Fundamentals of Composites Manufacturing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Manufacturing Engineers

作者:A. Brent Strong

出品人:

页数:640

译者:

出版时间:2007-11-27

价格:USD 90.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780872638549

丛书系列:

图书标签:

• 复合材料
• 制造
• 工艺
• 材料科学
• 工程
• 聚合物
• 成型
• 复合材料加工
• 复合材料工程
• 复合材料制造

材料科学的基石：探索复合材料制造的深邃世界 本书并非一本探讨“复合材料制造基础”（Fundamentals of Composites Manufacturing）的著作。相反，它致力于以一种更为广阔的视角，深入剖析材料科学领域的核心原理，并从中引申出制造工艺的演进与创新。我们将穿越历史的长河，追溯人类对物质本质的认知历程，理解不同材料体系的特性，最终窥见它们如何被巧夺天工的制造技术所塑造，并服务于人类社会的进步。 第一章：材料世界的宏伟蓝图——结构与性质的内在联系 在本章中，我们将摒弃对特定制造方法的关注，转而深入材料的微观世界。从原子的排列方式到晶体的结构，从分子链的构象到宏观材料的形变，我们将层层剥离，揭示材料性能背后隐藏的深刻道理。 原子尺度上的对话： 了解不同元素的电子结构如何决定了它们之间的化学键合类型——离子键的坚固，共价键的稳定，金属键的导电，以及范德华力的微弱。这些基本相互作用是构建一切物质的基础。我们将探讨周期表中的奥秘，理解同族元素和同周期元素的性质差异，以及它们的形成原因。 晶体的秩序与缺陷： 固体材料并非总是完美有序的。本章将介绍晶体结构的基本类型，如面心立方、体心立方和六方密堆积，以及非晶态材料的无序性。更重要的是，我们将聚焦于晶体缺陷——空位、间隙原子、置换原子、位错和晶界——它们对材料力学性能、电学性能乃至化学反应性的决定性影响。理解这些缺陷，如同理解生命体内的基因突变，是理解材料行为的关键。 聚合物的链式世界： 聚合物，作为现代材料科学的重要组成部分，其独特的链状结构赋予了其诸多奇特性质。我们将深入研究单体的聚合机制，理解不同聚合物链的排列方式，如无规卷曲、规整链段和纤维状结构。此外，结晶度、玻璃化转变温度、熔点等关键参数将得到详细阐述，解释为何某些聚合物坚韧如塑料，而另一些则脆如玻璃。 微观结构决定宏观性能： 通过对不同材料体系（金属、陶瓷、聚合物）的微观结构进行细致的分析，我们将建立起一个清晰的认知框架：材料的显微组织——晶粒大小、晶界形态、相分布、第二相颗粒等——直接映射到宏观的力学强度、韧性、硬度、导热性、导电性、耐腐蚀性等一系列可测量的性能指标。我们将运用显微镜学、衍射技术等手段，来“看见”材料的内在秘密。 第二章：材料之旅的起点——原材料的探索与转化 在了解了材料的内在结构与性能之后，本章将目光转向材料的来源，以及它们如何从天然形态或初级产品转化为可用的工业原料。这一过程，是材料科学与工程的真正起点。 矿藏的馈赠：金属的起源： 探索地壳中丰富的金属矿产资源，了解其形成的地质过程。我们将关注金属的冶炼过程，例如高炉炼铁、电解铝等，这些宏大的化学反应如何从氧化物或硫化物中提取纯净的金属。同时，也将触及稀土元素、贵金属等特殊金属的开采与提纯技术，以及它们在现代高科技中的重要作用。 大地的杰作：陶瓷的前世今生： 陶瓷，源于粘土、石英等无机非金属矿物。本章将追溯这些天然原材料的形成过程，以及它们经过提纯、研磨、塑形等初步加工后，如何成为制造陶瓷制品的基石。我们将了解硅酸盐、氧化物、碳化物、氮化物等主要陶瓷材料的来源，以及它们独特的化学稳定性和高温性能。 生命的馈赠与石油的奇迹：聚合物的诞生： 聚合物的来源可以追溯到天然产物，如橡胶、纤维素，以及更加广泛的石油化工产品。本章将深入探讨石油分馏、裂解等过程如何产生聚合所需的单体。我们将理解合成橡胶、合成纤维、工程塑料等关键聚合物的工业化生产流程，以及它们如何从实验室走向大规模应用。 可持续的考量：原材料的可再生性与循环利用： 在强调材料性能的同时，本章也将引入可持续发展的理念。我们将讨论可再生原材料的开发与利用，例如生物基聚合物、天然纤维等。同时，也将关注废旧材料的回收与再加工技术，强调循环经济在材料科学中的重要性。 第三章： transformar 物质——制造工艺的演化图景 本章将真正进入“制造”的核心，但并非局限于某一种特定的材料制造。我们将以历史的眼光，审视各种制造技术是如何随着材料科学的进步而发展演变的，以及它们如何实现对物质形态的精准控制。 热加工的温度艺术： 高温是改变材料结构与性能的强大工具。本章将详细介绍金属的热处理技术，如退火、正火、淬火、回火，以及它们如何调控金属的组织结构，获得期望的力学性能。陶瓷的烧结过程，同样是高温下的相变与致密化，我们将探讨不同烧结方法（固相烧结、液相烧结、放电等离子烧结）的原理与优势。 塑性变形的形变之力： 材料在力的作用下发生塑性变形，是实现复杂形状制造的关键。本章将深入分析金属的轧制、锻造、挤压、拉拔等成形工艺，理解应力、应变、应变率等参数对材料塑性的影响。对于聚合物，我们将探讨注塑、挤出、吹塑、压塑等成形技术，以及如何通过模具设计与工艺参数控制，获得精密制件。 精密加工的细致雕琢： 从粗加工到精密加工，制造技术不断追求更高的精度和更小的表面粗糙度。本章将介绍切削加工、磨削加工、抛光技术等。同时，也将触及现代超精密加工技术，如电火花加工（EDM）、激光加工、离子束加工等，它们如何实现对微观结构的精确控制。 连接的艺术：焊接、粘接与机械连接： 任何复杂的工程结构都需要将独立的部件连接起来。本章将深入探讨金属的焊接工艺，包括熔焊、钎焊、压焊等，理解不同焊接方法的原理和适用范围。对于聚合物，我们将介绍粘接技术，以及如何选择合适的粘合剂以实现可靠的连接。机械连接，如螺栓、铆钉等，也将进行简要介绍。 增材制造的颠覆与未来： 增材制造，即3D打印，正以前所未有的方式改变着制造业。本章将重点介绍不同类型的增材制造技术，如熔融沉积成型（FDM）、选择性激光烧结（SLS）、立体光固化（SLA）等，以及它们在各种材料（金属、聚合物、陶瓷）上的应用。我们将探讨增材制造带来的设计自由度、定制化生产以及其在原型制造、小批量生产和复杂结构制造方面的潜力。 第四章： 材料与制造的交融——设计、模拟与优化 材料与制造工艺并非孤立存在，它们之间存在着密不可分的相互作用。本章将聚焦于如何通过科学的设计、先进的模拟工具以及严谨的优化方法，实现材料性能与制造工艺的完美结合。 设计驱动的材料选择： 强大的设计能力是实现高性能产品的关键。本章将强调，在产品设计初期，就应充分考虑材料的力学、热学、电学、化学等性能需求，并结合制造工艺的可行性、成本效益以及环境可持续性，做出最优的材料选择。我们将介绍一些设计原则，例如轻量化设计、疲劳设计、耐久性设计等。 数值模拟的洞察力： 计算机模拟技术为我们提供了预测材料行为和制造过程结果的强大工具。本章将介绍有限元分析（FEA）在材料力学分析中的应用，例如应力分布、变形分析、断裂预测等。同时，也将探讨计算流体动力学（CFD）在注塑、挤出等流动过程中的模拟，以及晶体塑性有限元方法（CPFEM）在模拟材料塑性变形过程中的作用。 工艺优化的智慧： 制造过程中的每一个参数都可能影响产品的质量和成本。本章将介绍如何运用实验设计（DOE）、响应面法（RSM）、遗传算法（GA）等优化技术，对制造参数进行系统性的优化，从而提高产品合格率、降低能耗、缩短生产周期。 质量控制与无损检测： 确保产品质量是制造过程中的重中之重。本章将介绍各种质量控制方法，包括尺寸检测、表面形貌检测、力学性能测试等。同时，也将重点介绍无损检测技术，如超声波检测（UT）、射线检测（RT）、涡流检测（ET）等，它们如何在不损伤产品的情况下，对其内部缺陷进行评估。 第五章：材料与制造的未来展望——创新驱动的无限可能 在本书的最后，我们将放眼未来，展望材料科学与制造技术的发展趋势，以及它们如何共同推动人类社会的进步。 智能材料的崛起： 探索能够感知环境变化并作出相应响应的智能材料，如形状记忆合金、压电材料、热敏材料、光敏材料等。我们将讨论它们在传感器、执行器、自修复材料等领域的应用前景。 纳米材料的微观革命： 纳米材料因其独特的量子尺寸效应和巨大的比表面积，展现出前所未有的性能。本章将介绍纳米颗粒、纳米管、纳米线、二维材料（如石墨烯）等，以及它们在催化、储能、生物医学、电子器件等领域的颠覆性潜力。 生物制造与仿生学： 模仿自然界的设计原理与制造过程，已成为材料科学与制造领域的新兴方向。本章将探讨生物制造技术，如组织工程、细胞打印等，以及仿生材料的设计，例如模仿贝壳的韧性、荷叶的自清洁等，它们将如何为我们提供新的解决方案。 数字化制造与工业4.0： 数字化、智能化、网络化是未来制造的必然趋势。本章将讨论数字孪生、人工智能（AI）、机器学习等技术在材料研发、工艺优化、生产过程监控与决策中的应用，以及它们如何驱动工业4.0的到来。 可持续发展的材料与制造： 随着全球对环境问题的日益关注，可持续发展将贯穿材料科学与制造技术的始终。本章将再次强调绿色制造、循环经济、低碳材料、可降解材料的重要性，以及它们如何塑造更加可持续的未来。 本书并非仅仅是对“复合材料制造”的简单介绍，而是旨在构建一个宏大而深刻的材料科学与制造工艺的知识体系。通过对材料本质的理解，对制造原理的洞察，以及对未来趋势的展望，我们希望读者能够获得一种全局的视角，激发创新的灵感，并为解决人类面临的复杂挑战贡献力量。

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