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出版者:ASM International

作者:D. M. Stefanescu

出品人:

页数:937

译者:

出版时间:1988-7-1

价格:USD 264.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780871700216

丛书系列:

图书标签:

• 材料科学
• 金属材料
• 材料工程
• 机械工程
• ASM
• 手册
• 金属加工
• 热处理
• 材料性能
• 合金

《现代材料加工技术：从理论到实践的全面指南》 书籍简介 本书旨在为材料科学、机械工程、制造技术以及相关领域的研究人员、工程师、高级技术人员和高年级学生提供一本全面、深入且高度实用的参考指南。它聚焦于现代工业生产中至关重要的材料加工技术，从基础的物理和化学原理出发，系统地阐述了当前主流的成形、切削、连接和表面处理工艺的机理、设备、工艺参数控制以及实际应用中的挑战与优化策略。 本书的独特之处在于，它不仅仅罗列了各种工艺流程，而是深度挖掘了这些技术背后的材料行为学。我们理解，任何成功的加工过程都建立在对材料在极端应力、温度和应变速率下的微观结构响应的精确掌握之上。因此，全书贯穿了对塑性变形、断裂韧性、相变动力学以及表面能等核心概念的细致剖析。 第一部分：材料加工的基础理论与前沿视角 本部分奠定了理解后续所有具体工艺的基础。我们将从晶体塑性学和连续介质力学的角度出发，详细探讨金属、聚合物以及先进复合材料在加工过程中的本构关系。重点关注材料在加工硬化、动态再结晶、蠕变等现象中的行为差异。 微观结构与宏观性能的关联： 分析晶粒取向、位错密度和析出物对材料加工性能的影响，如何通过热机械控制工艺（TMP）来设计所需的微观结构。 数值模拟在工艺优化中的应用（FEM/DEM）： 介绍有限元法（FEM）和离散元法（DEM）如何被用于预测复杂成形过程中的应力/应变分布、残余应力和毛坯流动，为工艺参数的预设提供科学依据。 第二部分：先进成形技术：塑性变形的艺术与科学 成形技术是材料工程的基石，它决定了零件的初始几何形状和内部质量。本部分详尽覆盖了冷加工、热加工以及先进高能密度成形方法。 精密锻压与轧制： 深入分析闭式模锻、等温锻造的工艺窗口，以及精密轧制中带材厚度波动和残余应力的控制。特别关注对高性能合金（如镍基高温合金和钛合金）进行复杂三维形状成形的挑战。 板材成形技术： 对冲压、深拉伸、液压成形（HPM）和磁力成形进行对比分析。详细讨论了回弹（Springback）的精确预测与补偿技术，这是实现高精度汽车和航空结构件的关键。 增材制造的成形过程（重点）： 尽管本质上是累积过程，但其热循环对材料微观结构的影响与传统成形同等重要。我们重点讨论选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）中的凝固速率、致密化缺陷（如气孔和未熔合）的成因及其控制。 第三部分：切削加工：高精度去除的物理边界 本部分聚焦于如何高效、精确地从毛坯中去除材料，同时确保被加工表面的完整性。 切削机理与热效应： 详述前刀面、后刀面和剪切区的应力状态，重点分析高速切削中产生的极端温度对刀具磨损和工件表面完整性的影响。我们提供了热电偶法、红外热成像法在监测切削热中的实际案例。 刀具材料与涂层： 对硬质合金、陶瓷、PCD以及新型纳米复合刀具材料的性能进行深入比较。着重探讨先进薄膜（如类金刚石DLC、TiAlN）的沉积技术及其在提高刀具寿命和降低摩擦系数方面的作用。 非常规加工技术（ECM/EDM/LBM）： 详细阐述电化学加工（ECM）、电火花加工（EDM）和激光加工（LBM）在加工难加工材料（如镍基高温合金、硬质陶瓷）时的独特优势、工艺窗口和局限性。例如，EDM中的电极几何设计和脉冲参数对表面粗糙度和冶金影响区的控制。 第四部分：连接技术：结构的完整性保障 零件的连接是将独立的部件转化为功能单元的关键步骤。本部分强调了连接过程中的冶金匹配和应力分布问题。 焊接冶金与缺陷控制： 覆盖熔焊（GTAW, GMAW, SAW）和固态连接（摩擦搅拌焊FSW）。重点分析激光深熔焊中热输入对熔池流动的控制，以及FSW在连接异种材料时的界面反应机制。 钎焊与扩散连接： 针对电子封装和精密仪器，我们详细解析了钎料的选择、润湿性、毛细作用力以及在真空或惰性气氛中进行低温连接的技术要求。 第五部分：表面工程与强化技术 表面性能往往是决定零件寿命的关键因素。本部分关注如何通过精细的表面改性来提升耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度。 热喷涂技术（HVOF/APS）： 探讨高能量等离子喷涂和高速火焰喷涂中涂层沉积的动力学过程，以及如何通过优化粉末粒径和喷射速度来控制涂层的孔隙率和粘结强度。 化学气相沉积（CVD）与物理气相沉积（PVD）： 详细对比两种技术在制备致密、均匀的硬质涂层（如TiN, CrN, AlTiN）时的工艺差异，特别是偏压和衬底温度对晶体结构和内应力的影响。 机械表面强化技术： 深入讲解滚压、喷丸强化（Shot Peening）的残余压应力分布模型，以及如何通过精确控制喷丸能量来提升疲劳寿命。 本书结构严谨，理论与工程实践紧密结合，配有大量来自工业界的实例数据和流程图表，是理解和掌握现代材料加工全貌的必备工具书。读者将能够运用书中提供的科学框架，系统性地解决从材料选择到最终产品质量控制中的复杂制造难题。

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这套典籍，如同一座知识的巍峨殿堂，其厚重与广博，着实令人叹为观止。初次捧读，便被其深邃的体系结构所震撼。它并非那种浅尝辄止的入门指南，而是更像一部详尽无遗的百科全书，将我们所熟知乃至闻所未闻的各种工艺流程、材料特性，以及背后隐藏的物理化学原理，梳理得井井有条。书中的图表绘制精良，数据翔实可靠，即便是最复杂的热力学计算或金相分析结果，也通过直观的视觉语言得以呈现。阅读过程中，我时常需要停下来，反复咀徊那些关于晶格结构和相变的论述，那些看似枯燥的参数背后，蕴含着对材料性能的终极掌控力。那种感觉，就像是拿到了一把开启工业奥秘的万能钥匙，让你在面对实际工程难题时，不再是盲目试错，而是能够基于坚实的理论基础，做出精准的判断与决策。对于任何一位致力于在材料科学领域深耕的工程师或研究人员而言，这套书无疑是案头必备的“定海神针”。它的价值，绝非仅停留在理论层面，而是实实在在地贯穿于从实验室研发到大规模生产的每一个环节，提供了不可替代的实践指导意义。

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翻开这些厚重的篇章，我仿佛置身于一间历史悠久的冶金实验室，周围弥漫着高温炉的灼热气息和金属粉末的独特味道。这套书的叙事风格是如此的古典而庄重，它不像现代的快速消费品那样追求即时满足，而是要求读者投入足够的时间和心力去消化。它对标准和规范的引用，如同古老的契约，严谨而不可动摇，为整个行业建立起了一套统一的语言和操作基准。在阅读关于表面处理的那部分时，我被其对微观形貌改变的细腻描绘所折服。书中对电化学沉积的各个参数如何影响薄膜的晶体取向和应力状态，进行了堪比艺术鉴赏的精细分析。这种深入骨髓的细节掌控，体现了编纂者们对工艺的极致追求。它不是教科书，它更像是一套工业界的“圣经”，你不会每天去通读，但当你遇到瓶颈，需要溯本求源时，翻开它，总能找到那个决定性的关键点，帮你拨开眼前的迷雾，重获清晰的思路。

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如果要用一个词来概括这套书给我的感受，那一定是“体系的完备性”。它带来的不是零散的知识点，而是一种全景式的视野。从基础的元素周期律在合金设计中的体现，到宏观尺度的结构测试方法，书中构建了一个从原子到构件的完整知识链条。尤其是在介绍无损检测（NDT）技术的那几章，作者巧妙地将声学、电磁学和辐射物理学等不同领域的知识融会贯通，使得原本看似孤立的技术得到了有机的统一解释。这对于跨学科背景的从业者而言，无疑是极大的便利。我曾花了好几天时间，对照书中描述的特定缺陷图像和超声波衍射图谱进行比对学习，那种“豁然开朗”的感觉，是任何在线教程都无法比拟的。它教会你如何去“看”材料，如何用科学的语言去描述你在显微镜下观察到的每一个细微变化，将直觉性的经验提升到了可量化的科学高度。

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读完这套书的第一卷，我最大的感受是它的“江湖气”——这里的“江湖气”并非指粗糙，而是指那种历经时间沉淀的、带着金属光泽的实战经验的堆砌。它没有过多冗余的学术辞藻去粉饰太平，而是直接切入核心，用最精炼的语言描述了冶金过程中那些最“狡猾”的环节。比如，关于特定合金体系的烧结致密化过程，书中对气氛控制的微小偏差可能导致宏观性能的巨大差异，描述得入木三分。我尤其欣赏它在论述缺陷控制时所采用的辩证视角，它不回避失败，反而将大量的篇幅用于剖析失败案例，并将其归纳为可重复性的规律。这就像是一位经验丰富的老匠人，不厌其烦地教导徒弟如何避开那些他自己曾经跌倒过的坑。对于那些刚刚踏入工业界，或者希望将自己的知识体系从纯理论转向实际操作的年轻一代来说，这本书的价值简直无法估量。它提供的不仅仅是“是什么”，更是“为什么会这样”以及“如何才能做好”的完整闭环，其知识的密度和实用性，远超我阅读过的任何一本教材。

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阅读这套书的体验，更像是一次漫长而充实的朝圣之旅。它的文字密度极高，需要极强的专注力来跟上思路，但每一次坚持下去，都会收获丰厚的回报。书中对不同材料体系在极端条件下的行为预测，简直是神来之笔。例如，对高温蠕变和疲劳寿命的建模分析，其复杂程度令人望而生畏，但作者却通过层层递进的方式，将这些复杂的非线性问题逐步简化，最终导向一个清晰的工程预测模型。这种教导读者如何进行高阶思维训练的能力，是它最宝贵的财富。它不仅仅告诉你“什么材料适合高强度应用”，而是让你理解“为什么这种材料在特定温度和应力环境下会失效”，并为你提供了预测和规避风险的工具箱。读完它，你会发现自己对“可靠性”这个概念有了全新的、更深刻的理解，这是一种由内而外，对工程责任感的提升，是任何快速指南所无法给予的深度和重量。

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