高级铸造工技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:机械工业职业技能鉴定指导中心

出品人:

页数:295

译者:

出版时间:2000-5-1

价格:15.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787111068402

丛书系列:

图书标签:

• 铸造
• 金属材料
• 制造工艺
• 机械工程
• 工业技术
• 技能培训
• 模具设计
• 质量控制
• 金属成型
• 生产工艺

铁水之舞：现代冶金与先进材料的探索 本书关键词： 现代冶金、先进材料、材料科学、炉内过程控制、特种合金、增材制造、表面工程 内容简介： 《铁水之舞：现代冶金与先进材料的探索》是一部深入剖析当代金属材料科学前沿、聚焦于复杂冶金过程控制与功能化材料设计与制造的专业著作。本书旨在为冶金工程、材料科学、机械制造以及相关领域的研究人员、工程师和高年级学生提供一个全面、系统且具有前瞻性的知识框架，尤其侧重于传统冶金技术如何与现代高新技术深度融合，以满足航空航天、新能源、生物医学等尖端领域对极端性能材料的苛刻要求。 本书共分为六大部分，详尽阐述了从基础热力学到尖端制造工艺的完整链条。 --- 第一部分：冶金热力学与动力学的新视野 本部分重申并深化了理解金属凝聚态现象的理论基础，但重点转向了非平衡态热力学在快速凝固、快速反应过程中的应用。我们探讨了微量元素对晶体生长界面能和偏析行为的微妙影响，特别是对于高熵合金（HEA）和纳米晶材料的形成机制。 界面化学与扩散控制： 详细分析了在极端温度梯度和高冷却速率下，原子在固-液界面、固-气界面的扩散机制变化。引入了基于分子动力学模拟（MD）和密度泛函理论（DFT）对扩散激活能的计算方法，解释了如何通过精确调控冷却速率来抑制有害相的析出。 稀土元素与杂质的协同效应： 阐述了如何利用痕量添加物（如特定稀土、碱土金属或非金属夹杂物）精确控制晶粒细化、晶界工程，以及在钢中实现“净化”效应，而非仅仅是简单的去除杂质。 --- 第二部分：熔炼工艺的智能化与绿色化转型 本部分聚焦于如何将数字化、自动化技术融入高精度熔炼过程，实现能源效率最大化和环境影响最小化。重点关注真空冶金、电渣重熔（ESR）以及感应熔炼炉内复杂流场的精确控制。 炉内多物理场耦合模拟： 详述了如何运用计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）来精确预测电磁场、温度场、流场和化学反应场在大型熔炉内的相互作用。内容包括电磁搅拌对夹杂物上浮路径的优化，以及如何利用模型预测和控制炉衬侵蚀的非均匀性。 过程分析技术（PAT）在熔炼中的应用： 介绍了实时光谱分析、在线氧探头反馈系统以及机器学习在预测合金成分波动和终点控制中的集成应用。强调了从“经验判断”到“数据驱动”的转变，以确保批次间的一致性和超低缺陷率。 高纯度与超纯净金属制备： 针对特种航空用镍基高温合金和钛合金，深入研究了高真空技术下对残余挥发性杂质（如铅、锌、硫）的极限去除工艺，以及如何避免二次污染。 --- 第三部分：先进凝固理论与晶体结构控制 这是本书的核心之一，探讨了如何通过对液固相转变过程的精细调控，设计出具有特定宏观与微观性能的材料结构。 定向凝固与单晶生长： 详细解析了电磁场辅助定向凝固（Electromagnetic Casting, EMC）技术，如何控制晶体生长方向以消除或优化柱状晶和等轴晶的分布。重点分析了热导率、拉应力与微观偏析之间的复杂关系，为制造高可靠性涡轮叶片提供了理论支撑。 非平衡凝固与快速凝固技术（RSP）： 深入研究了雾化法、等离子喷射技术以及激光熔覆过程中的快速冷却机制。分析了如何利用极高冷却速率诱导形成亚稳相、非晶态结构或纳米孪晶结构，从而实现传统铸造无法达到的强度和耐腐蚀性。 枝晶生长模型与尺寸调控： 引入了先进的元胞自动机模型（CA）和相场模型（Phase Field Model），用以模拟和量化枝晶的二级和三级分支的形成，以及如何通过热循环和加渣技术来优化枝晶尺寸分布，以提高后续热加工的均匀性。 --- 第四部分：功能化材料的设计与合成 本部分将视角从传统结构材料拓展到具有特定电、磁、热、光学性能的新型材料体系。 金属间化合物与陶瓷基复合材料： 探讨了利用反应熔炼技术（Reaction Synthesis）制备具有高熔点和高硬度的金属间化合物（如NiAl, TiAl）。详细讨论了如何在液相中稳定分散高比例的陶瓷增强相（如SiC、Al₂O₃），克服界面反应的难题，确保增强相的有效载荷传输。 磁性与功能性合金： 聚焦于永磁材料（如钕铁硼、钐钴）的精密合金化策略，特别是如何通过优化快速冷却和后续热处理，控制稀土元素在晶界处的富集，以提升矫顽力和最大磁能积。 轻质高强合金的边界拓展： 深入分析了镁合金、铝锂合金中的溶质溶解度问题，以及如何通过微合金化和晶界工程来抑制高温下的蠕变和应力腐蚀开裂，使其能够替代钢材应用于汽车和轨道交通领域。 --- 第五部分：增材制造（AM）的冶金挑战 本部分专门讨论了金属增材制造技术（如SLM、EBM）中，熔池行为与最终材料微观结构之间的冶金联系，强调了AM的本质是一种快速、受限的凝固过程。 熔池的冶金不稳定性： 分析了激光或电子束扫描过程中，熔池内部因Marangoni效应、对流不稳定性导致的成形缺陷（如气孔、未熔合）的冶金机理。探讨了如何通过优化扫描策略和惰性气体环境来稳定液池。 增材制造中的残余应力和相变： 详细阐述了高热梯度下产生的巨大温差应力如何导致相分离、晶粒粗大甚至宏观裂纹。提出了解耦热应力与组织演化的新策略，例如分步热处理或原位退火技术。 异质结构制造： 探讨了如何利用多材料打印或梯度凝固策略，在一件零件内部实现硬质合金与韧性基体的梯度过渡，以优化应力集中区域的性能。 --- 第六部分：表面工程与材料服役性能 本部分关注材料在实际服役环境下的性能退化，并介绍了先进的表面改性技术以延长使用寿命。 高温氧化与热腐蚀机制： 深入分析了镍基和钴基合金在燃气轮机环境下的复杂氧化动力学，特别是硫化物和熔盐对保护性氧化膜的破坏机制。讨论了如何通过合金成分设计来形成更致密、更稳定的Cr₂O₃或Al₂O₃保护层。 先进涂层技术： 详述了等离子喷涂（APS）、物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）在制备高熵耐磨涂层和热障涂层（TBCs）中的应用。重点放在涂层与基体之间的界面粘附力优化和孔隙率控制。 表面能量改性和抗疲劳策略： 介绍如何通过激光冲击强化（LSP）或高能离子注入技术，在金属表面诱导出高残余压应力层，从而显著提高材料对接触疲劳和应力腐蚀的抵抗力。 --- 《铁水之舞：现代冶金与先进材料的探索》力求在理论深度和工程应用之间找到最佳平衡点，为推动我国高端装备制造所需的关键材料技术进步提供坚实的理论和技术参考。本书的最终目标是培养读者用系统和跨学科的思维来解决复杂冶金难题的能力。

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