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出版者:

作者:邱恒俊

出品人:

頁數:417

译者:

出版時間:2010-3

價格:60.00元

裝幀:

isbn號碼:9787506657648

叢書系列:

圖書標籤:

• 特種設備
• 安全監察
• 實用手冊
• 安全生産
• 檢驗檢測
• 法規標準
• 操作規程
• 風險防控
• 行業指南
• 技術手冊

現代工程材料的結構、性能與應用 本書簡介 本手冊深入探討瞭現代工程領域中應用最為廣泛的各類材料的微觀結構、宏觀性能及其在不同工程實踐中的具體應用。全書內容係統、詳實，旨在為從事材料科學研究、産品設計、製造工藝以及質量控製的工程師和技術人員提供一本權威、實用的參考指南。 第一部分：材料科學基礎 第一章：晶體結構與缺陷 本章首先迴顧瞭固體材料的基本晶體結構，重點闡述瞭麵心立方（FCC）、體心立方（BCC）以及六方最密堆積（HCP）等常見金屬晶格的幾何特徵及其對宏觀性質的影響。隨後，詳細分析瞭材料中的各種晶體缺陷，包括點缺陷（空位、間隙原子、取代原子）、綫缺陷（位錯）和麵缺陷（晶界、堆垛層錯）。重點闡述瞭位錯的類型（刃型、螺型、混閤型）及其在材料塑性變形過程中的運動機製，如滑移、攀移和交滑移，這是理解金屬加工硬化和蠕變行為的關鍵。 第二章：熱力學與相圖 本章聚焦於材料體係的相變熱力學基礎。深入講解瞭吉布斯自由能、化學勢的概念，以及它們如何決定平衡相的存在。詳細介紹瞭二元閤金體係的相圖，特彆是鐵碳閤金（Fe-C）相圖的解讀，包括奧氏體、鐵素體、滲碳體、珠光體、貝氏體和馬氏體的形成條件與組織特點。此外，還涵蓋瞭三元相圖的簡化分析方法及其在復雜閤金設計中的應用。 第三章：動力學與擴散 本章闡述瞭材料中原子遷移的動力學過程。核心內容包括Fick第一定律和第二定律在擴散現象中的應用，重點分析瞭擴散激活能、擴散係數與溫度、晶體結構的關係。結閤實際應用，探討瞭固態反應速率的控製因素，例如擴散控製的氧化反應、滲碳和氮化過程，並引入瞭Kirkendall效應的現代解釋。 第二部分：金屬材料的性能與加工 第四章：力學性能的錶徵與測試 本章係統介紹瞭金屬材料的五大基本力學性能：強度、硬度、塑性、韌性和疲勞抗力。詳細描述瞭標準拉伸試驗（屈服強度、抗拉強度、延伸率的測定）、硬度試驗（洛氏、維氏、布氏）的原理和適用範圍。重點深入探討瞭材料的斷裂力學，包括裂紋萌生、擴展和斷裂的機製，引入瞭綫彈性斷裂力學（Griffith理論、應力強度因子$K_I$）和彈塑性斷裂力學（J積分）的概念及其在結構可靠性評估中的應用。 第五章：金屬熱處理工藝 本章詳細介紹瞭調質、固溶處理、時效處理、退火、正火等關鍵熱處理工藝的目的和具體操作流程。特彆針對馬氏體轉變（無擴散轉變）的特點，闡述瞭淬火介質的選擇、冷卻速度控製以及迴火過程對馬氏體組織、殘餘應力和力學性能的調整作用。此外，探討瞭錶麵強化技術，如感應淬火和化學熱處理（滲碳、滲氮）對提高零件錶層耐磨性的重要性。 第六章：塑性成形與連接技術 本章聚焦於金屬的塑性加工方法。詳細分析瞭軋製、鍛造、擠壓、拉拔等主要的塑性成形過程中的應力狀態、變形能耗及對材料微觀結構的影響（加工硬化和晶粒細化）。在材料連接方麵，本章深入比較瞭各種焊接技術（如熔焊、壓焊、釺焊）的冶金原理，重點討論瞭焊接殘餘應力和變形的控製方法，以及焊接熱影響區（HAZ）的組織演變與性能退化問題。 第三部分：非金屬材料的特性與應用 第七章：陶瓷材料的製備與性能 本章全麵介紹結構陶瓷（如氧化鋁、碳化矽、氮化矽）和功能陶瓷的製備技術，包括粉體製備、成型（乾壓、流延、注漿）和高溫燒結過程。重點分析瞭陶瓷材料的原子鍵閤特性（離子鍵與共價鍵）如何導緻其高硬度、高耐磨性但低韌性的特點。深入探討瞭陶瓷的斷裂機製（受製於微裂紋），並介紹瞭增韌技術（如晶界鈍化、裂紋偏轉）。 第八章：高分子材料的結構與老化 本章係統講解瞭聚閤物的分子結構（綫性、支化、交聯）與宏觀性能的關係。詳細闡述瞭玻璃化轉變溫度（Tg）和熔點（Tm）的物理意義及其對材料使用溫度範圍的決定性影響。內容涵蓋瞭高分子材料的蠕變、應力鬆弛現象。此外，本章投入大量篇幅討論高分子材料的老化機製，包括熱氧化老化、光老化和輻射老化，以及相應的抗老化添加劑的應用。 第九章：復閤材料的界麵與增強機製 本章專注於先進復閤材料的設計原理。詳細分析瞭縴維增強復閤材料（如碳縴維/環氧樹脂、玻璃縴維增強塑料）的力學性能各嚮異性。重點剖析瞭增強相（縴維/顆粒）與基體（樹脂/金屬/陶瓷）之間的界麵在傳遞載荷中的關鍵作用。介紹瞭復閤材料的層閤理論，包括經典的層閤闆理論（Classical Lamination Theory），用於預測多層結構在復雜載荷下的響應。 第四部分：功能性材料與前沿探索 第十章：電學、磁學與光學材料 本章介紹瞭幾類具有特定電、磁、光功能的材料。在電學方麵，區分瞭導體、半導體（摻雜、能帶結構）和絕緣體的特性，並介紹瞭鐵電和壓電材料的基本原理。在磁學方麵，詳細解析瞭磁疇、磁化過程，區分瞭軟磁材料（高磁導率）和硬磁材料（高矯頑力）的應用場景。在光學材料部分，討論瞭透明導電氧化物和光電子材料在器件中的作用。 第十一章：腐蝕與防護 本章深入研究金屬在特定環境下的電化學腐蝕機理，包括均勻腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕開裂（SCC）。係統介紹瞭腐蝕防護的各種方法，包括：保護性塗層（如重防腐塗料、搪瓷）、緩蝕劑的化學機理、犧牲陽極保護和外加電流保護的工程應用，並討論瞭腐蝕監測技術。 第十二章：先進材料的製備與錶徵新技術 本章側重於介紹當前材料科學研究和産業界采用的前沿技術。詳細介紹原子層沉積（ALD）、化學氣相沉積（CVD）等薄膜沉積技術，以及增材製造（3D打印）技術如何改變材料的微觀結構設計。在錶徵方麵，重點闡述瞭掃描電子顯微鏡（SEM）結閤能譜分析（EDS）、透射電子顯微鏡（TEM）在微觀結構成像和成分分析中的高分辨應用，以及X射綫衍射（XRD）在物相分析中的作用。 全書結構嚴謹，圖錶豐富，理論與實踐緊密結閤，是材料工程領域從業人員提升專業素養的必備工具書。

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