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出版者:冶金工业出版社

作者:王廷溥 编

出品人:

页数:395

译者:

出版时间:2001-8

价格:39.80元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502427917

丛书系列:

图书标签:

• 轧钢
• 专业基础
• 金属塑性加工
• 塑性变形
• 材料力学
• 金属材料
• 加工工艺
• 成形技术
• 机械工程
• 制造工程
• 金属成形
• 冷热加工

现代结构材料的界面科学与工程 本书简介 本书深入探讨了现代工程结构材料在不同尺度下的界面现象、行为及其在实际应用中的工程设计与控制策略。随着航空航天、高性能机械、微电子器件等领域对材料性能要求的不断提高，材料内部和材料与环境之间的界面，即“界面”的科学与工程问题，已成为决定材料整体性能的关键因素。本书旨在为材料科学家、结构工程师和研究生提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识体系，聚焦于界面在材料制备、服役和失效过程中的核心作用。 全书内容涵盖了从原子尺度的晶界、相界到宏观尺度的复合材料界面、涂层/基体界面，以及功能材料中的异质结界面。我们摒弃了传统的、孤立地看待材料组分的方法，转而强调界面作为能量、应力、物质和信息传输通道的独特角色。 第一部分：界面物理化学基础与表征技术 本部分奠定了理解界面现象的理论和实验基础。 第一章 界面热力学与结构：详细阐述了吉布斯自由能、表面张力、弯曲效应和曲率对界面能量的影响。重点分析了不同晶体取向的晶界结构，包括小角度晶界和高角度晶界（如Σ3孪晶界），以及这些结构如何影响晶粒的迁移和再结晶行为。同时，引入了准晶和非晶态材料中的“类界面”概念，探讨了无序结构对局部应力场的敏感性。 第二章 界面扩散与迁移动力学：界面是物质传输的快速通道。本章深入研究了扩散在晶界上的哈尔斯特理论（Herring-Nabarro 蠕变机制的界面贡献），以及“短程扩散”的机理。对于液固界面，讨论了凝固过程中溶质偏析和界面能驱动的液滴动力学，这对于定向凝固和晶体生长至关重要。 第三章 先进界面表征技术：本章侧重于解析界面微观结构的实验方法。详细介绍了高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）在识别晶格失配和位错核心结构中的应用。同时，对原子探针层析成像（APT）在三维重建界面化学成分偏析方面的能力进行了深入分析，特别关注纳米尺度薄膜中的界面反应层。电化学阻抗谱（EIS）也被引入，用于评估电化学界面（如电池电极/电解质界面）的动力学过程。 第二部分：机械界面行为与结构完整性 机械性能，尤其是材料的强度、韧性和疲劳寿命，在很大程度上取决于其内部界面的响应。 第四章 晶界强化与阻碍机制：系统回顾了霍尔-佩奇（Hall-Petch）关系及其在高应变率和纳米尺度下的修正。详细分析了晶界作为位错源、位错汇聚点和位错障碍物的双重作用。探讨了“协同强化”策略，例如通过引入具有特定化学势的第二相粒子（沉淀物）或引入具有特定取向的界面来有效捕获或偏转位错流。 第五章 疲劳与断裂中的界面控制：疲劳裂纹的萌生和扩展常常始于材料中的弱界面（如夹杂物界面或晶界）。本章聚焦于界面处的应力集中和塑性不匹配引发的微空洞成核。详细讨论了疲劳路径依赖性（Path Dependence）问题，即裂纹倾向于沿着高能量界面扩展（如高角晶界），还是通过基体穿越（穿晶断裂）。 第六章 复合材料的界面粘结与性能：复合材料的性能取决于纤维/基体界面的有效载荷传递。本章分析了界面处的应力转移模型（如Shear-lag模型）的局限性，并引入了基于界面脱粘能（Fracture Energy Release Rate）的复合材料分层和纤维拔出机制。探讨了界面改性技术（如表面涂层、偶联剂）如何优化界面粘结强度和韧性。 第三部分：功能材料与多场耦合界面 在现代电子、能源和传感器技术中，界面不仅传递机械载荷，更承担了电、热、磁等功能。 第七章 电化学界面与储能系统：重点分析了固态电解质界面（SEI）在锂离子电池中的形成与演变。阐述了SEI层的离子传输选择性与电子绝缘性之间的矛盾，以及如何通过界面工程来稳定高电压下的电极/电解质界面，减少不可逆容量损失。讨论了燃料电池中催化剂纳米颗粒与其载体之间的电子耦合界面对反应活性的影响。 第八章 热界面材料（TIM）与热管理：针对电子设备高热流密度问题，本章深入研究了界面热阻（ITR）的物理根源。ITR主要由声子散射和电子/空穴散射在界面处的非弹性碰撞引起。详细比较了基于金属焊料、聚合物填充剂和相变材料（PCM）的TIMs，并提出了基于界面声子匹配理论的界面热导率设计原则。 第九章 磁性与电子界面现象：讨论了磁性隧道结（MTJ）中的自旋电子学效应。重点分析了界面磁各向异性（IMA）的来源，即电子在界面处的轨道-自旋耦合。此外，还探讨了二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）异质结的形成，以及界面处的能带对齐和电荷转移对光电转换效率的调控。 第十章 界面失效的预测与控制：本部分是全书的工程应用高潮。引入了基于微观结构的可靠性评估方法，如基于密度泛函理论（DFT）计算的界面结合强度预测。讨论了在极端服役条件下（高温、高辐照、腐蚀环境）界面退化模型，例如在高温氧化过程中，氧化物层与基体之间由于热膨胀系数失配导致的界面应力累积和剥离风险的量化评估。最后，提出了利用“智能”界面设计来抑制或引导失效路径的新思路。 本书结构严谨，理论与实验数据并重，旨在为读者提供一个理解和设计高性能结构和功能材料的全新视角——即从“界面”出发。

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作为一名对制造业流程有兴趣的普通读者，我一直觉得金属的变形和成型过程充满了神秘感。这本书恰好解开了我不少疑惑。它不是一本简单的教科书，而是像一位经验丰富的老师，循循善诱地引导我走进金属塑性加工的世界。我特别喜欢书中对不同加工方式的比较分析，例如，对于同一种金属零件，在不同的加工工艺下，其性能、精度和成本都会有显著的差异。书中对这些差异的分析非常细致，让我能够从一个更广阔的视角去理解为什么在实际生产中会选择某种特定的加工方法。比如，在讲述焊接与锻造的区别时，书中详细对比了它们在材料性能、结构完整性以及适用范围上的优劣，并结合实际产品案例进行了说明。这种对比分析，极大地提升了我对不同工艺选择的理解能力。此外，书中还涉及了质量控制和检测的相关内容，让我了解到在金属塑性加工过程中，如何确保产品的质量，以及有哪些常用的检测手段。这些都让我觉得这本书的内容非常全面和实用。

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我一直对制造业的幕后故事有着浓厚的兴趣，尤其是那些看似平凡却又至关重要的技术。这本书恰好满足了我这份好奇心。它并非一本枯燥的技术手册，而是将复杂的金属塑性加工原理，用一种非常生动且易于理解的方式呈现出来。作者在描述不同加工工艺时，并没有止步于理论的堆砌，而是巧妙地融入了大量的实际应用案例。比如，在讲述冲压工艺时，书中不仅详细介绍了冲压件的种类和制造方法，还举例说明了汽车零部件、家用电器外壳等是如何通过精密冲压一步步成型的。我尤其喜欢书中关于模具设计的部分，那些详细的步骤和考虑因素，让我了解到一枚小小的冲压模具背后蕴含着多少智慧和经验。此外，这本书还深入探讨了金属材料在塑性变形过程中的微观变化，例如晶粒的取向、强化机制等等，这些内容虽然略显深入，但作者用通俗的比喻和清晰的逻辑，让这些复杂的概念变得不再难以理解。读完相关章节，我仿佛看到了金属内部一场无声的革命，它是如何在外力的作用下，发生着翻天覆地的改变，最终变成我们日常生活中触手可及的各种物品。

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坦白说，我买这本书的初衷，是想深入了解一下金属加工中的一些“黑科技”。这本书的开头部分，确实给我带来了不少惊喜。它从宏观层面，系统地介绍了各种金属塑性加工方法的分类和特点，这对于想要快速建立起整体认知框架的读者来说，是非常有帮助的。书中对各种加工方法的原理阐述得鞭辟入里，例如，在描述金属的塑性流动时，作者引用了大量的物理模型和数学公式，但同时又配以直观的示意图，将抽象的力学行为具象化，让我这个非专业人士也能大致领会其中的精髓。让我印象深刻的是，书中对一些新兴的塑性加工技术，如增材制造中的塑性变形过程，也做了初步的介绍，这让我看到了这个领域未来的发展趋势。当然，这本书的学术性还是比较强的，有些章节需要反复阅读才能完全消化。不过，正是这种深度，才让它显得格外珍贵。它不仅仅是告诉你“怎么做”，更是告诉你“为什么这样做”，以及“这样做会带来什么结果”。这种对原理的深刻剖析，让我受益匪浅。

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这本书的封面设计非常简洁大气，硬质封面摸上去很有质感，拿在手里沉甸甸的。我是在一次偶然的机会下，在书店的角落里发现它的。当时被它充满科技感的书名吸引，虽然我对金属塑性加工领域算不上是专家，但一直对材料的变形和制造过程非常好奇。翻开第一页，首先映入眼帘的是清晰的目录，条理分明，让人一看就知道这本书的内容覆盖了哪些方面。紧接着的绪论部分，用一种引人入胜的语言介绍了金属塑性加工的起源、发展以及在现代工业中的重要地位，仿佛带领我穿越时空，看到了古老的工匠们如何用双手塑造金属，又看到了现代化的工厂里，机器如何精准地赋予金属各种形态。这本书的排版也很舒适，字体大小适中，行距合理，阅读起来一点都不费眼。插图和图表也是一大亮点，不仅数量多，而且质量非常高，很多都配有详细的标注和说明，对于我这种需要通过视觉来理解抽象概念的读者来说，简直是福音。尤其是那些展示金属变形过程的示意图，生动形象，让我对冷镝、热轧、挤压等工艺有了直观的认识。总的来说，这本书从外在到内在，都透露着严谨和专业的气息，让我对接下来的阅读充满了期待。

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这本书给我的整体感觉非常扎实，内容详实，而且逻辑清晰。在阅读过程中，我最大的感受是，作者在撰写这本书时，一定是做了大量的调研和实践。它不仅仅是理论的搬运，更是将理论与实践紧密结合的产物。书中对于一些关键概念的解释，都非常到位，并且会给出相应的工程实例。例如，在讨论金属的加工硬化现象时，书中不仅解释了其背后的微观机制，还说明了在实际生产中，如何通过控制加工参数来利用或克服这种现象，以达到预期的产品性能。我尤其欣赏的是，书中对不同加工方法在能源消耗、环境影响等方面的考量也有所涉及，这让我看到了这个领域在可持续发展方面的努力。虽然我不是专业的金属加工从业者，但在阅读这本书的过程中，我能够感受到作者试图将最前沿的知识和最实用的经验传递给读者。它就像一本宝藏，每一次翻阅，都能从中挖掘出新的知识和见解。这本书确实是一本值得反复阅读，并且能够从中获得持续启发的优秀读物。

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