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出版者:

作者:Catoen, Bruce

出品人:

页数:230

译者:

出版时间:

价格:$ 146.84

装帧:

isbn号码:9781569903896

丛书系列:

图书标签:

• 注塑模具
• 模具设计
• 注塑成型
• 塑料制品
• 材料选择
• 制造工艺
• 工程塑料
• 模具制造
• 产品设计
• 工业工程

《工程材料基础与应用》 内容简介 本书旨在为工程领域的学生和专业人士提供一个全面、深入的工程材料基础知识体系，并重点探讨当前工业界广泛应用的各类材料的性能、制备工艺、选择原则及新兴发展趋势。全书内容结构严谨，逻辑清晰，力求在理论深度与工程实践之间找到最佳平衡点，确保读者不仅理解材料的微观结构与宏观性能之间的内在联系，还能掌握在实际工程设计中进行材料优选的能力。 第一部分：材料科学基础 第一章：工程材料的分类与基本概念 本章首先界定工程材料的范畴，将其划分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大类，并简要概述了每类材料的典型代表和主要应用领域。重点阐述了材料的晶体结构、晶格缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）对外在性能的决定性影响。详细介绍了粘合键的类型——离子键、共价键、金属键和范德华力，以及它们如何决定材料的熔点、硬度和导电性。此外，引入了材料科学研究的基本方法论，包括热力学分析在材料稳定性和相变中的作用，以及动力学过程（扩散、形核与长大）对材料最终微观结构和性能的控制。 第二章：材料的微观结构与性能 本章深入剖析了材料的微观结构是如何被精确控制的。在金属部分，详细阐述了晶体塑性理论，包括滑移系、孪生现象以及位错的运动和交联，这是理解金属塑性变形的关键。针对扩散现象，引入了菲克定律，并结合温度和浓度的梯度，解释了固态反应和元素迁移的机理，这对热处理过程至关重要。在陶瓷和高分子部分，侧重讲解了非晶态结构、高分子链的缠结、结晶度及其对力学性能的影响。本章还引入了材料性能测试的标准方法，如拉伸试验、硬度试验（洛氏、维氏、努氏）和疲劳试验的基本原理和数据解读。 第二章补充：相图原理与热力学基础 详细介绍了二元合金相图的解读方法，包括液相线、固相线、共晶点、包析转变等关键特征点的识别与应用。通过杠杆原理，计算不同温度下相的相对含量。引入吉布斯相律，分析了在平衡状态下相数、组分和自由度的关系。讨论了扩散在相变过程中的控制作用，例如在固态扩散限制下，相界如何影响实际冷却过程中的组织形成。 第二部分：结构材料的深度解析 第三章：金属材料——结构钢与有色合金 本章将重点聚焦于工程应用最广泛的结构钢。详述了铁碳合金相图的全部细节，包括奥氏体、铁素体、渗碳体和混合组织（珠光体、贝氏体、马氏体）的形成机制。深入讲解了热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）对钢材机械性能的调控。特别关注了合金化对钢性能的改善，如铬、镍、钼等元素对耐蚀性、高温强度和淬透性的影响。在有色金属方面，重点分析了铝合金（如2XXX和7XXX系）和钛合金的微观结构控制，以及它们在航空航天和汽车工业中的应用优势与局限性。 第四章：陶瓷材料与功能性陶瓷 本章系统介绍了结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅、氮化硅）的制备工艺，包括粉末合成、成型技术（干压、流延、注浆）和高温烧结过程。强调了陶瓷材料的高硬度、高耐磨性以及脆性断裂的特点。针对功能性陶瓷，详细阐述了铁电材料（如PZT）的电畴现象及其在传感器和执行器中的应用；压电材料和半导体陶瓷（如氧化锌）的导电机制和热敏特性，这些是电子工业的基石。 第五章：高分子材料的结构与老化 本章系统讲解了热塑性塑料（如聚乙烯、聚丙烯、尼龙）和热固性塑料（如环氧树脂、酚醛树脂）的分子结构特征。深入探讨了高分子的粘弹性行为，如何用蠕变和应力松弛来描述其时间依赖性。重点分析了高分子材料的老化机理，包括热氧化降解、光降解和水解过程，并介绍了抗氧化剂和稳定剂的作用。此外，对橡胶的硫化过程及其超弹性机理进行了详细的数学描述。 第三部分：先进材料与工程应用 第六章：复合材料的力学行为 本章系统阐述了先进复合材料的设计原理。详细分析了纤维增强复合材料（FRP）的各向异性力学性能，特别是沿纤维方向和垂直于纤维方向的应力-应变关系。讨论了不同界面结合强度对宏观强度的影响，以及层合板的铺层设计原则（如对称层合板设计以避免耦合弯曲-扭转）。重点案例包括碳纤维增强环氧树脂（CFRP）在结构减重中的应用。 第七章：材料的失效分析与防护 本章侧重于工程实践中的材料可靠性问题。详细分析了疲劳断裂的机制，包括裂纹萌生、扩展和最终断裂过程，并引入了断裂韧性（$K_{IC}$）的概念及其测量方法。阐述了腐蚀的电化学机理，区分了均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。针对失效防护，系统介绍了金属的表面处理技术，如热浸镀锌、电镀、化学气相沉积（CVD）以及现代的薄膜涂层技术，旨在提高材料表面的耐磨性和抗腐蚀能力。 第八章：材料的选择与环境影响 本章回归到材料工程的核心任务——选择。提出了系统化的材料选择流程，包括功能需求、成本约束、加工可行性、环境适应性等多目标优化。强调了可持续性在现代材料选择中的重要性，分析了材料的生命周期评估（LCA），涵盖了从原材料开采、加工制造、使用到回收处理的全部环境负荷。本章为读者提供了将理论知识转化为实际工程决策的框架。 本书配有大量的工程实例、习题和案例分析，旨在培养读者运用材料科学原理解决复杂工程问题的能力。

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这本书的叙事风格相当的务实，几乎没有多余的修饰词，直奔主题，对于我这种追求效率的读者来说非常友好。在讲解“浇口和流道设计”时，它摆脱了教科书式的简单公式堆砌，而是直接引入了“最佳浇口位置判定矩阵”，这个矩阵考虑了熔体黏度、压力损失和充模平衡性，这在实际生产中极具指导意义。更让我感到惊喜的是，书中对模具的成本核算部分进行了深入的剖析。它没有停留在“钢材成本+加工成本”这种基础层面，而是引入了“模具复杂性系数”和“生产批次规模因子”，详细推导了注塑周期时间对单件模具成本的影响曲线。这使得我们能够更精确地预估不同模具方案的长期经济性。举例来说，作者用一个清晰的图表展示了热流道与冷流道系统在长期运行中，因能源消耗和维护成本差异导致的盈亏平衡点，这个细节的处理非常到位，体现了作者深谙制造业的本质——利润来源于精细的成本控制和效率优化。

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这本书的语言风格是那种典型的、经过时间沉淀的工程报告风格，严谨而富有逻辑性，读起来需要一定的专注度，但回报是巨大的知识深度。让我印象尤为深刻的是，作者对“模具的全球化采购与质量验证”这一实用环节给予了足够的重视。书中详细描述了一套标准化的模具验收流程（FAT/SAT），包括但不限于型腔尺寸测量方法的标准化、注塑参数的迭代测试报告要求，以及对模具运输和储存过程中的保护措施。这对于那些需要从海外工厂采购模具的企业来说，简直就是一份现成的操作手册。特别是关于“试模报告的有效解读”部分，作者列举了十几种常见的试模缺陷（如缩水、飞边、气孔），并直接指出了对应的模具结构缺陷根源，并附带了修改建议，而不是含糊其辞地让操作员自行摸索。这种将理论与实践紧密捆绑的编写手法，使得这本书的实用价值远超理论书籍，它更像是工具箱里的扳手，在你需要解决实际问题时，能立刻派上用场。

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阅读《Selecting Injection Molds》的过程，像是一次由经验丰富的技术顾问引导的深度调研。这本书在处理“自动化与智能集成”方面，展现了极其前沿的视角。它不仅讨论了传统机械顶出和侧向抽芯，还专门开辟了一章来探讨如何将传感器集成到模具结构中，以实现对注塑过程的关键参数——如锁模力、型腔压力——的实时监控和反馈控制。这一点在我看来是这本书区别于市面上其他同类书籍的关键所在。作者非常清晰地论证了，一个“智能模具”在数据驱动下的预警能力，如何能显著降低因模具参数漂移而导致的废品率。此外，书中关于“塑料与模具钢的相容性”这一技术难点，也有独到的见解。它并非简单地推荐哪种钢材，而是根据不同塑料（如PC、PMMA）对模具表面的腐蚀性以及抛光保持性要求，给出了一套多维度的筛选流程。这种从宏观决策到微观材料选择的全面覆盖，让我对整个模具选型和制造链条的把控能力得到了质的飞跃。

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这本名为《Selecting Injection Molds》的书籍，给我的整体感受是相当的深入和专业，尤其是在模具的设计和选择环节，作者展现了极为扎实的工程学背景。它不仅仅停留在理论介绍层面，而是大量地融合了实际的案例分析和操作指导。书中对于不同类型注塑件的特点，以及如何根据这些特点来匹配最合适的模具结构，有着非常细致的论述。比如，在讨论复杂几何形状零件的脱模机构设计时，作者详尽地剖析了侧向抽芯与斜顶角度选择之间的权衡利弊，并辅以大量的工程图纸和有限元分析（FEA）的初步概念，这对于初入此领域的工程师来说，无疑是一座宝库。我特别欣赏它在材料选择上的探讨，不仅仅是泛泛而谈，而是结合了主流工程塑料在注塑过程中的收缩率差异，以及这些差异如何影响到模具型腔尺寸的精确计算，这直接关系到最终产品的质量和公差控制。整本书的结构安排逻辑清晰，从基础的模具分类讲起，逐步深入到高性能模具的制造工艺和维护保养，读完后，我对“选择”这个动作的内涵有了更深层次的理解——它不是简单的货架对比，而是一个基于成本、周期和性能的系统性决策过程。

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读完《Selecting Injection Molds》后，我最大的感触是它极大地拓宽了我对模具寿命与维护策略的认知。这本书在后期的章节中，花费了相当大的篇幅来探讨如何通过优化流道系统和冷却回路设计来延长模具的使用寿命，这在很多初级教材中是常常被忽略的重点。作者用非常直白且带有经验色彩的语言，阐述了“热点”对模具钢材疲劳度的影响，以及如何通过合理的冷却水路布置来均匀散热，从而避免局部应力集中。我尤其对其中关于“模具表面处理技术”的章节印象深刻。它详细对比了氮化处理、镀硬铬以及PVD涂层在不同注塑材料（如高填充玻璃纤维材料）下的耐磨损性能和脱模效果，并给出了一个实用性的决策流程图。这种将材料科学、热力学和机械加工工艺融为一体的叙述方式，使得整本书的专业度非常高，绝非是泛泛而谈的“选择指南”，更像是一本资深的模具制造专家的经验总结。对于我们这些需要管理模具资产的生产经理来说，这本书提供的不仅仅是选择模具的知识，更是如何让这些昂贵资产发挥最大效益的秘诀。

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