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出版者:

作者:韩至成

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-1

价格:35.0

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isbn号码:9787502427238

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• 冶金学
• 电磁冶金
• 材料科学
• 金属材料
• 冶金工程
• 物理冶金
• 感应加热
• 真空冶金
• 特种冶金
• 金属热处理

《磁场中的炼金术》 序言 自古以来，人类就梦想着改变物质的本质，寻找能够点石成金的神奇秘方。炼金术，这个充满神秘色彩的古老学说，正是这种不懈追求的结晶。虽然现代科学已经揭示了物质转化的基本规律，但“炼金术”这个词所蕴含的深刻寓意——对物质深层奥秘的探索，对材料性能极致优化的渴望——至今仍激励着我们。本书《磁场中的炼金术》，正是以一种全新的视角，审视我们如何利用一种看似无形却拥有强大力量的媒介——磁场——来重塑和精炼金属，从而实现传统冶金过程中难以企及的性能提升和工艺突破。 本书并非对古老炼金术的简单复述，也非对神秘物质转化的幻想。相反，它是一本基于严谨的物理学原理和前沿的材料科学研究的专著，旨在揭示磁场在金属材料制备、加工和性能调控中所扮演的关键角色。我们将深入探讨磁场如何干预金属的微观结构，如何影响晶体生长、相变以及缺陷的形成，最终如何转化为宏观材料性能的显著改善。 对于金属材料领域的研究者、工程师，以及对新材料开发充满好奇的读者而言，《磁场中的炼金术》将是一次启迪思想、拓展视野的旅程。我们将一同探索如何“炼”出更强韧、更耐磨、更具导电性，甚至拥有全新功能的金属材料。 第一章：磁场的本质与金属的相互作用 本章将首先回顾磁场的物理学基础，从基本概念如磁场强度、磁感应强度、磁矩，到电磁感应定律和麦克斯韦方程组。我们将深入浅出地解释磁场的产生机制，包括电流产生的磁场、物质的磁性（顺磁性、抗磁性、铁磁性）以及各种磁畴理论。 随后，我们将把目光聚焦于金属材料。金属的宏观性质，如导电性、导热性、延展性、硬度等，都与它们微观结构中的电子以及原子排列息息相关。本章将详细阐述金属晶体结构、晶界、位错、空位等缺陷的形成与运动规律。我们将重点分析金属材料的磁学特性，例如不同金属的磁化行为，以及磁场如何影响金属内部的电子运动和原子振动。 更关键的是，本章将初步勾勒出磁场与金属材料相互作用的内在联系。我们会探讨磁场对金属熔体流动行为的影响，如霍尔效应在熔体中的表现，以及磁场如何诱导熔体产生定向流动或湍流抑制。我们还将初步介绍磁场可能对金属固化过程产生的初步影响，例如对晶核形成和晶粒生长方向的引导。这为后续章节深入探讨磁场冶金的机制奠定坚实的理论基础。 第二章：磁场在金属熔炼过程中的应用 金属熔炼是冶金过程中的核心环节，其目标是去除杂质、均匀成分并获得高质量的熔体。本章将详细介绍磁场在这一关键阶段的多种应用。 2.1 磁力搅拌与成分均匀化： 我们将深入研究如何利用电磁感应原理，通过施加变化的磁场来诱导金属熔体产生涡流，进而产生磁流体动力学（MHD）效应，实现对熔体的强制搅拌。我们将分析不同类型的磁力搅拌装置，如感应搅拌器、直线感应搅拌器等，并讨论它们的设计原理、效率以及对熔体成分均匀化的影响。重点在于解释磁力搅拌如何克服传统机械搅拌的局限性，例如减少对熔体污染，提高搅拌效率，以及在高温高腐蚀环境下也能稳定工作。 2.2 磁场对杂质去除的影响： 本章将探讨磁场在分离和去除金属熔体中非金属夹杂物和杂质方面的作用。例如，利用磁场梯度可以有效地将具有不同磁学性质的杂质（如硫化物、氧化物）从主体金属中分离出来。我们将介绍磁场浮选、磁力分离等技术，并分析其作用机理，例如通过施加磁场，使得具有特定磁性的杂质在熔体中形成聚集体，然后利用浮力或外加力将其移除。 2.3 磁场对熔体温度分布的控制： 磁力搅拌不仅能够实现成分均匀化，还能显著改善熔体的温度分布，消除局部过热或过冷现象。我们将分析磁场对熔体内部对流传热的增强作用，以及如何通过优化磁场参数来精确控制熔体温度，从而为后续的凝固过程创造有利条件。 2.4 磁场在真空感应熔炼中的应用： 对于一些高纯度、高活性金属的熔炼，真空感应熔炼是不可或缺的。本章将专门介绍磁场在真空感应熔炼中的特殊作用，例如如何通过磁场来稳定真空环境下的电弧，如何控制电弧的形状和位置，以及如何进一步提高感应加热效率。 第三章：磁场调控金属凝固过程 凝固过程是决定金属材料最终微观结构和宏观性能的关键步骤。本章将聚焦于磁场如何精细调控金属的凝固过程，以获得期望的组织形态。 3.1 磁场对晶核形成的影响： 晶核的形成是凝固的起点。我们将探讨磁场如何影响过冷度的形成，以及如何通过改变熔体的内部能量状态来促进或抑制晶核的生成。例如，磁场可能通过改变原子间的相互作用或诱导形成有序结构来影响非均匀形核。 3.2 磁场对晶粒生长方向和尺寸的控制： 本章将详细阐述磁场在定向凝固中的作用。通过施加稳定的磁场，可以诱导金属晶体沿着特定的磁畴取向生长，实现晶粒的择优取向。我们将分析磁场对晶界迁移的影响，以及如何通过控制磁场梯度来引导晶体的生长方向，从而获得具有优异力学性能的柱状晶或等轴晶。我们还会讨论磁场如何影响晶粒的长大速率，以及如何通过控制磁场强度来细化晶粒尺寸，提高材料的强度和韧性。 3.3 磁场在金属间化合物凝固中的应用： 对于复杂的金属间化合物，其凝固过程往往伴随着复杂的相变和多相共存。本章将介绍磁场如何影响这些化合物的凝固行为，例如如何通过磁场来促进特定相的析出，如何控制相界面生长，以及如何抑制脆性相的形成，从而获得性能更优越的金属间化合物材料。 3.4 磁场对铸件缺陷的抑制： 铸件中常见的缺陷，如缩孔、气孔、裂纹等，往往与凝固过程中的流动、传热和相变有关。本章将分析磁场如何通过改善熔体流动，均匀化温度分布，以及控制缩松的产生，从而有效地抑制这些缺陷的形成。 第四章：磁场对金属热处理过程的调控 热处理是改善金属性能的重要手段。本章将探讨磁场如何为传统的金属热处理过程带来革新。 4.1 磁场退火与应力消除： 退火是消除金属内应力、改善塑性和韧性的重要工艺。本章将分析磁场退火的机理，例如磁场如何影响位错的运动和重排，以及如何促进内部应力的释放。我们将探讨不同磁场条件（如直流磁场、交流磁场、脉冲磁场）对退火效果的影响，以及如何通过磁场退火来获得更低的内应力水平和更均匀的组织。 4.2 磁场对相变的影响： 许多金属材料的性能提升依赖于相变过程，如淬火、回火、时效等。本章将深入研究磁场如何影响固态相变。例如，磁场可能通过改变相界的自由能，诱导形成特定的亚稳相，或者改变相变的动力学过程，从而影响最终的组织和性能。我们将重点讨论磁场在某些合金（如马氏体不锈钢、形状记忆合金）相变过程中的调控作用。 4.3 磁场辅助的正火与调质： 正火和调质是广泛应用的强化热处理工艺。本章将分析磁场如何与这些工艺相结合，以获得更理想的强化效果。例如，在正火过程中施加磁场，可能有助于获得更细小的奥氏体晶粒，从而在后续的淬火过程中获得更细的马氏体组织，提高强度和韧性。 4.4 磁场对烧结过程的影响： 对于粉末冶金而言，烧结是获得致密化材料的关键步骤。本章将探讨磁场在烧结过程中的作用，例如磁场可能通过诱导粉末颗粒的定向排列，促进扩散，以及抑制晶粒过度长大，从而提高烧结密度和材料性能。 第五章：磁场对金属表面工程的创新应用 金属表面性能的提升对于延长材料使用寿命，拓展应用领域至关重要。本章将介绍磁场在金属表面工程中的创新应用。 5.1 磁场电镀与表面改性： 传统的电镀过程中，磁场可以用于改善电流分布，提高镀层均匀性和致密性。本章将深入探讨磁场电镀的原理，以及如何通过优化磁场参数来获得高性能的金属镀层，例如提高镀层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等。我们还会介绍磁场在某些特殊表面改性工艺中的应用，如磁场辅助的PVD/CVD镀膜。 5.2 磁场诱导的表面纳米化： 本章将探讨磁场如何诱导金属表面形成纳米晶或亚纳米结构。这通常与磁场对表面缺陷的调控，以及对表面原子扩散行为的影响有关。通过磁场诱导的表面纳米化，可以显著提高材料的硬度、强度和耐磨性。 5.3 磁场在表面热处理中的应用： 例如，在感应加热淬火过程中，磁场可以用于精确控制加热区域和加热深度，从而实现更加精准的表面硬化。本章将介绍磁场在感应加热淬火、激光表面处理等工艺中的协同作用。 第六章：先进磁场冶金设备与技术 为了实现上述各种磁场冶金的应用，需要先进的设备和技术支持。本章将对目前和未来可能发展的相关设备和技术进行介绍。 6.1 强磁场发生装置： 介绍超导磁体、电磁铁等强磁场发生装置的设计原理、技术特点以及在冶金领域的应用前景。 6.2 磁场与过程集成技术： 讨论如何将磁场发生装置与现有的冶金设备（如感应炉、真空炉、连铸机等）进行集成，实现磁场冶金过程的自动化和智能化控制。 6.3 磁场参数的精确控制与监测： 强调精确控制磁场强度、梯度、频率、方向等参数对于实现期望的冶金效果的重要性，并介绍相关的监测技术。 6.4 计算机模拟与数值分析： 介绍利用计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）等数值模拟方法，来预测和优化磁场在冶金过程中的行为，以指导实验设计和设备开发。 第七章：未来展望与挑战 本章将对磁场冶金的未来发展趋势进行展望，并指出当前面临的挑战。 7.1 新型磁场冶金材料的开发： 探索利用磁场冶金技术开发具有独特性能的新型合金、复合材料和功能材料。 7.2 磁场冶金在新能源、航空航天等领域的应用： 分析磁场冶金技术在满足这些领域对高性能金属材料需求方面的潜力。 7.3 智能化与绿色化磁场冶金： 讨论如何利用人工智能、大数据等技术，实现磁场冶金过程的智能化和绿色化，提高能源效率，减少环境污染。 7.4 面临的挑战与研究方向： 指出在磁场强度、成本、设备集成、理论模型等方面仍需克服的困难，并提出未来值得深入研究的方向。 结语 《磁场中的炼金术》希望能够为读者打开一扇通往全新金属材料世界的大门。通过理解和运用磁场的强大力量，我们有能力去“炼”造出性能卓越、功能多样的新一代金属材料，为科技进步和社会发展贡献力量。这不仅仅是对物质世界的探索，更是对人类智慧和创造力的无限延伸。

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这本书的参考文献部分堪称典范，显示了作者扎实的学术背景和严谨的治学态度。我特意去查阅了其中引用频率较高的几篇核心论文，发现它们的确是支撑书中论点的关键基石。作者并非仅仅是转述他人的观点，而是对这些前沿研究进行了深入的整合与批判性的吸收。更重要的是，书中的索引和术语表制作得极其详尽和准确，当我需要回溯某个特定的定义或公式时，总能迅速定位，这极大地提高了我的检索效率。对于任何需要进行深度研究或撰写报告的人来说，这本书提供的参考资源价值无可估量。它不仅教会了我“是什么”，更教会了我“为什么是这样”，并指明了未来“可以怎样”。这是一本为真正的学习者和研究者量身打造的、具有持久生命力的参考巨著。

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这部作品的深度和广度实在令人咋舌。作者仿佛拥有一种魔力，能将看似枯燥的理论知识，转化为一场引人入胜的知识探索之旅。我花了整整一个周末的时间沉浸其中，书中的每一个章节都像是一个精心搭建的迷宫，每深入一层，都会有新的发现和惊喜。尤其让我印象深刻的是，作者在阐述复杂现象时所采用的类比和图示，非常巧妙地将高深的物理概念贴近了读者的日常经验。书中对实验设计和数据分析的描述也极为详尽，简直可以作为一本高质量的实验指导手册来使用。对于那些渴望从基础原理层面理解事物运作机制的求知者来说，这本书无疑是一座宝库。它不仅满足了我的好奇心，更重要的是，它提供了一种全新的、批判性的思维框架来审视周围的世界。那种茅塞顿开的感觉，比任何娱乐活动都来得更酣畅淋漓。我毫不犹豫地向所有对科学探索抱有热情的人推荐这本书，它绝对值得被放在书架的最显眼位置，随时翻阅。

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坦白讲，我最初对阅读这本“大部头”是有些抗拒的，担心它会变成一本读不下去的“天书”。然而，作者的文字功底实在高超，他似乎有一种化繁为简的魔术。书中引用了大量的实际工程案例和历史典故，这些生动的“故事”极大地丰富了理论的血肉，让原本抽象的定律鲜活了起来。我发现自己不再是被动地记忆知识点，而是在跟随作者的思路，去“体验”那些科学家们是如何一步步攻克难题的。例如，书中对某个关键实验过程的描述，细致到令人发指，仿佛我亲身站在实验室里观察每一个微小的变动。这种沉浸式的阅读体验，让我对该领域的敬畏感油然而生。它成功地将学术的严谨与叙事的趣味性完美融合，是一本能让非专业人士也能感受到科学魅力的杰作。

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这本书的排版和设计简直是艺术品级别的享受。在如今这个充斥着廉价、快速消费品的时代，能看到这样一本用心打磨的作品，实在是一种幸运。纸张的质感厚实而细腻，触感极佳，让人愿意长时间地捧在手中阅读。字体选择清晰易读，行距和页边距的留白处理得恰到好处，眼睛长时间阅读也不会感到疲劳。更值得称赞的是，书中穿插的插图和图表，分辨率极高，线条精准有力，为复杂的概念提供了极佳的视觉辅助。很多技术书籍在图示上偷工减料，导致理解困难，但这本书在这方面做到了极致的专业和美观的统一。每一次翻阅，都像是在进行一次身心愉悦的阅读仪式。对于我这种有轻微“视觉洁癖”的读者来说，这不仅仅是一本工具书，更是一件值得珍藏的工艺品。

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我得说，这本书的叙事节奏把握得极其出色，这一点在学术性著作中是难能可贵的。它不像很多同类书籍那样，上来就是一连串的公式和晦涩的定义，而是采用了非常人性化的渐进式展开。开篇的导论部分，作者用一种近乎散文的笔触描绘了该领域的发展历史和面临的挑战，一下子就抓住了我的注意力。随后，内容逐步深化，但过渡处理得非常平滑，让人感觉知识的积累是自然而然、水到渠成的。我尤其欣赏作者在处理争议性观点时的公正态度，他没有强行灌输某种单一的理论，而是将不同的学派观点并列呈现，并引导读者自己去权衡利弊。这种开放式的探讨，极大地激发了我进行深入思考的欲望。读完整本书，我感觉自己不仅吸收了大量知识，更重要的是，我的学习方法和研究习惯都得到了潜移<bos>dhuà的提升。这本书的价值，远超其纸张和油墨所能衡量的范围。

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