具体描述
《重有色金属及其合金管棒型线材生产》是有色金属行业职业教育培训规划教材之一，是根据有色金属企业生产实际、岗位技能要求以及职业学校教学需要编写的，并经人力资源和社会保障部职业培训教材工作委员会办公室组织专家评审通过。《重有色金属及其合金管棒型线材生产》详细介绍了重有色金属及其合金管棒型线材生产工艺、技术和设备等，全书共分6章，包括概述、挤压、冷轧管、管棒材拉伸、线材生产、成品验收等。在内容组织和结构安排上，力求简明扼要，通俗易懂，理论联系实际，切合生产实际需要，突出行业特点。为便于读者自学，加深理解和学用结合，各章均附复习思考题。奉书可作为有色金属企业岗位操作人员的培训教材，也可作为职业学校（院）相关专业的教材，同时可供有关工程技术人员参考。
冶金工程核心技术与前沿进展 本书聚焦于现代冶金工业中至关重要的材料加工技术，深入探讨了高性能结构材料的制备、性能调控与应用拓展。全书内容紧密围绕先进金属材料的宏观组织控制、微观结构演变规律及其对最终产品性能的影响机制展开，旨在为冶金、材料科学及相关工程领域的研究人员、工程师和高级院校师生提供一部兼具理论深度和工程实践指导价值的专业参考书。 --- 第一部分：基础理论与材料科学基石 第一章：现代冶金学概述与发展趋势 本章首先界定了现代冶金学的范畴，涵盖从矿石冶炼到精密加工的全过程。重点阐述了冶金工业在可持续发展、绿色制造和高端装备制造中的战略地位。讨论了当前冶金领域面临的挑战，如高熵合金、功能梯度材料的理论瓶颈以及极端环境下材料服役性能的预测难题。分析了数字化、智能化在冶金过程控制中的应用前景，特别是大数据分析和人工智能在优化合金设计中的角色。 第二章：金属材料的晶体结构与缺陷理论 深入剖析了金属的晶体结构分类及其对宏观力学性能的影响。详述了点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的形成机制、迁移方式及其在塑性变形、蠕变和疲劳过程中的核心作用。重点探讨了高角度晶界与低角度晶界的能垒差异，以及如何通过晶界工程调控材料的强度、韧性和导电性。引入了先进的计算材料学方法，如密度泛函理论（DFT）在预测缺陷形成能和扩散路径上的应用。 第三章：相变动力学与热力学基础 本章系统梳理了固态相变的热力学驱动力与动力学速率控制因素。详细阐述了形核理论（如经典形核理论、非经典形核理论），着重分析了不同冷却速率下马氏体、贝氏体、珠光体等关键相变的动力学过程。探讨了扩散控制相变和无扩散相变（如孪生）的特征差异。引入了相场方法（Phase-Field Method）在模拟复杂多相区演化和界面迁移方面的优势。 第四章：合金化原理与微观组织设计 系统介绍了合金化对基体性能的强化机制，包括固溶强化、析出强化、晶界强化和形变强化。深入讨论了多元合金体系中的相图构建与解读，特别是复杂高熵合金（HEA）和金属间化合物的相稳定性和相图预测。阐述了微观组织设计（Microstructure Engineering）的核心思想，即如何通过热机械联合处理（TMP）精确控制晶粒尺寸、形态和分布，以实现性能的最优化组合。 --- 第二部分：先进材料的制备与塑性加工原理 第五章：金属粉末制备与增材制造技术 本章侧重于先进金属材料的起点——高品质粉末的制备。详细介绍了雾化法（气雾化、等离子雾化）和化学法制备金属及合金粉末的技术要点、粒度分布控制及表面活性处理。随后，重点转向金属增材制造（AM）技术，特别是选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）。深入分析了增材制造过程中的热循环效应、残余应力形成机制及其对致密度和各向异性的影响，并探讨了后处理（如热等静压HIP）对消除缺陷的关键作用。 第六章：高能塑性变形与材料本构关系 本章聚焦于金属材料在高温、高应变速率下的塑性变形行为。详述了热变形过程中的动态再结晶（DRX）与动态回复（DRV）机制，并建立了描述这些过程的本构方程（如Johnson-Cook模型、Arrhenius型模型）。探讨了超细晶粒（UFG）和纳米晶（NC）材料的特殊加工技术，如高应变梯度塑性加工（HGSGP）和旋转锻造，及其在实现材料超塑性或高强度方面的应用。 第七章：精密铸造与凝固控制 详尽论述了精密铸造技术在复杂零件制造中的应用，包括熔模铸造、压力铸造和连铸工艺。着重分析了凝固过程中的传热传质问题，如枝晶生长、溶质偏析和孔隙的形成与消除。针对高价值合金（如单晶高温合金），深入探讨了定向凝固的技术控制，以消除晶界强化薄弱环节，提升材料在极端热应力下的可靠性。 第八章：材料的表面工程与界面改性 本章关注材料的服役环境适应性，即通过表面技术提升材料的抗腐蚀、抗磨损和抗疲劳能力。系统介绍了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）技术在制备硬质涂层（如TiN, DLC）中的应用。详述了离子注入、渗碳、渗氮等热化学扩散处理的原理和工艺窗口。同时，探讨了界面工程在复合材料（如金属基复合材料）制备中的作用，特别是界面反应控制对宏观性能的影响。 --- 第三部分：性能评价、服役行为与前沿探索 第九章：先进材料的力学性能测试与表征 详细介绍了现代材料力学性能测试的标准化方法和前沿技术。除了常规的拉伸、压缩、弯曲测试，重点讲解了疲劳（低周疲劳、高周疲劳）、断裂韧性（KIC, J积分）、蠕变和应力松弛测试的规范与数据分析。引入了原位（In-situ）测试技术，如同步辐射X射线衍射与电子背散射衍射（EBSD）的结合，用于实时监测材料在加载过程中的微观结构演变和晶体取向变化。 第十章：材料的腐蚀与环境破坏行为 深入分析了金属材料在化学和电化学环境下的失效机理。涵盖了均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。特别关注了高温环境下的氧化和热腐蚀行为，以及如何通过合金设计和表面保护来抑制这些破坏。讨论了氢脆、辐照损伤等特殊环境下的材料行为建模。 第十一章：功能材料与智能材料 本章将视野扩展到非结构性金属材料。详述了磁性材料（软磁、硬磁）、压电/铁电材料的制备与性能调控。深入探讨了形状记忆合金（SMA）和磁致伸缩材料的工作原理、马氏体相变与应力诱发相变的机制。讨论了材料如何集成传感、执行和响应功能，支撑智能结构和自修复系统的发展。 第十二章：冶金过程的数值模拟与人工智能应用 本章总结了利用先进计算工具辅助材料研发和工艺优化的趋势。详细介绍了有限元法（FEM）在模拟金属塑性加工、残余应力分析中的应用。阐述了计算热力学（CALPHAD方法）在快速构建复杂相图和预测相组成方面的核心价值。最后，探讨了机器学习模型（如神经网络、高斯过程回归）如何应用于材料性能预测、工艺参数优化以及质量控制的自动化。 --- 本书旨在构建一个贯穿基础理论、加工工艺和前沿应用的技术体系，为读者提供一套全面的、面向未来的金属材料工程知识框架。
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