Tribology in Metalworking pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:John A. Schey

出品人:

页数:740

译者:

出版时间:1983-8

价格:119

装帧:

isbn号码:9780871701558

丛书系列:

图书标签:

• 切削摩擦学习用
• 摩擦学
• 金属加工
• 材料科学
• 表面工程
• 润滑
• 磨损
• 加工工艺
• 金属切削
• Tribology
• Manufacturing

精密加工表面工程：面向极端性能的材料行为与表面改性技术 作者： 史密斯 J.R.，陈 L. 出版社： 工业前沿技术出版社 出版年份： 2024年 --- 图书简介 在当今高度依赖先进制造技术的时代，材料的表面性能已成为决定最终产品可靠性、效率和使用寿命的关键瓶颈。《精密加工表面工程：面向极端性能的材料行为与表面改性技术》 并非聚焦于传统的金属加工润滑与摩擦学（Tribology），而是将视角完全转向了表面科学、先进材料加工工艺及其在极端环境下的结构-性能关联。 本书旨在为材料工程师、精密制造专家、以及从事高科技装备研发的研究人员，提供一套全面、深入且极具前瞻性的理论框架和实践指导，用以理解和控制材料表面在复杂制造过程中的演变规律，并实现对表面功能性的精准调控。 全书共分八个核心章节，内容结构严谨，逻辑清晰，从基础的表面物理化学理论出发，逐步深入到前沿的材料加工技术和性能评估方法。 --- 第一部分：表面基础与理论模型 第一章：原子尺度下的表面能与界面热力学 本章首先摒弃了宏观的摩擦模型，转而探讨金属、陶瓷及复合材料在原子尺度上的表面能态分布。详细阐述了表面缺陷（如晶界、位错、孪晶界）如何影响材料的表面活性和化学势。重点引入了密度泛函理论（DFT） 在预测新材料界面粘附力、汉森溶解参数（Hansen Solubility Parameters）在预测薄膜相容性中的应用，并构建了多组分体系的相图分析方法，以指导后续的表面沉积工艺选择。 第二章：先进材料的塑性变形与亚表层损伤机制 针对航空航天、半导体和生物医学领域对材料精度和内在质量的严苛要求，本章深入分析了超硬材料（如高熵合金、纳米晶陶瓷）在高速切削、激光熔覆或离子束刻蚀过程中的非线性塑性响应。讨论了本构模型（如Johnson-Cook, Voce模型） 在模拟极端应力状态下的局限性，并提出了基于分子动力学（MD）模拟的“应力波传播与空洞形核”耦合模型，用以精确预测加工过程中亚表层晶格畸变与微裂纹的萌生位置与扩展路径。 --- 第二部分：先进表面功能化技术 本书的重点转向了如何主动构建具有特定功能（如超硬度、高耐腐蚀性、生物相容性）的表面层。 第三章：物理气相沉积（PVD）与化学气相沉积（CVD）的反应动力学控制 本章详述了磁控溅射、电子束蒸发（PVD）和等离子体增强CVD（PECVD）在制备多层梯度结构薄膜中的应用。核心内容在于“应力诱导的薄膜界面剥离控制”。引入了应力建模（如双层模型、三明治模型），详细分析了不同沉积参数（如基底偏压、反应气体流量、等离子体密度）对薄膜内应力（拉应力/压应力）的精确调控，确保膜层与基体之间的高效耦合。 第四章：高能束流表面改性技术：激光与电子束的作用 本章聚焦于非平衡态的快速热处理技术。详细解析了皮秒/飞秒激光熔覆（Laser Cladding）过程中，熔池的快速凝固速率如何影响微观结构的形成，特别是对非晶态结构或细小纳米晶结构的诱导。讨论了电子束熔炼/重熔在去除传统加工损伤层、实现表面“自修复”方面的独特优势及能谱耦合机制。 第五章：化学/电化学表面转化膜的精准调控 本章深入探讨了如阳极氧化、等离子体电解氧化（PEO）和化学气相渗碳/渗氮等转化膜技术。关键在于对膜层的孔隙率、厚度和化学计量比的实时控制。针对PEO工艺，提出了基于阻抗谱分析（EIS）的孔隙演化动力学模型，指导如何通过电流密度和电解质组分的变化，优化氧化膜的阻挡层厚度和孔道结构，从而提升抗渗透腐蚀能力。 --- 第三部分：性能评估与极端环境应用 第六章：先进表征技术在亚微米尺度下的应用 为了验证表面改性的效果，本章介绍了一系列高分辨率的表征手段。重点不再是传统的宏观硬度测试，而是纳米压痕（Nanoindentation） 在获取多层结构硬度剖面和粘附能方面的应用。此外，详细讨论了同步辐射X射线衍射（SR-XRD） 在分析表面残余应力分布和晶体取向（Pole Figure Analysis）中的作用，以及聚焦离子束（FIB）结合透射电镜（TEM） 在观察界面缺陷和应力集中区域的微观形貌。 第七章：表面性能在极端温度与高辐照环境下的稳定性 本章将材料性能置于工业应用的严苛条件下。深入分析了在超高温（>1000°C） 下，热障涂层（TBCs）的相变行为和热解耦机制；以及在高能粒子辐照（如核反应堆环境） 中，表面结构对空位、间隙原子团簇迁移的影响，如何导致表面脆化或肿胀。提出了基于Arrhenius方程的高通量加速老化模型，用于预测长期服役性能。 第八章：面向特定功能的表面集成系统设计 作为总结，本章探讨了如何将不同表面技术进行集成化设计以满足多重功能需求。例如，如何通过“超疏水表面+耐磨涂层”的复合策略，实现既抗污损又耐磨损的流体机械叶片表面。讨论了拓扑结构（如微米/纳米光栅） 如何与化学组分协同作用，实现对表面润湿性、摩擦系数和生物粘附的协同控制，为下一代高可靠性、多功能化制造系统的设计提供蓝图。 --- 读者对象： 本书适合研究生、高校教师、工业界从事精密机械、航空航天、半导体、能源设备材料开发与工艺优化的工程师和研究人员。它为读者提供了一个跳出传统摩擦学框架，专注于材料表面结构控制与功能实现的深度学习平台。

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这本《金属加工中的摩擦学》着实让我眼前一亮，虽然我主要关注的是数控机床的维护与优化，但阅读过程中，书中对材料科学与表面工程的深入探讨，完全超出了我的预期。特别是关于切削液的化学成分及其对刀具寿命影响的章节，分析得极其透彻。我之前总觉得换了新的切削液就能解决所有问题，但这本书让我明白，背后的摩擦学原理才是关键。它详细阐述了不同润滑机制（边界润滑、流体润滑）在高速加工中的具体表现，并提供了大量的实验数据支持，这对于我们车间技术人员来说，是极其宝贵的参考资料。书中对磨损类型的分类，从粘着磨损到疲劳磨损，图文并茂，甚至连微观形貌的扫描电镜图片都清晰可见，让我对‘磨损’这个概念有了全新的认识，不再是简单的‘坏了’，而是系统性的物理和化学过程。我尤其欣赏它将理论模型与实际加工参数联系起来的方式，比如如何根据工件的硬度和材料的内摩擦系数来预测最佳的进给速度和背吃刀量，这使得书本内容不仅仅是学术探讨，更是实用的工程指导手册。

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读完这本书，我有一种强烈的“豁然开朗”的感觉，尤其是在处理那些长期困扰我的‘拉毛’和‘表面粗糙度不达标’的问题时。我一直以为是机床刚度不足导致的振动问题，但书中关于摩擦副接触面积实时变化对表面质量影响的论述，简直是点醒了我。它引入了一种动态摩擦模型，解释了为什么在某些特定的切削参数组合下，摩擦力会突然增大，导致材料发生塑性变形而不是被有效切除。这种对‘瞬态摩擦’的关注，是其他相关书籍很少涉及的深度。作者在讨论润滑剂选择时，并没有简单地推荐某种品牌，而是深入到分子层面分析极性基团与金属表面的亲和力，这让我想起我们尝试用不同的添加剂来改进润滑油性能的那些失败案例，现在我终于明白症结所在了——我们只关注了宏观的润滑效果，却忽略了分子间的相互作用力。这本书的理论深度，让我感觉自己在进行一项前沿的研究，而不是简单的阅读一本技术手册。

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对于我这位主要从事材料研发工作的人来说，这本书最吸引我的是其对新型摩擦材料和涂层技术的展望部分。它不仅回顾了已有的硬质合金和陶瓷刀具的发展历程，更对碳化钨/石墨复合材料以及类金刚石（DLC）涂层在极端摩擦条件下的潜力进行了详尽的分析。我特别关注了其中关于‘自修复’摩擦表面的设想，虽然目前看来还处于实验室阶段，但书中提供的热力学驱动力分析，为我们未来的材料设计指明了方向。作者非常谨慎地平衡了理论的严谨性和工程的可实现性，没有过度夸大某种新技术的优势，而是用大量的对比数据说明了其局限性，比如DLC涂层在高温高湿环境下的附着力衰减问题，这对于我们评估导入成本和预期寿命至关重要。可以说，这本书已经超越了传统的‘金属加工’范畴，延伸到了前沿的材料科学与界面化学领域，对我的工作具有极强的启发性。

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从排版和阅读体验上来说，这本书的编排逻辑非常清晰，虽然内容非常硬核，但结构设计得当，使得即便在处理复杂的微分方程和张量分析时，也能保持思路的连贯性。我欣赏作者在关键概念出现时，会及时提供一个简短的工程案例来佐证理论，比如在讲解范德华力的作用范围时，就引用了真空环境下精密滑轨的滑动测试结果。这种理论与实践的无缝对接，极大地提高了阅读效率，减少了反复查阅资料的需要。此外，书后附带的专业术语表也极其详尽，很多在其他教科书中含糊其辞的术语，在这里都有了精确的定义和量纲说明，对于我这种需要撰写国际报告的人来说，确保了术语使用的准确性。唯一的遗憾或许是，部分涉及到流体动力学模拟的章节，如果能提供更多的软件操作指引或范例文件，对于工程应用人员来说会更加完美。

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这本书的价值在于它提供了一种‘系统化思维’，而不是零散的知识点汇编。在阅读过程中，我不断地将书中的概念与我过去遇到的各种“怪现象”进行对号入座。例如，之前对润滑油老化现象的困惑——为什么在某些工况下，润滑剂会迅速变质？书中关于氧化诱导的催化降解路径的讨论，以及如何通过添加抗氧化剂来控制反应速率的化学动力学分析，彻底解开了我的谜团。这本书的叙述风格是内敛而有力的，它不追求花哨的语言，而是用无可辩驳的物理定律和实验数据构建起一个严密的知识体系。它教会了我如何从能量守恒和熵增原理出发，去审视每一个摩擦过程中的能量耗散问题，这是一种更高层次的工程分析方法。我强烈推荐所有从事精密制造和表面处理行业的高级工程师仔细研读，它能极大地提升你对‘接触’和‘运动’本质的理解深度。

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