现代表面工程设计手册

现代表面工程设计手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:国防工业出版社
作者:李金桂
出品人:
页数:1004
译者:
出版时间:2000-1
价格:128.00元
装帧:精裝本
isbn号码:9787118023329
丛书系列:
图书标签:
  • 催化
  • 表面工程
  • 表面处理
  • 材料科学
  • 工程设计
  • 涂层技术
  • 腐蚀防护
  • 磨损防护
  • 功能涂层
  • 先进材料
  • 工业应用
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具体描述

本手册阐述了表面界面理论、腐蚀学和摩擦学等基础理论,突出地介绍了表面工程三大技术——表面改性技术、涂层技术和薄膜技术的特点、适用范围、选用原则以及改性或涂镀膜层形成的原理,制造技术,质量保证和生产过程控制等成套技术和实用数据。

现代表面工程设计手册 序言 在飞速发展的科技浪潮中,材料科学与工程领域始终扮演着至关重要的角色。而作为材料科学核心分支之一的表面工程,更是以其独特的魅力,不断突破材料性能的极限,赋予产品全新的生命力。从微观的原子排列到宏观的结构设计,从基础的理论探索到前沿的应用实践,表面工程的触角已深入到工业生产、航空航天、生物医疗、能源开发等几乎所有关键领域。 本书《现代表面工程设计手册》正是诞生于这样的时代背景之下。它旨在汇聚当前表面工程领域的最新进展、成熟技术以及前沿设计理念,为广大工程师、科研人员、技术开发者以及相关专业的学生提供一本全面、实用、权威的设计参考。我们希望通过本书,能够系统性地梳理表面工程设计的脉络,从设计原理、工艺选择、性能评估到实际应用,提供详实的技术指导和解决方案,助力读者在复杂的工程挑战中找到清晰的路径。 本书的内容覆盖了表面工程的多个重要方面,力求理论与实践相结合,既有深入的机理分析,又有丰富的案例展示。我们精选了在学术界和工业界都具有广泛影响力的表面工程技术,并对其原理、工艺流程、优缺点以及适用范围进行了深入的剖析。同时,我们也关注到表面工程设计中日益重要的环境友好性、可持续性以及智能化等新兴趋势,并将其融入到相应章节的讨论之中。 表面工程的设计并非一蹴而就,它需要对材料的微观结构、化学成分、物理性能以及应用环境有着深刻的理解。本书的编写团队由一批在表面工程领域深耕多年的专家学者组成,他们凭借丰富的理论知识和实践经验,对每一个章节都进行了精心打磨。我们力求语言精炼、逻辑清晰、图文并茂,以便读者能够快速掌握核心概念,并将其应用于实际工作中。 我们深知,任何一本技术书籍都只是一个起点,真正的创新和突破还需要依赖于读者自身的探索和实践。因此,我们鼓励读者在阅读本书的过程中,积极思考,勇于质疑,并将书中的知识与自身的工程问题相结合,寻求最优的解决方案。我们相信,通过对本书内容的学习和消化,读者定能提升在现代表面工程设计方面的专业能力,为推动相关产业的技术进步贡献力量。 最后,感谢所有为本书的出版付出辛勤努力的团队成员、审稿专家以及出版编辑。也感谢所有关心和支持表面工程技术发展的各界人士。希望《现代表面工程设计手册》能够成为您在表面工程设计道路上不可或缺的良师益友。 --- 第一章 绪论 1.1 表面工程的定义与范畴 表面工程(Surface Engineering)是一门研究如何通过改变材料的表面或近表面区域的性能,以满足特定应用需求而进行设计的交叉学科。它不改变材料的整体成分和结构,而是通过物理、化学、电化学、机械等多种方法,在材料表面形成一层具有特定功能的涂层,或对材料表面进行改性处理,从而赋予材料优异的性能,如耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、导电、绝缘、光学特性、生物相容性等。 表面工程的研究范畴极其广泛,几乎涵盖了所有能够进行表面处理的材料,包括金属、陶瓷、聚合物、复合材料等。其核心在于“表面”,因为材料的大部分失效(如磨损、腐蚀、疲劳)都发生在表面,而材料的许多功能(如催化、传感、生物相互作用)也主要通过表面来实现。因此,对材料表面进行精细的设计和控制,是实现材料高性能化的关键途径。 1.2 表面工程的重要性与应用领域 在现代工业生产和高技术发展中,表面工程扮演着不可替代的角色。其重要性体现在以下几个方面: 提升材料性能,延长使用寿命: 通过表面改性,可以显著提高材料的耐磨损、抗腐蚀、耐高温等性能,从而大幅延长零部件的使用寿命,降低维护成本。例如,在航空发动机、汽车发动机等关键部件中,表面涂层能够承受极端的工作环境,保证设备的可靠运行。 赋予材料新功能,拓展应用范围: 表面工程可以为材料赋予传统材料所不具备的新功能。例如,抗菌涂层在医疗器械上的应用,超疏水涂层在建筑和电子设备上的应用,以及功能性薄膜在光学和电子器件中的应用。 降低成本,节约资源: 通过对低成本基体材料进行表面改性,可以获得与高性能材料相当甚至更优异的性能,从而实现成本的节约。同时,延长产品寿命也间接节约了资源。 促进技术进步,引领产业发展: 表面工程技术的不断发展,直接推动了航空航天、汽车制造、微电子、能源、生物医药等众多高科技产业的进步。许多关键技术和产品的实现,都离不开先进的表面工程解决方案。 表面工程的应用领域几乎无处不在,包括但不限于: 机械制造: 刀具、模具、轴承、齿轮、活塞环等部件的耐磨损、抗氧化涂层。 航空航天: 涡轮叶片、起落架、机身蒙皮等的耐高温、抗氧化、耐腐蚀涂层。 汽车工业: 发动机活塞、气缸、排气系统等的耐磨损、抗腐蚀、隔热涂层。 能源领域: 太阳能电池板的增透减反射涂层,燃料电池的催化剂涂层,以及核电站部件的耐辐照涂层。 生物医疗: 植入物(如人工关节、牙科种植体)的生物活性、抗菌涂层,医疗器械的耐腐蚀、易清洁涂层。 电子信息: 半导体器件的导电、绝缘薄膜,显示器的光学涂层,以及高密度存储介质的读写头涂层。 海洋工程: 船舶、海上平台结构的防腐蚀、防污损涂层。 体育器材: 运动器械的耐磨损、抗冲击涂层,例如自行车车架、网球拍等。 1.3 现代表面工程设计的理念与挑战 现代表面工程设计不再仅仅局限于孤立地解决某个单一性能问题,而是朝着更综合、更系统、更智能化的方向发展。其核心理念包括: 多功能集成: 将多种性能集于一体的复合涂层设计,以满足复杂工况下的多重需求。 精密控制: 对涂层厚度、结构、成分、界面等进行精确调控,以达到微观层面的性能优化。 绿色环保: 优先采用低能耗、低污染的制备工艺,并考虑涂层的可回收性和环境友好性。 智能化设计: 借助计算模拟、机器学习等手段,加速设计进程,优化涂层配方和制备参数。 性能预测与寿命评估: 建立可靠的性能预测模型,准确评估涂层在实际应用中的寿命。 然而,现代表面工程设计也面临诸多挑战: 跨学科知识融合: 表面工程设计需要材料学、化学、物理学、机械工程、电子工程等多个学科的知识融合,对工程师的综合素质要求较高。 复杂工况模拟: 真实工况下的材料服役环境往往极为复杂,难以在实验室进行精确模拟,给设计和性能评估带来难度。 界面工程: 涂层与基体之间的界面是影响整体性能的关键因素,如何优化界面结合,避免界面缺陷,是重要的设计挑战。 成本控制与规模化生产: 高性能表面工程技术往往需要先进的设备和工艺,如何实现成本的有效控制和规模化生产,是技术走向市场的关键。 新材料与新工艺的开发: 随着应用需求的不断提升,需要不断开发具有创新性能的新材料和更高效、更环保的新型制备工艺。 1.4 本书的结构与读者对象 本书的结构安排旨在为读者提供一个循序渐进的学习路径,从基础概念到具体技术,再到应用案例。全书共分为十七章,涵盖了表面工程设计的主要方面。 基础篇: 详细阐述表面工程的基本原理、材料科学基础、以及各种表面分析表征技术。 技术篇: 系统介绍各种主流的表面工程技术,包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体表面处理、电化学沉积、热喷涂、激光表面处理、化学浸蚀等,并对其工艺参数、特点和应用进行深入分析。 设计与应用篇: 重点探讨表面工程的设计流程、性能评估方法,以及在各个关键领域的具体应用案例。 前沿与展望篇: 关注表面工程的最新研究进展,包括纳米涂层、智能涂层、生物表面工程以及可持续表面工程等。 本书的读者对象主要包括: 工程技术人员: 在制造业、航空航天、汽车、电子、生物医疗等行业的工程师,需要进行产品设计、工艺改进和故障分析。 科研人员: 在高校、科研院所从事材料科学、表面工程、机械工程等领域研究的学者和研究生。 在校学生: 材料科学与工程、机械工程、化学工程等相关专业的本科生和研究生,将其作为教材或参考书。 技术决策者: 需要了解表面工程技术发展趋势,为技术投资和产品研发提供决策依据的管理人员。 我们希望本书能够成为您在现代表面工程设计领域探索与实践的有力助手。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的实用性,我认为体现在它对“失效分析”和“质量控制”部分的着墨之重。在实际的工程项目中,设计只是第一步,如何确保产品在长期使用中不发生预期的表面失效,才是决定项目成败的关键。我翻阅了关于腐蚀防护章节,它没有简单地介绍钝化处理,而是深入探讨了在特定化学介质(如高浓度盐雾或酸雨环境)下,不同合金基体与保护层界面的电化学反应路径,并辅以大量的失效案例图片和SEM/EDS分析图谱,这种图文并茂的描述,直观到令人心惊。它教你如何通过显微镜下的裂纹形貌来反推失效是疲劳引起的还是应力腐蚀所致。此外,关于无损检测(NDT)技术在表面涂层质量评估中的应用,这本书也给出了非常详尽的指南,从超声波探伤到X射线衍射分析,每一种方法的适用范围、局限性以及数据解读的标准都写得清清楚楚。这种强烈的“实战”导向,让这本书从一本理论参考书,升级成了一本实用的“故障排除手册”。

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从排版和查阅体验上来说,这本书的设计简直是业界良心。要知道,这种动辄上千页的工具书,如果索引做得不好,找个东西比登天还难。但《现代表面工程设计手册》的目录结构清晰得令人赞叹,它是完全按照“材料分类—工艺方法—性能测试与评价—应用实例”的逻辑主线来组织的,层次分明,一目了然。更让我惊喜的是,它在关键公式和重要参数表格旁边,都设置了简短的“设计提示”或“注意事项”的侧边栏注释,这些小小的提示往往是经验丰富的工程师才会注意到的“坑”,避免了新手在套用公式时犯下方向性的错误。举个例子,在讲解热处理对渗碳层性能影响时,它特意加粗提示了碳在奥氏体中扩散速率与温度的指数关系,并附带了一个小的图表说明了保温时间超过某个阈值后的边际效益递减。这种细节上的打磨,极大地提升了阅读效率,让我在高压的工作环境下,能够快速定位所需信息,而不用在厚厚的篇幅中迷失方向,体现了编撰者对读者需求的深刻理解。

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我拿到这本《现代表面工程设计手册》后,最大的感受就是它的“广度”令人印象深刻。现在表面处理技术日新月异,新的材料和工艺层出不穷,很多手册往往只专注于某个细分领域,要么是电镀,要么是热喷涂,很难找到一本能全面覆盖的参考书。而这本书,几乎把现代材料科学中涉及到的关键表面改性技术都囊括进去了。我惊喜地发现,它对超音速火焰喷涂(HVOF)与冷喷涂(Cold Spray)的对比分析做得非常到位,不仅对比了它们各自的颗粒加速机制和沉积效率,还列举了不同材料在这些工艺下形成涂层的微观组织差异,这对于我们选择最高效、最经济的工艺路线至关重要。更难得的是,它还涉及了一些新兴的前沿技术,比如类金刚石膜(DLC)的低能离子束辅助沉积,以及生物相容性涂层在医疗器械上的最新进展。这种跨领域的整合能力,让它不仅仅是一本“查手册”,更像是一部系统的技术发展史和前瞻报告的结合体,让我在进行跨学科项目设计时,能够快速建立起整体的概念框架,避免了在不同技术栈之间来回切换资料的麻烦。

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这部厚重的工具书,翻开第一页就能感受到那种扑面而来的专业气息,印刷质量和装帧设计都透着一股严谨和可靠,这对于我们这种需要经常查阅技术规范的设计师来说,简直是福音。我特别欣赏它在基础理论阐述上的深度,不像市面上有些手册只是简单罗列公式和参数,它能把背后的物理化学原理讲得透彻,让你明白“为什么”要这样做,而不是死记硬背。比如在介绍PVD涂层时,它不仅列举了各种靶材的特性,还详细分析了不同腔体压力和温度梯度对薄膜致密度和附着力的影响机制,配图也非常精确,很多示意图的细节处理得比我常用的教材还要清晰。我记得有一次在做一个高温抗氧化涂层选型时,卡在了某个特定工况下的离子轰击效应上,翻阅这本书的相应章节后,通过它对等离子体动力学的深入剖析,我找到了突破口。它不只是停留在“是什么”,更深入到了“如何优化”的层面,对于工程应用指导性极强,实操价值非常高。当然,对于初学者来说,可能需要一些基础知识储备才能完全消化其中的复杂内容,但对于有一定经验的工程师而言,这本书无疑是一本能让你技艺更上一层楼的宝典。

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这本书的价值,很大程度上体现在其对国际标准和行业规范的引用上。在表面工程这个高度依赖标准化的领域,一本缺乏标准支撑的书籍,其参考价值会大打折扣。我注意到,这本书在介绍各项测试方法时,几乎都明确标注了对应的ISO、ASTM或GB标准编号,这对于我们进行跨国项目合作或者产品出口认证时至关重要。它不仅仅是告诉我们“如何测量硬度”,而是明确指出“根据ASTM E384标准,维氏硬度压痕对角线测量偏差应控制在X范围内”。这种严谨的对标,使得书中的所有性能数据和测试流程都具有了可追溯性和国际公认性。此外,书中还专门开辟了一章来讨论不同国家和地区在表面处理工艺审批上的差异,这对于制定全球化供应链和生产策略的企业来说,提供了宝贵的合规性指导。这本书的深度和规范性,使其超越了一般的学术专著,更像是行业内的“行为准则”和“规范基石”。

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过去对于手册类的书籍比较反感,源自过去对于学的思考不周,可以当做工具应用,可以当做下一步学习的桥梁。第二,由于对于专业的陌生,不知道许多专业书籍的使用和分析,这个一直伴随着我的学习。工具不仅仅是仪器手册和产品说明,还有专业词典和设计手册,本书是写论文和工作时候的必备工具。读着读着发现了关于物理的应用在本书中或者是材料的设计和使用上作为第一原理出现,

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