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isbn号码:9787111056188

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• 金属材料
• 材料科学
• 金属工程
• 材料辞典
• 工程技术
• 工业技术
• 冶金
• 金属工艺
• 材料选择
• 机械工程

铸就辉煌：现代机械工程中的关键材料探索 内容概要： 本书深入剖析了现代机械工程领域中至关重要的非金属材料体系，旨在为工程师、科研人员和高级技术人员提供一个全面且深入的参考指南。内容聚焦于高分子聚合物、先进陶瓷、复合材料以及功能性涂层四大核心板块，详细阐述了这些材料的微观结构、宏观性能、制备工艺、典型应用及其面临的挑战与未来发展趋势。全书以工程应用为导向，强调材料选择与系统性能之间的内在联系，力求突破传统材料学研究的局限，构建一个以性能驱动的材料设计与应用框架。 第一部分：高分子聚合物——轻量化与柔性的基石 第一章：工程塑料的分子设计与性能调控 本章首先从聚合物的链结构、结晶度、分子量分布等基本参数入手，系统梳理了热塑性塑料（如聚醚醚酮 PEEK、聚酰亚胺 PI）和热固性树脂（如环氧树脂、酚醛树脂）的结构-性能关系。重点探讨了通过共聚、接枝、交联等化学改性手段，如何精确控制材料的耐热性、机械强度、阻尼特性及耐化学腐蚀性，以满足航空航天、汽车轻量化和精密电子设备对极端环境适应性的要求。 第二章：弹性体与密封技术 本章聚焦于橡胶和弹性体的应用科学。详细介绍了合成橡胶（如丁腈橡胶 NBR、氟橡胶 FKM）的硫化机理、老化过程及其抗疲劳性能。讨论了动态密封与静态密封件的设计原则，特别关注了在高压、高温或腐蚀性介质环境下，如何通过填充剂（如炭黑、二氧化硅）和增塑剂的选择，优化弹性体的动态模量和长期可靠性。案例分析部分涵盖了复杂流体动力密封系统的材料失效模式。 第三章：功能化聚合物与智能响应材料 本章面向前沿研究，探讨了具有特定电、光、热响应功能的高分子材料。内容包括导电聚合物的电化学行为、压电聚合物在传感器与执行器中的应用，以及形状记忆聚合物（SMP）的驱动机制和热力学稳定性。深入分析了这些智能材料在软体机器人、自适应结构以及可穿戴技术中的潜在价值。 第二部分：先进陶瓷——极端环境下的韧性与耐磨性 第四章：结构陶瓷的制备与微观缺陷控制 本章深入探讨了氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）和非氧化物陶瓷（如碳化硅 SiC、氮化硅 Si3N4）的粉体制备技术（如溶胶-凝胶法、自蔓延高温合成 SHS）和烧结过程。核心内容在于理解晶界工程、孔隙率控制对断裂韧性的影响。详细论述了增韧技术，如氧化锆的相变增韧机制，以及陶瓷涂层（如热障涂层 TBCs）在燃气轮机叶片中的应用。 第五章：生物医学用陶瓷材料 本章专注于生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷在植入体领域的应用。讨论了羟基磷灰石（HA）的生物相容性、骨传导性及其与金属骨架的复合化技术。分析了高纯度氧化铝在牙科修复体中的力学优势和磨损特性。此外，还涵盖了生物陶瓷在药物缓释系统中的载体设计。 第六章：高温与抗氧化性能评估 本章系统介绍了评估陶瓷在极端热负荷下稳定性的方法。内容涵盖了热导率、热膨胀系数的精确测量，以及氧化气氛和热冲击下的寿命预测模型。着重分析了陶瓷材料在核能、超音速飞行器热防护系统中的服役条件与失效机制。 第三部分：复合材料——性能叠加与结构优化 第七章：纤维增强复合材料的力学行为 本章是关于层合板和颗粒增强复合材料的力学分析核心。详细阐述了连续纤维（碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维）和短纤维增强基体（聚合物、金属、陶瓷）体系的各向异性本构关系。重点介绍了层合板的经典层合理论（Classical Lamination Theory CLT）及其在损伤容限设计中的应用，包括分层、基体开裂等失效模式的判定。 第八章：金属基复合材料（MMC）的界面科学 本章聚焦于金属基体与陶瓷/石墨增强相之间的界面相互作用。讨论了搅拌铸造法、粉末冶金法和原位反应法制备 MMC 的工艺特点。关键内容在于界面反应控制，以避免脆性金属间化合物的生成，从而保证复合材料在高温蠕变和疲劳载荷下的性能。 第九章：先进结构与功能复合体系 本章涵盖了新兴的复合材料技术，如自修复复合材料的微胶囊技术、夹层结构的设计原理，以及电磁屏蔽复合材料的导电网络构建。案例分析选取了无人机结构件中对重量、刚度和电磁兼容性要求极高的应用场景。 第四部分：功能性表面工程与涂层技术 第十章：耐磨与抗腐蚀表面改性 本章侧重于通过表面工程手段，提升传统基体材料的使用寿命。系统梳理了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）技术在制备硬质涂层（如 TiN, CrN）中的应用参数控制，及其对薄膜内应力、晶粒取向和附着力的影响。在腐蚀防护方面，详细介绍了阻挡层、牺牲阳极涂层以及缓蚀剂在涂层配方中的协同作用机制。 第十一章：摩擦学与润滑界面 本章探讨了材料在接触和运动界面上的行为。内容包括固体润滑剂（如 MoS2、石墨烯）在极端载荷下的减摩机理，以及 DLC（类金刚石碳）涂层在精密机械轴承中的应用优势与涂层硬度的优化。分析了摩擦学测试标准与实际工况的关联性。 第十二章：先进功能涂层与界面调控 本章涵盖了光电、热管理领域的高性能涂层。讨论了介电薄膜的厚度控制对光学性能的影响，以及热管理涂层中纳米结构的引入如何实现高效热辐射控制。同时，探讨了等离子喷涂技术在复杂几何形状部件涂层应用中的局限性与解决方案。 结语：面向未来制造的材料集成挑战 本书在总结部分展望了非金属材料在增材制造（3D 打印）技术中的应用前景，特别是在复杂梯度材料和异质结构件制备上的突破。强调了材料基因组计划（Materials Genome Initiative）对加速新材料研发流程的关键性作用，以及跨学科合作在解决下一代机械系统可靠性挑战中的核心地位。

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