DeGarmo's Materials and Processes in Manufacturing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:J. T. Black

出品人:

页数:1184

译者:

出版时间:2011-8-30

价格:$ 244.93

装帧:Hardcover

isbn号码:9780470924679

丛书系列:

图书标签:

• 机械
• 材料学
• 材料科学
• 制造工程
• 工艺流程
• 材料选择
• 金属材料
• 聚合物材料
• 陶瓷材料
• 复合材料
• 制造工艺
• 工业工程

先进制造技术与工艺：面向智能制造的材料基础与加工前沿 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的视角，探讨现代制造业中材料科学与先进加工技术之间的关键耦合关系。本书内容聚焦于如何利用材料的特性创新制造流程，并介绍一系列革命性的加工方法，以满足当前工业4.0和智能制造对高性能、高精度、高效率生产系统的严苛要求。 --- 第一部分：现代制造业的材料科学基础与选择策略 (Materials Science Foundations and Selection Strategies for Modern Manufacturing) 本部分将构建读者对工程材料在制造环境中的基本理解，重点关注材料性能如何影响最终产品的质量和制造成本。 第一章：工程材料的微观结构与宏观性能关联 晶体结构、缺陷与机械性能： 深入探讨金属、陶瓷和聚合物的晶体结构如何决定其屈服强度、韧性、疲劳寿命和蠕变行为。着重分析位错、晶界和相变在塑性变形和断裂过程中的作用。 先进复合材料的界面科学： 详细分析纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂、金属基复合材料）的界面粘合、微裂纹扩展机制，以及如何通过优化基体-增强体界面来调控材料的各向异性力学响应。 功能性材料在制造中的应用： 介绍智能材料（如形状记忆合金、压电材料）和纳米材料（如石墨烯、碳纳米管）在传感器、执行器和先进涂层中的应用潜力，以及这些材料在传统加工过程中面临的独特挑战。 第二章：面向特定制造工艺的材料设计与优化 热力学与相图在制造中的应用： 探讨如何利用二元、三元相图指导合金设计，特别是针对焊接、铸造和热处理过程中的析出强化和晶粒细化。 材料的环境可靠性与寿命预测： 评估材料在极端环境（高温、高压、腐蚀性介质）下的服役性能。引入腐蚀机理、应力腐蚀开裂（SCC）和氢脆现象的分析方法，并介绍加速寿命测试和残余寿命评估技术。 增材制造专用材料的开发： 专门讨论为适应增材制造（AM）工艺（如SLM、EBM、DED）而开发的金属粉末（高球形度、窄粒径分布）和聚合物粉末的特性要求，以及如何控制打印过程中的快速凝固和相分离。 --- 第二部分：革命性的材料加工与成形技术 (Revolutionary Material Processing and Forming Technologies) 本部分将聚焦于超越传统机械加工范畴的先进制造方法，这些方法旨在提高材料利用率、降低残余应力、并实现复杂几何形状的制造。 第三章：精密与超精密机械加工的物理机制 切削力学与热流耦合： 分析高速切削、高速铣削中刀具与工件接触区域的瞬态热流分布、摩擦行为和塑性变形区。引入有限元法（FEM）对切削过程进行建模与优化。 非传统机械加工技术： 详述电火花加工（EDM）、电化学加工（ECM）和超声波辅助加工的物理原理，并对比它们在加工难加工材料（如高温合金、硬质合金）时的优势与局限性。 表面完整性与残余应力控制： 研究精密磨削、抛光过程中对材料表层的损伤机制（微裂纹、相变层）。探讨通过低能离子束、激光冲击等后处理技术，有效调控表面残余应力以提升零件疲劳性能的方法。 第四章：增材制造（AM）的材料行为与过程控制 基于粉末床熔融（PBF）的冶金学： 深入解析激光/电子束在粉末层上的能量输入、熔池动力学、快速凝固过程中的溶质偏析和微观组织演变。重点讨论孔隙率的成因（未熔合、气体孔隙）及其控制策略。 定向能量沉积（DED）与梯度材料制造： 探讨DED工艺如何实现材料的梯度设计，即在同一部件内实现两种或多种材料性能的平滑过渡。分析熔滴的形成、撞击和快速凝固对宏观性能的影响。 后处理与性能恢复： 增材制造零件固有的高残余应力和各向异性组织需要专门的后处理。本节详细介绍热等静压（HIP）、真空退火以及针对特定合金的热等方扩散退火（HIP-like annealing）工艺，以消除内部缺陷并优化微观结构。 第五章：先进连接技术与连接质量评估 固态连接：搅拌摩擦焊（FSW）与爆炸焊： 阐述FSW在铝合金、镁合金等低熔点材料连接中的优势，重点分析搅拌头作用下的材料塑性流动和动态再结晶过程。介绍爆炸焊在制备复合材料面板中的应用原理。 激光与电子束焊接的冶金： 探讨高能量密度焊接中深熔效应、气孔的产生机制以及热影响区（HAZ）的微观结构演变。特别关注异种材料的激光复合焊技术。 连接质量的无损评估（NDE）： 介绍针对焊缝和粘接界面的超声波相控阵（PAUT）、涡流检测和射线照相技术，用于实时监控和最终质量保证。 --- 第三部分：数字化集成与面向未来的制造范式 (Digital Integration and Future Manufacturing Paradigms) 本部分着眼于信息技术如何与材料加工深度融合，推动制造系统向更高层次的智能化迈进。 第六章：工艺过程的数字化孪生与实时优化 传感器技术与数据采集： 探讨如何在高能加工过程（如定向能量沉积、高速切削）中集成光谱仪、高速热电偶和声发射传感器，实现对熔池温度、刀具磨损的非接触式实时监测。 基于模型的仿真与预测： 介绍多尺度、多物理场耦合模型（如从原子尺度到部件尺度的模拟）在预测制造缺陷（如残余应力、疲劳裂纹萌生）中的应用。 反馈控制与自适应制造： 阐述如何将实时监测数据反馈给控制系统，实现对激光功率、进给速度、冷却速率的自适应调整，确保过程参数始终处于最佳窗口。 第七章：先进表面工程与功能化制造 高能薄膜沉积技术： 详细介绍物理气相沉积（PVD，如磁控溅射）和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）在制备耐磨、低摩擦和抗氧化涂层中的应用。讨论薄膜与基体的应力匹配和界面结合力优化。 激光熔覆与表面改性： 阐述激光熔覆技术在修复高价值部件和制备功能性梯度涂层中的优势。对比粉末送进式和线材送进式DED在涂覆效率和稀释率控制上的差异。 微纳尺度制造： 探讨光刻、电子束刻蚀等技术在制造微机电系统（MEMS）和功能性表面结构（如超疏水表面、仿生表面）中的原理与工艺控制。 总结： 本书内容强调理论深度与工程实践的紧密结合，为材料工程师、制造工程师以及从事先进装备研发的科研人员提供了一个系统性的学习框架，以应对下一代高端制造领域对材料理解和工艺创新的迫切需求。

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这本书给我最大的感受是其无与伦比的广度与针对性达到了完美的平衡。它覆盖了从传统铸锻焊到尖端复合材料加工的几乎所有主流制造技术，但奇怪的是，它没有给人一种泛泛而谈的感觉。相反，在每一个技术领域，作者都能精准地指出当前工业界面临的核心挑战。我特别关注了关于质量控制和无损检测的那部分内容，作者不仅仅是罗列了UT、RT等方法，而是结合了材料缺陷的形成机理，讲解了如何选择最合适的检测手段以确保最终产品的可靠性。这种以结果为导向的讲解方式，使得这本书的应用价值极高。它不是停留在理论层面空谈，而是直接指向了如何将这些知识转化为生产力，如何降低废品率，提高产品性能的实用指南。

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说实话，刚拿到这本书的时候，我有点被它的厚度和信息密度吓到。但很快，我就发现自己完全沉浸其中，难以自拔。它的叙事风格极其凝练有力，没有一句废话，每一个段落都承载着扎实的信息量。我尤其欣赏作者在处理复杂主题时所展现出的清晰思路，他总能用最精炼的语言勾勒出问题的全貌，然后再逐步拆解细节。例如，在讨论表面处理和涂层技术时，作者对不同化学反应机理的描述，精确到连反应物和温度范围都交代得清清楚楚，这对于需要进行精确工艺设定的研发人员来说，简直是救命稻草。这本书的排版设计也值得称赞，逻辑清晰的章节划分和专业术语的恰当使用，极大地提高了阅读效率，确保了信息的准确传达。它不是一本可以随便翻翻的书，它要求专注，但给予的回报是巨大的知识积累。

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这本书的价值远远超出了教科书的范畴，它更像是一部集大成的工程方法论。我喜欢作者在解释技术选择背后的决策逻辑时所展现出的那种审慎和权衡。制造过程从来不是非黑即白的，不同的经济约束、材料特性和环境要求都会导致最优解的不同。这本书非常巧妙地引导读者去思考这些相互制约的因素，培养一种系统性的工程思维。比如，在对比机加工与特种加工技术时，作者并没有简单地说哪个更好，而是详细分析了在不同批量、不同精度要求下的成本效益模型。这种成熟、理性的分析视角，让读者能够跳出单一技术的局限性，从整个产品生命周期的角度去评估制造方案的优劣。对于那些需要进行复杂技术选型和项目规划的工程师来说，这本书无疑是提供决策支持的宝贵资源。

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我对这本书的结构和内容的深度感到非常震撼。它并非仅仅停留在对基础知识的罗列，而是深入探讨了材料微观结构如何影响宏观性能，以及如何利用这些知识来优化制造过程，实现特定的工程目标。那种层层递进的逻辑推导，显示了作者深厚的学术功底和丰富的实践经验。举个例子，当谈到增材制造时，它没有简单介绍几种打印技术，而是深入剖析了粉末床熔融过程中的热力学控制难点，以及如何通过调整激光参数来避免缺陷的产生。这种对“为什么”和“如何控制”的深度挖掘，正是区分优秀技术书籍和平庸手册的关键所在。阅读它就像是在攀登一座知识的高峰，每翻开一页，视野都会随之开阔，对整个制造链条的理解也随之深化。对于资深工程师而言，这本书无疑能提供新的视角和解决复杂问题的思路。

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这本书简直是工程技术领域的“圣经”！我本来以为这会是一本枯燥乏味的教科书，充满了晦涩难懂的公式和理论，但事实完全出乎我的意料。作者对材料科学和制造工艺的理解深刻而独到，讲解方式既系统又富有启发性。它不像那种只会堆砌术语的著作，反而更像一位经验丰富的工程师在耳边为你娓娓道来。特别是关于金属成型和连接技术的那几章，对不同工艺的优缺点分析得入木三分，让我这个初学者都能迅速抓住重点。书中大量的图表和实际案例分析，让那些原本抽象的概念变得具体可感，仿佛我正亲身站在生产线上观察每一个步骤。对于任何想在机械制造领域有所建树的人来说，这本书的价值无可估量，它提供了一个坚实的理论基础，同时又紧密贴合工业实际需求，是案头常备的参考书。

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