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页数:367

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出版时间:2009-5

价格:42.00元

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isbn号码:9787502630294

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• 机械制造
• 制造技术
• 机械工程
• 工业技术
• 机械设计
• 数控技术
• 金属加工
• 工艺技术
• 实训教程
• 高等教育

铸就未来：先进材料与精密加工技术前沿探索 图书简介 本书聚焦于当代制造业皇冠上的明珠——先进材料的创新应用与超精密加工技术的最新进展。它并非对传统机械制造基础理论的简单复述，而是深入探讨如何利用革命性的材料特性和突破性的加工手段，实现传统工艺难以企及的产品性能与制造精度。本书旨在为机械工程、材料科学、精密仪器制造等领域的工程师、研究人员和高年级学生提供一份兼具理论深度与工程实践指导意义的参考指南。 第一部分：高性能材料的分子设计与宏观调控 本部分深入剖析了驱动现代工业升级的核心动力：新一代功能性与结构性材料。我们不再局限于传统的钢铁和铝合金，而是将目光投向那些在极端环境下展现卓越性能的物质。 第一章：增材制造（3D打印）专用材料体系的革新 本章详细阐述了面向金属增材制造（如选区激光熔化SLM和电子束熔化EBM）所必需的超细粉末冶金技术。重点解析了镍基高温合金、钛合金（如Ti-6Al-4V及其新型近净成分）以及高熵合金（HEA）在快速凝固过程中的微观组织演变规律。 关键内容细分： 粉末制备与表征： 气雾化、等离子雾化技术对球形度、粒度分布的控制，以及对粉末表面氧化层和流动性的影响分析。 缺陷抑制机制： 针对增材制造中常见的未熔合、气孔、残余应力等问题，从激光-粉末相互作用的物理模型出发，探讨能量密度、扫描策略与致密度之间的非线性关系。 后处理强化： 固溶处理（HPTS）和时效强化对增材制造件晶粒尺寸、析出相形貌的调控，以期获得接近甚至超越锻件性能的力学性能。 第二章：智能与响应性材料的工程化应用 本章探讨了那些能够感知外界刺激（如温度、应力、电磁场）并作出可控响应的新型材料，这些材料是实现自适应结构和智能系统的基础。 关键内容细分： 形状记忆合金（SMA）与阻尼材料： 重点分析镍钛合金（NiTi）在超弹性行为下的应力诱发马氏体转变（TRIP）机制，以及如何将其集成到减振降噪部件中。 压电与热释电陶瓷的复合化： 探讨PVDF/PZT纳米复合膜的制备工艺，以及它们在能量采集（能量收集器）和微驱动器中的性能优化。 自修复聚合物基体： 介绍基于微胶囊破裂和血管网络重构的自修复技术，着重分析修复效率与环境因素（湿度、温度）的相关性。 第二部分：超精密加工的物理基础与工艺控制 本部分将视角转向如何以极高的精度和极低的表面损伤来成形这些先进材料。重点突破传统切削加工的物理边界，迈向纳米级精度控制。 第三章：基于非传统能量的材料去除机理 传统刀具切削受限于材料硬度与刀具寿命，本章深入研究利用能量束或介质来完成材料去除的新技术。 关键内容细分： 飞秒激光超快加工（Femtosecond Laser Ablation）： 分析皮秒和飞秒激光在超快非热烧蚀过程中的优势，如何实现对脆性材料（如陶瓷、玻璃）和高反射率金属的“冷加工”，以及等离子体演化对表面粗糙度的影响。 电火花加工（EDM）的优化： 针对难加工合金，深入探讨微放电过程中的电极侵蚀与工件去除的耦合机制。特别是脉冲参数（电流、时间）对表面改性和残余应力的精细控制。 超声波辅助加工（UAM）： 研究高频振动如何改变切削区域的应力状态，降低摩擦系数，从而实现对碳化硅（SiC）等超硬材料的效率提升和刀具磨损的抑制。 第四章：亚微米级表面完整性控制与计量学 精密制造的最终目标是达到特定的表面质量。本章关注如何确保极高精度制造后的表面功能性和可靠性。 关键内容细分： 精磨与抛光的新进展： 探讨化学机械抛光（CMP）在半导体和平板显示器制造中的应用，以及磁流变抛光（MRF）如何实现对非球面光学元件的动态误差补偿。 表面亚表面损伤（Subsurface Damage, SSD）的表征与消除： 分析研磨、珩磨过程中产生的微裂纹、塑性变形层。重点介绍低损伤化学蚀刻（LDS）技术对消除SSD层，恢复材料本征强度的作用。 高精度在线测量： 介绍接触式（接触式探针）和非接触式（白光干涉、激光共聚焦）计量技术，特别是非接触式系统在复杂曲面和微小特征（如MEMS器件）的形貌、轮廓测量中的误差建模与校准。 第三部分：系统集成与面向未来的制造范式 本部分超越单个工艺单元，探讨如何将先进材料与精密加工技术整合进柔性化、智能化制造系统，以应对小批量、多品种的定制化需求。 第五章：多物理场耦合仿真与数字孪生 现代复杂零件的制造过程涉及热、力、电磁场等多因素的相互作用。精确预测是减少试错成本的关键。 关键内容细分： 有限元法（FEM）在热应力分析中的应用： 建立激光熔化过程中的瞬态温度场模型，预测热变形和残余应力的分布。 多尺度模拟： 从原子尺度的分子动力学模拟（MD）预测材料在极高应变率下的失效行为，到宏观尺度的工艺参数优化。 制造过程数字孪生： 探讨如何通过实时传感器数据反馈，驱动仿真模型进行迭代修正，实现对加工过程的预测性维护和实时质量控制。 第六章：面向极端环境的精密部件设计与制造集成 本书的最终落脚点在于实际工程应用，特别是航空航天、生物医疗等对可靠性要求极高的领域。 关键内容细分： 薄壁与微结构件的制造挑战： 针对航空发动机叶片、微流控芯片等，探讨如何利用增材制造结合高精度模具加工，实现复杂内部通道与超薄壁结构的制造。 生物相容性植入物的表面功能化： 介绍通过离子束沉积（IBD）或电化学沉积技术，在钛合金或可降解聚合物表面构筑仿生结构或药物缓释涂层，以提高骨整合率和抗感染能力。 结论： 本书通过对材料前沿与加工技术的深度融合，构建了一套面向高附加值、高性能产品的现代制造技术框架。它要求从业者不仅要精通单一工艺，更要具备跨学科的系统整合能力，从而真正实现“设计即制造，制造即性能”的先进制造目标。

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这本书对于我个人而言，最大的价值在于它打破了我对“制造”的传统刻板印象。我原以为它就是冰冷的机器和重复劳动，但读完之后，我发现每一道工序背后都蕴含着深刻的物理学、材料学甚至热力学的原理。特别是关于铸造和焊接部分，作者对凝固过程的微观结构演变描述得细致入微，让人看到了金属从液态到固态的“生命周期”。那些关于应力松弛、晶粒细化和相变硬化的讨论，都让我对材料性能的控制有了全新的认识。我甚至重新审视了我们公司正在使用的一种合金材料，并开始思考是否可以通过优化热处理参数来进一步提升其抗蠕变性能。这本书的语言风格非常沉稳有力，它不追求华丽的辞藻，而是用精确的术语和无可辩驳的逻辑来构建知识体系，读起来让人感觉非常踏实和可靠，就像是在与一位经验丰富、学识渊博的导师对话。

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我对这本书的结构布局和逻辑推演感到由衷的钦佩。它仿佛遵循着人类认知事物的自然规律，从宏观的工艺系统概述，逐步深入到微观的材料去除过程，最后再回归到系统集成与质量控制。这种层层递进的叙事方式，使得学习过程非常顺畅，很少出现理解上的断层。尤其是关于数控编程与自动化集成的那几章，作者没有仅仅停留在G代码的书写层面，而是将整个CAM/CAE/ERP系统进行了整合性的阐述，描绘了未来智能工厂的蓝图。这对于我们这些需要跨领域协作的工程师来说，提供了宝贵的全局视角。书中还穿插了一些历史回顾，比如从泰勒制到福特流水线再到现代柔性制造系统（FMS）的演变，这不仅丰富了知识的厚度，也让我体会到技术进步背后的哲学思考。阅读过程中，我甚至觉得作者不仅仅是在传授技术，更是在塑造一种严谨、系统化的工程思维方式，这比单纯掌握几项技能要重要得多。

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这本书的深度和广度令人印象深刻，它真正做到了“教程”二字的精髓——既要教你基础，也要给你指明前沿方向。让我特别欣赏的是，作者在讨论先进制造技术时，没有回避其固有的局限性和挑战。例如，在介绍超精密加工时，作者坦诚地指出了环境温湿度控制、机床刚度以及热漂移是目前难以攻克的瓶颈，并列举了科研机构正在尝试的几种解决方案。这种客观、辩证的分析态度，使得全书的论述更加全面和可信。此外，书中对于工艺参数优化，特别是多目标优化问题的处理方法，提供了多种算法的比较分析，从传统的田口方法到现代的遗传算法，让读者可以根据实际复杂程度进行选择。总而言之，这是一本可以伴随我从入门到进阶的参考书，它不仅提供了知识的骨架，还填充了大量实用的血肉，是我书架上不可或缺的一本宝典。

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作为一个刚步入这个行业的年轻工程师，我需要的不只是理论深度，更重要的是快速上手的实用指导。翻开这本书，我发现它在这方面做得极其出色。它不像一些学术专著那样高高在上，而是非常接地气。书中对公差与配合的讲解，简直可以作为我们车间里的标准操作手册来参考。它不是简单地罗列国标，而是用大量的“如果……那么……”的句式，分析了不同配合选择对最终产品装配精度和可靠性会造成何种影响。我印象特别深刻的是关于表面粗糙度的那一章，作者用非常直观的语言解释了“Ra”值背后的物理意义，并对比了研磨、抛光和喷砂等不同表面处理工艺对零件疲劳强度的影响，这对于我们在设计过程中选择合适的表面处理方案至关重要。这本书的排版也比较人性化，关键概念都有醒目的高亮处理，方便我快速回顾和查找。更难能可贵的是，作者在讨论加工误差的补偿策略时，提供了几种不同的数学模型，并对它们的计算复杂度和适用范围进行了比较，这种多维度的分析，极大地拓宽了我的思路。

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这本书，坦率地说，我是在一个朋友的强烈推荐下才翻开的。起初，我对“机械制造技术”这个主题并不抱太大热情，总觉得会是枯燥乏味的公式和图纸的堆砌。然而，刚读了几章，我就被它那种深入浅出的讲解方式深深吸引住了。作者在阐述复杂的切削原理时，没有一味地抛出那些让人望而生畏的理论，而是巧妙地结合了实际生产线上的案例。比如，当他讲到刀具磨损的机理时，不是简单地给出寿命公式，而是通过剖析不同材料在不同转速下的微观形变，让你仿佛能亲眼看到刀刃是如何一点点崩解的。更让我称赞的是，书中对现代制造趋势的把握非常敏锐，它不仅涵盖了传统的车、铣、磨等基础工艺，还花了不少篇幅介绍了增材制造（3D打印）在精密零件制造中的应用前景和技术难点。读完第一部分，我立刻有种豁然开朗的感觉，原本模糊的“制造”概念，在我的脑海中变得立体而清晰，它不再是遥不可及的工厂黑箱，而是一门充满智慧和创造力的科学。这本书的图示质量也值得称赞，那些剖视图和爆炸图都极其精准，辅助理解那些抽象的力学模型，起到了画龙点睛的作用。

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