Fundamentals of Tribology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Gohar, R.

出品人:

页数:4201

译者:

出版时间:2008-2

价格:$ 97.18

装帧:

isbn号码:9781848161849

丛书系列:

图书标签:

• 摩擦学
• 润滑
• 磨损
• 表面工程
• 材料科学
• 机械工程
• 工程材料
• 可靠性工程
• 生物摩擦学
• 纳米摩擦学

摩擦学基础：界面现象的深度探索 本书聚焦于材料科学、机械工程与物理学交叉领域的核心议题——界面现象。 深入剖析宏观尺度下可见的摩擦、磨损与润滑，追溯其在原子、分子层面的微观起源与演化规律。本书旨在为研究人员、工程师以及对界面物理感兴趣的读者，提供一个系统、深入且注重实验验证的知识框架。 第一部分：界面科学的基石与理论框架 第一章：接触理论的演进与现代视角 本章从接触物理学的历史脉络出发，回顾了经典赫兹接触理论（Hertzian Contact Theory）的建立与局限性。重点阐述了真实接触面积的确定性难题，并详细介绍了雅卡（Johnson-Kendall-Roberts, JKR）模型、德尔宾（Derjaguin-Muller-Toporov, DMT）模型以及布鲁斯（Blunt-Papadopoulos, BP）模型在粘附性接触分析中的应用。 我们随后转向非线性弹性与塑性变形的范畴。通过引入界面能量和表面张力的概念，探讨了微观接触的本质。对于粗糙表面的建模，本书采用了先进的概率统计方法，特别是高斯随机过程模型（Gaussian Random Field Model），用于描述表面形貌的统计特征（如均方根粗糙度、自相关长度）。通过对法向载荷与实际接触面积之间关系的定量描述，为后续的摩擦力预测奠定理论基础。 第二章：润滑体系的宏观热力学与流体力学基础 润滑的本质在于降低接触区域的能量耗散。本章首先回顾了牛顿流体与非牛顿流体的本构关系，特别是剪切变稀（Shear Thinning）和剪切增稠（Shear Thickening）行为对润滑膜性能的影响。 随后，重点讨论了雷诺方程（Reynolds Equation）的推导及其在不同几何条件下的应用，包括平面薄膜、曲面接触以及齿轮啮合中的压力分布分析。书中详细解析了帕普（Pompéi）修正项在油封边界条件下的作用。在热效应方面，引入了粘性耗散与温度上升的耦合分析，解释了“剪切热”在高速润滑系统中的临界作用。 第三章：润滑膜的结构与物理化学 本章超越了经典的流体力学描述，深入到润滑剂分子与固体表面的相互作用。详细讨论了表面能、界面张力和润滑剂的铺展行为。对极性分子（如脂肪酸、胺类）在金属表面的单分子层（Monolayer）吸附机理进行了深入探讨，解释了化学吸附如何提供边界润滑的保护层。 对于聚合物基润滑剂，本书分析了其在剪切场中的链段取向与链间缠结对粘度指数和承载能力的影响。此外，书中专门开辟章节讨论了固体润滑剂（如石墨、二硫化钼、氮化硼）的层状结构、晶格缺陷与优异减摩性能之间的内在联系，并探讨了空间限制对这些固体润滑剂性能的影响。 第二部分：摩擦的起源与调控 第四章：静摩擦、动摩擦与粘滞-滑移机制 摩擦力的起源是本学科的核心难题。本书批判性地评估了“粘着理论”（Adhesion Theory）和“犁沟理论”（Plowing Theory）在解释不同材料组合摩擦行为中的适用范围。 重点分析了“粘滞-滑移”（Stick-Slip）现象。通过引入材料的粘塑性变形和时间依赖性，结合洛德（Bowden-Tabor）模型和更现代的基于界面能量释放率的模型，解释了摩擦力的迟滞现象（Hysteresis）。对于金属间的滑动，详细阐述了剪切带的形成、转移膜的演变以及微观焊点的反复形成与断裂过程。 第五章：高级界面现象：电、磁与环境影响 摩擦过程往往伴随着能量的转化，这不仅表现为热量，还可能涉及电荷的转移和磁性能的变化。本章探讨了摩擦电效应（Triboelectric Effect）在传感器和材料磨损监测中的应用，包括电荷的产生、迁移与耗散机制。 环境因素是决定摩擦性能的关键变量。书中详细分析了水分子、氧气和其他污染物对接触界面润滑膜稳定性的影响。特别关注了“湿摩擦”中的水分子桥接作用（Water Bridging）如何增强或减弱界面粘附力。在真空或极端温度环境下，材料的氧化还原反应对摩擦学性能的显著影响也得到了详尽的讨论。 第三部分：磨损的分类、表征与控制 第六章：磨损的动力学模型与分类 磨损是材料损失的过程，本书将其划分为明确的类型，并建立相应的定量模型。 1. 磨粒磨损（Abrasive Wear）：区分一级和二级磨粒磨损。引入Archard定律作为基础模型，并探讨了其在不同接触几何形状下的修正形式。重点分析了硬质磨粒进入基体材料后，引起塑性凹槽和材料剥落的微观机制。 2. 粘着磨损（Adhesive Wear）：基于界面粘附能和材料剪切强度，定量分析了粘着焊点形成与破坏引起的材料转移量。 3. 腐蚀磨损（Corrosive Wear）：讨论了电化学腐蚀与机械应力耦合作用下的加速材料损失，如应力腐蚀开裂（SCC）与摩擦化学反应。 4. 疲劳磨损（Fatigue Wear）：对于滚动接触，深入分析了亚表面裂纹的萌生、扩展直至接触表面材料的剥落（Pitting）。运用Weibull统计分布描述了剥落的随机性。 第七章：先进的磨损表征技术与实验方法 精确测量磨损率是验证理论模型的关键。本章详细介绍了一系列实验技术： 台架测试：包括往复运动（Pin-on-Disk, Reciprocating）、旋转运动（Block-on-Ring, Four-Ball）和滚动接触（Two-Disc）测试的规范与数据处理。 形貌分析：利用光学轮廓仪、原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）对磨痕进行三维重建和定量分析。 原位监测：介绍如何利用声发射（Acoustic Emission）和实时电导率测量来捕捉磨损事件的瞬态变化，从而区分不同的磨损模式。 表面残余应力分析：使用X射线衍射（XRD）技术来表征摩擦或磨损过程在材料表面诱导的残余应力和微观结构变化。 第八章：摩擦学系统的设计与工程应用 本章将理论与实际工程挑战相结合，探讨如何通过材料选择和表面工程来优化摩擦学性能。 表面改性技术：详细评估了渗碳、渗氮、离子注入等热化学处理对基体材料硬度、韧性和疲劳寿命的提升效果。着重分析了氮化层与氧化层的界面结合强度对剥落磨损的抑制作用。 涂层技术：深入研究了类金刚石碳（DLC）涂层、氮化物涂层（TiN, CrN）以及多层复合涂层的制备工艺（如PACVD, PVD）及其在低摩擦、高耐磨环境中的应用。讨论了涂层内部的内应力、孔隙率与失效机制。 摩擦学材料选择：针对极端工况（高温、高真空、生物兼容性）下的材料筛选原则，包括陶瓷材料（SiC, ZrO2）和金属间化合物的应用优势与挑战。 本书的最终目标是提供一个跨越尺度、整合物理、化学和材料科学的统一视角，以期指导新一代摩擦学解决方案的研发与创新。

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