔模铸造）在高精度叶片制造中的应用。重点分析了型壳的强度、透气性控制，以及型腔内的定向凝固技术，旨在消除或限制宏观偏析和气孔缺陷。对于金属型铸造，详述了充型过程中压力对铸件内部组织的影响。本章还包含对新型增材制造金属粉末的预处理与烧结行为的初步探讨。 第六章：塑性加工与成形极限 本章侧重于大变形工艺。在锻压领域，详细阐述了多向模锻与温/热挤压技术在复杂轴类零件制造中的优势。在板料冲压方面，系统介绍了成形极限图（FLD）的绘制与实际应用，用以预测和避免板料在拉伸过程中出现应变失稳和破裂。对于金属的轧制工艺，重点分析了轧制道次设计、轧辊间隙与材料流动之间的关系，以控制轧制件的残余应力分布。 第七章：切削加工的机理与现代刀具技术 本章聚焦于高效率、高精度切削。深入分析了切削力、切削热与刀具磨损的耦合关系，并引入了切削参数的动态优化模型。在刀具材料方面，详细介绍了PCD（聚晶金刚石）、PcBN（立方氮化硼）等超硬材料的性能与适用范围，以及如何根据工件材料选择最佳的涂层（如TiAlN, AlCrN）体系。对于难加工材料（如镍基高温合金）的切削，强调了刀具几何形状、冷却液选择和主轴转速脉冲控制策略的重要性。 第八章：特种加工技术 本章覆盖了传统机械加工难以实现的精密加工或对材料性能有特殊要求的加工方法。 电火花加工（EDM）： 深入研究了脉冲参数（电流、脉宽、休止时间）对材料去除率（MRR）和表面完整性的影响，并对比了慢速走丝线切割（SW-WEDM）与快走丝技术的精度差异。 激光加工： 重点分析了激光熔化沉积（LMD）和选择性激光熔化（SLM）中熔池的动力学行为、热影响区（HAZ）的形成，以及如何通过改变激光扫描策略来控制致密度和孔隙率。 化学与电化学加工： 概述了电化学加工（ECM）在精密去毛刺和高深孔加工中的应用，并探讨了表面化学抛光技术的机理。 第九章：表面工程与强化 本章关注提高零部件使用寿命的关键技术。详细介绍了热浸镀（如热浸镀锌）的界面冶金过程。在热处理方面，除了渗碳、氮化等传统方法，重点讨论了激光相变强化和离子注入技术，这些技术能在不显著改变工件整体尺寸的情况下，显著提升表面硬度和耐磨性。最后，对表面完整性（如残余应力、微观组织变化）的检测方法进行了总结。 本书结构严谨，图表丰富，案例翔实，是机械设计、制造工程、材料科学等专业学生进行课程学习、工程设计人员进行技术查阅的理想参考用书。
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