B0689 Advances in turbine materials, design and manufacturing (matsci) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Maney Materials Science

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1997-12

价格:USD 230.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781861250537

丛书系列:

图书标签:

• Turbine Materials
• Turbine Design
• Turbine Manufacturing
• Materials Science
• Engineering
• Mechanical Engineering
• Aerospace Engineering
• Power Generation
• Materials Properties
• Manufacturing Processes

《先进涡轮材料、设计与制造（材料科学）》一书，深入探讨了现代涡轮技术发展的核心——材料、设计与制造的精妙融合。这本书并非简单罗列已知事实，而是以一种前瞻性的视角，揭示了推动涡轮性能不断突破的最新进展及其背后的科学原理。 材料科学的革新：挑战高温与高压的极限 在涡轮技术领域，材料是决定其能否在极端工况下稳定运行的基石。本书详尽地阐述了当前最前沿的涡轮材料研究进展，着重介绍了在高温合金、陶瓷基复合材料（CMCs）以及新型涂层技术方面的突破。 高温合金的演进与优化： 传统的镍基高温合金虽然已在涡轮叶片中得到广泛应用，但随着发动机推力比和效率的不断提升，对其耐温性、抗蠕变性和抗氧化性的要求也愈发严苛。本书深入分析了新一代镍基高温合金的微观结构设计，例如通过精确控制固溶强化元素（如Re, W, Mo）和沉淀强化相（如γ'相）的比例与分布，来提升高温下的强度和稳定性。此外，对单晶高温合金在晶界强化、晶粒取向控制以及减少应力腐蚀裂纹方面的研究也进行了详细论述。书中不仅探讨了材料的成分优化，还关注了其在制造过程中的热处理工艺，例如等温退火、时效处理等如何影响合金的显微组织和宏观性能，以及如何通过先进的模拟计算手段来预测和优化这些工艺参数。 陶瓷基复合材料（CMCs）的崛起： 面对高温合金的性能瓶颈，陶瓷基复合材料（CMCs）以其卓越的耐高温性、低密度和高比强度，正逐步成为涡轮内部关键部件的理想选择。本书详细介绍了CMCs的几种主要类型，如碳纤维增强碳化硅（C/SiC）和氧化物基陶瓷复合材料（如Al2O3/Al2O3）。对于C/SiC，书中深入分析了其增强体（碳纤维）与基体（SiC）之间的界面设计，以及如何通过多层涂层（如SiC、Si3N4）来提高其抗氧化性和抗热震性。对于氧化物基CMCs，本书则探讨了其在耐高温氧化和抗腐蚀方面的优势，以及在制造过程中如何克服其固有的脆性问题。书中还特别关注了CMCs在涡轮叶片、燃烧室衬套以及导向叶片等部件上的应用潜力，并分析了其在设计、制造和测试过程中所面临的技术挑战，以及相应的解决方案。 先进涂层技术： 即便是最先进的材料，也需要强大的保护涂层来抵御高温氧化、腐蚀和热冲击。本书对热障涂层（TBCs）和抗氧化涂层（AOCs）的最新进展进行了深入介绍。对于TBCs，书中详细阐述了等离子喷涂（APS）、电子束物理气相沉积（EB-PVD）等工艺在制备多层TBCs中的应用，以及对涂层微观结构（如孔隙率、晶粒取向）如何影响其性能的影响。同时，本书也探讨了新型的稀土氧化物基TBCs，以及它们在提高隔热性能和抗热冲击性方面的潜力。对于AOCs，书中则介绍了基于铝化物、硅化物以及稀土氧化物涂层的设计理念，以及它们在提高高温合金抗氧化和抗腐蚀能力方面的作用。 设计理念的革新：追求效率、可靠性与可持续性 材料的进步离不开先进的设计理念的支撑。本书不仅关注静态性能，更将目光投向了动态、复杂的工作环境，以及未来可持续发展的需求。 空气动力学设计的精进： 随着计算流体动力学（CFD）技术的飞速发展，涡轮叶片的空气动力学设计也达到了新的高度。本书详细介绍了如何利用先进的CFD工具来优化叶片型线，实现气流的精确控制，减少流动损失，从而提高涡轮的效率。这包括对三维流动分析、边界层控制、激波抑制以及二次流动管理的深入研究。书中还探讨了如何通过多学科协同设计（MDO），将气动性能、结构强度、热管理以及振动特性进行综合优化。 结构可靠性与寿命预测： 涡轮部件在高温高压以及复杂载荷条件下工作，其结构可靠性直接关系到整个系统的安全。本书深入探讨了基于概率和不确定性的结构可靠性分析方法，以及如何利用有限元分析（FEA）和损伤力学理论来预测部件的疲劳寿命和断裂行为。书中还介绍了先进的应力分析技术，例如考虑热应力、离心应力、振动载荷以及气动载荷的综合影响，并关注了如何通过结构设计来降低应力集中，提高结构的刚度和稳定性。 热管理与冷却技术： 高温是涡轮性能提升的最大制约因素之一。本书详细介绍了各种先进的涡轮叶片冷却技术，包括内部冷却通道（如整体式冷却、点式冷却）、气膜冷却（如穿孔气膜、倾斜喷嘴气膜）以及旋转增压冷却等。书中不仅分析了不同冷却技术的原理和效率，还探讨了如何通过CFD和热分析来优化冷却通道的设计和气膜孔的布置，以最大程度地降低叶片表面温度，延长材料寿命。 数字化设计与仿真： 数字化技术正在重塑涡轮的设计流程。本书介绍了如何利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）以及数字化孪生（Digital Twin）等技术，实现从概念设计到详细设计的全过程数字化。书中还探讨了如何通过数字孪生技术，实时监测涡轮在运行过程中的状态，并基于实时数据进行预测性维护和性能优化，从而实现涡轮的智能化运行。 制造技术的突破：实现复杂结构与高性能的精确制造 先进材料和精妙设计的实现，离不开制造技术的支撑。本书着重介绍了当前涡轮部件制造领域的一些关键性突破。 增材制造（3D打印）的应用： 增材制造，特别是激光粉末床熔融（LPBF）和电子束熔融（EBM）等技术，正以前所未有的方式改变着涡轮部件的制造。本书详细阐述了增材制造在高温合金和CMCs涡轮叶片、燃烧室部件等复杂结构的制造中的优势。书中深入分析了增材制造如何实现复杂的内部冷却通道、轻量化结构以及定制化设计，并探讨了如何通过优化工艺参数（如激光功率、扫描速度、层厚）来控制材料的微观结构，提高打印部件的力学性能和尺寸精度。 精密铸造与加工的进步： 即便在增材制造蓬勃发展的今天，精密铸造和先进的切削加工技术仍然是制造涡轮部件的重要手段。本书介绍了连续定向凝固（CSM）技术在制造单晶涡轮叶片中的关键作用，以及如何控制晶体的生长方向和缺陷。同时，书中也探讨了五轴联动加工、超精密磨削等先进加工技术在提高叶片表面光洁度、型面精度以及减少残余应力方面的应用。 质量控制与检测技术： 保证涡轮部件的质量是其安全可靠运行的前提。本书详细介绍了无损检测（NDT）技术在涡轮材料和部件检测中的应用，包括X射线检测（XRT）、超声波检测（UT）、涡流检测（ECT）以及荧光渗透检测（PT）等。书中还探讨了先进的显微成像技术（如扫描电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM）和光谱分析技术，用于表征材料的微观组织和成分，以及评估缺陷的类型和尺寸。 智能制造与自动化： 制造过程的智能化和自动化是未来制造业的发展趋势。本书探讨了如何利用机器人技术、自动化生产线以及工业物联网（IIoT）来提高涡轮部件的生产效率、稳定性和一致性。书中还介绍了数字化质量追溯系统，能够记录从原材料到最终产品的每一个环节的信息，为产品的质量保证和追溯提供有力支持。 总而言之，《先进涡轮材料、设计与制造（材料科学）》是一本集理论深度与实践应用价值于一体的著作。它不仅为材料科学家、设计工程师和制造专家提供了宝贵的知识和洞见，也为涡轮技术领域的未来发展描绘了清晰的蓝图。本书的出版，必将有力推动航空航天、能源以及其他相关工业领域的持续进步。

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