High Performance Metallic Materials for Cost Sensitive Applications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Tms

作者:Froes, F. H. (EDT)/ Chen, E. (EDT)/ Boyer, R. R. (EDT)/ Taleff, Eric M. (EDT)/ Lu, L. (EDT)/ Zhang,

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-09

价格:USD 166.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780873395229

丛书系列:

图书标签:

• Metallic Materials
• High Performance Materials
• Cost Sensitive Applications
• Materials Science
• Materials Engineering
• Alloys
• Manufacturing
• Properties
• Performance
• Applications

现代冶金学前沿：先进功能材料的创新与应用 本书深入探讨了在当前技术发展浪潮中，具有突破性性能的新型功能材料的研发、制备工艺及其在尖端工业领域的多元化应用。 第一部分：基础理论与材料设计范式转型 本部分旨在为读者建立一个理解现代材料科学核心驱动力的理论框架。我们将超越传统的金相学和宏观力学分析，转向基于原子尺度和计算模拟的材料设计新范式。 第一章：量子力学与材料性能预测 第一节：第一性原理计算在材料结构预测中的作用 探讨密度泛函理论（DFT）如何精确模拟电子结构，预测晶格常数、结合能和弹性常数。重点分析高熵合金（HEAs）中复杂晶体结构的稳定性预测模型。 第二节：热力学与相图的先进建模 介绍 CALPHAD（计算热力学）方法的最新进展，特别是在处理多组元、非理想溶液体系中的应用。讨论如何利用热力学驱动力来控制纳米结构材料的自组装过程。 第二章：晶体缺陷工程与本征性能调控 第一节：位错动力学与塑性变形的微观机制 详细分析位错的源发、运动、交割及其与晶界、沉淀物的交互作用。引入“位错阻塞理论”在理解超高强度材料中的失效机制中的应用。 第二节：晶界工程：从“杂质”到“功能界面” 系统梳理不同类型晶界（低角度、高角度、特殊共格/非共格界）对材料电学、力学和扩散性能的影响。探讨通过精确控制晶界化学成分来提升材料抗蠕变和抗辐照损伤的能力。 第三章：先进表征技术的新视野 第一节：同步辐射光源下的原位/非原位表征 介绍高能X射线衍射（XRD）和吸收光谱（XAS）如何揭示材料在极端载荷（高温、高压）或反应环境下的实时结构演变。重点关注原位拉伸测试中的晶体学转变。 第二节：聚焦离子束（FIB）与透射电子显微镜（TEM）联用技术 阐述如何通过FIB精确制备纳米尺度的样品，并结合高分辨TEM（HRTEM）和能量色散X射线谱（EDS）对界面结构和元素偏聚进行亚纳米级分析。 第二部分：功能材料体系的突破 本部分聚焦于几类在能源、电子和生物医学领域展现出巨大潜力的特定材料体系的创新与制造工艺。 第四章：能源存储与转换材料：固态电解质与催化剂 第一节：下一代锂离子电池的界面挑战与固态电解质 分析硫化物、氧化物和聚合物固态电解质的离子传导机制。重点讨论电极/电解质界面阻抗的来源及抑制策略，特别是界面副反应的控制。 第二节：高效低成本电催化剂的设计与合成 讨论用于析氢反应（HER）和氧还原反应（ORR）的非贵金属基催化剂。介绍原子层沉积（ALD）技术在构建单原子催化剂（SACs）中的应用，及其对活性位点密度和稳定性的影响。 第五章：智能与响应性材料：形状记忆与超弹性 第一节：马氏体相变材料的热力学与动力学控制 深入研究镍钛（NiTi）及其他合金中的热弹性马氏体转变机制。探讨如何通过应力诱导相变实现超塑性和形状记忆效应的精确调控。 第二节：多铁性与耦合效应材料 分析铁电、铁磁和弹性特性在特定氧化物材料中（如钙钛矿结构）的耦合机制。讨论磁致伸缩和电致伸缩效应在传感器和致动器中的应用潜力。 第六章：极端环境下的结构材料演化 第一节：高温合金的氧化与腐蚀行为 探讨新一代铼（Re）或钌（Ru）强化单晶镍基高温合金在超临界流体环境下的内部氧化机制和热腐蚀动力学。重点分析保护性氧化层（如Cr2O3, Al2O3）的形成与剥落。 第二节：核能应用中的辐照损伤与抗性材料 聚焦于先进反应堆结构材料（如奥氏体不锈钢、氧化物弥散强化钢ODS）在快中子辐照下产生的空隙、位错环和氦泡的形成。介绍“辐射硬化”与“蠕变”的竞争关系。 第三部分：增材制造与过程强化 本部分专注于革命性的制造技术如何改变材料的组织结构、实现复杂几何形状的制造，并最终影响材料的服役性能。 第七章：增材制造中的材料-工艺-结构-性能闭环 第一节：激光选区熔化（SLM）中的热流与微观组织控制 分析高扫描速度下熔池的动态行为、快速凝固速率对形成纳米/亚微米晶粒结构的影响。讨论打印过程中存在的残余应力和孔隙率的形成机制。 第二节：定向凝固与晶体生长在增材制造中的应用 介绍如何通过精确控制扫描策略和热梯度来诱导定向凝固结构（如柱状晶或单晶），以提高高温部件的抗蠕变性能。 第八章：材料的界面融合与异质结构 第一节：梯度材料的制造与性能梯度 阐述如何通过激光熔覆、扩散连接或梯度增材制造来构建材料的性能梯度（如硬度、耐磨性或导电率的渐变）。分析界面处的扩散和相变对整体力学行为的贡献。 第二节：复合材料的界面优化与增强机制 探讨金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料中基体与增强相（纳米颗粒、碳纳米管、纤维）的界面化学键合。分析界面有效载荷传递模型及其对复合材料断裂韧性的影响。 第九章：材料的表面改性与寿命延伸 第一节：等离子体喷涂与热障涂层（TBCs） 详细介绍先进等离子体技术（如真空等离子喷涂VPPS）在制备高致密、低孔隙率陶瓷涂层中的优势。分析热障涂层中关键的“滞留层”（Bond Coat）的微观结构演变。 第二节：高能束流处理与表面晶体结构重构 考察电子束或激光处理对材料表层微区进行快速熔化和再凝固，从而诱导出亚稳相或超细晶结构的潜力。讨论这种表面强化层在抗疲劳和抗擦伤应用中的效能。 --- 本书特色： 本书超越了传统的材料学科划分，强调跨学科融合，将计算材料学的前沿成果与先进制造技术紧密结合，旨在为从事新材料研发、工艺优化及前沿工程应用的科研人员和工程师提供一份全面且深入的参考指南。内容严谨、逻辑清晰，侧重于最新科学发现背后的物理机制和工程实现路径。

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说实话，我原本以为这类主题的书籍读起来会像啃干面包一样乏味，充满了枯燥的图表和晦涩的术语，但《高性能金属材料的成本敏感应用》却成功地颠覆了我的预期。它更像是一本精心策划的“材料选型策略手册”，而非冰冷的教科书。作者在讨论**材料替代策略**时所展现出的洞察力非常精妙。例如，他们详细对比了在航空航天次级结构件中，使用高强度钢材（如马氏体时效钢）与使用新型铝锂合金的生命周期成本分析（LCCA）。这不仅仅是比较初始采购价格，而是将制造成本、维护频率、燃料消耗（如果用于航空器）以及最终回收价值全部纳入考量。我发现书中引用的**数值模拟和材料基因组学（Materials Genome Initiative, MGI）**的应用案例尤其具有启发性。他们展示了如何利用计算材料学工具，在虚拟环境中快速筛选出数千种可能的合金配方，从而将耗时耗力的试错周期从数年缩短到几个月，这对于资金紧张的中小型企业来说，简直是降维打击。这本书的结构设计非常巧妙，每一章都以一个实际的工程挑战为引子，然后层层剖析可行的、具有经济可行性的材料解决方案，读起来丝毫不拖泥带水，充满了解决问题的快感。

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我特别欣赏作者在讨论**材料的生命周期成本（LCC）**时所采取的宏观视角。这本书超越了单纯的材料科学范畴，跨越到了供应链管理和可持续工程学的领域。书中关于如何通过材料选择优化**可制造性设计（Design for Manufacturability, DFM）**的案例分析，极具操作性。例如，通过微调合金的固溶处理温度窗口，可以减少热处理过程中可能产生的翘曲和变形，从而减少后续的精加工时间和返工率，这看似微小的改动，累积起来对总成本的影响是巨大的。书中对于**新型低成本粘结剂与烧结技术**在生产高性能粉末冶金（P/M）部件上的应用介绍，也十分到位。作者清晰地解释了为什么在某些应用中，经过精密烧结的P/M部件，其性能可以与传统锻造件媲美，而成本却能降低30%以上。这种对**过程-结构-性能-成本**四维关系的深入探讨，使得这本书的价值远超同类材料手册，它提供的是一种系统性的、以经济效益为导向的材料工程思维方式。

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这本书的语言风格非常直接、坦率，甚至带有一丝“老兵”式的狡黠，完全没有当代学术写作中那种过度包装的倾向。它真正触及了“成本敏感”这个核心痛点，并且毫不留情地揭示了许多“高性能”材料背后的华而不实的泡沫。我对其中关于**增材制造金属部件的质量控制与认证**的论述印象极为深刻。作者没有回避当前行业面临的挑战，例如打印过程中产生的微孔隙、残余应力以及层间结合强度不均匀的问题。他们提供了一套非常实用的、基于无损检测（NDT）技术的成本效益评估框架，教导读者如何在保证安全裕度的前提下，避免过度检测带来的不必要开支。此外，书中对**增材制造的粉末回收和再利用**的经济学分析也令人深思。如何高效地分离和净化回收的金属粉末，以确保其满足下一批次打印的性能要求，这个环节常常被忽略，但它对降低整体制造成本却起着决定性的作用。阅读这本书，就像是获得了一份来自一线专家的“避坑指南”，告诉你哪些“高科技”的馅饼实际上是陷阱，哪些看似平淡无奇的材料组合才是真正的性价比之王。

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这部书简直是为那些在材料科学领域摸爬滚打，却又时刻被预算线紧紧勒住脖子的工程师和研究人员量身定做的。它没有那些故弄玄虚的高深理论，直接切入核心——如何在不掏空钱包的前提下，实现卓越的材料性能。我尤其欣赏作者在阐述**增材制造（Additive Manufacturing）**在处理复杂金属结构时的应用。他们并没有仅仅停留在“3D打印很酷”的表面，而是深入挖掘了如何通过优化打印路径、选择合适的粉末粒度分布，以及后处理的热等静压（HIP）技术，来显著提升轻合金（比如某些钛合金或铝基复合材料）的疲劳寿命和耐腐蚀性，同时还能大幅减少传统机加工带来的材料浪费。书中关于**高熵合金（High-Entropy Alloys, HEAs）**的章节，更是令人眼前一亮。作者没有陷入HEA那种几乎无限的成分组合的泥潭，而是聚焦于那些通过简单熔炼或快速凝固就能获得的、具有成本效益的、且在高温或极端环境下表现出令人惊讶稳定性的特定组态。阅读时，我感觉就像在参加一场由行业资深专家主持的研讨会，他们手里拿着最新的实验数据，却能用最直白的语言告诉你，“是的，这个新材料可能更贵一点，但它能让你少报废十批次工件，长期来看，它才是最便宜的选择。”这种务实的视角，在学术著作中是极其罕见的宝贵财富。

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这本书的叙述方式充满了对实际工程难度的深刻理解，它完全避免了那种只关注理论极限的傲慢态度。我个人对其中关于**功能梯度材料（Functionally Graded Materials, FGM）**在成本受限环境下的应用进行了细致的研读。作者并没有一味推崇复杂梯度结构，而是提出了一个关键论点：对于许多中低负荷应用，通过精确控制两种成本差异显著的材料的界面比例和过渡区域宽度，可以以远低于全梯度设计的成本，实现相似的性能提升。书中对**先进连接技术**（如搅拌摩擦焊、激光复合焊）在异种金属连接中的成本效益评估，也令人印象深刻。如何避免昂贵的过渡层，直接实现不同强度、不同热膨胀系数材料的可靠连接，从而避免因使用昂贵中间合金而增加的成本，这本书给出了非常具体的方案和数据支持。总而言之，这本书不是让你学会如何做出最强的材料，而是教你如何用最合适的材料，在预算内赢得项目。它就像是工程师口袋里的一本“实战圣经”，充满了立即可用的智慧，绝对值得反复翻阅和实践。

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