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出版者:化学工业出版社

作者:张麦秋

出品人:

页数:80

译者:

出版时间:2002-7

价格:9

装帧:

isbn号码:9787502538934

丛书系列:

图书标签:

• 焊接
• 无损检测
• 检验
• 材料科学
• 工程技术
• 质量控制
• 焊接工艺
• 金属材料
• 工业应用
• 专业技术

铸就未来的蓝图：现代工程材料与制造工艺探析 本书旨在为广大工程技术人员、材料科学研究者以及高等院校相关专业的师生，提供一部全面、深入、前沿的现代工程材料特性、设计与先进制造工艺的综合性参考著作。本书聚焦于新材料的开发应用、关键制造技术的革新，以及如何将材料科学的理论知识转化为高效、可靠的工程实践，尤其侧重于面向高端装备制造、航空航天、新能源等战略性新兴产业的需求。 第一部分：新一代工程材料的深度剖析 本部分系统梳理了当前工程领域最受关注的几类高性能材料，探讨其微观结构、宏观性能及其在复杂工况下的行为机理。 第一章：先进金属合金的设计与调控 本章将深入探讨高熵合金（HEA）、增材制造用特种合金粉末（如镍基、钛基超合金）的设计原则。内容涵盖了从第一性原理计算辅助下的相稳定性预测，到热机械处理工艺（Thermo-Mechanical Processing, TMP）对晶粒尺寸、位错密度及第二相粒子分布的精细调控。重点分析了这些合金在极端温度（高温蠕变、低温脆性）和高应力环境下的断裂韧性与疲劳寿命的提升策略。此外，还对新型轻量化材料如镁合金、铝锂合金的强化机制及其在汽车轻量化中的应用前景进行了详尽的阐述。 第二章：高性能复合材料的界面工程 复合材料是现代工程不可或缺的支柱。本章着重于纤维增强复合材料（FRC）和颗粒增强复合材料（PRC）的界面行为研究。详细阐述了增强相（如碳纳米管、石墨烯、陶瓷晶须）与基体材料（聚合物、金属、陶瓷）之间的化学键合、物理锚固机制。讨论了界面脱粘、微裂纹扩展的临界条件，以及如何通过表面改性技术（如等离子体处理、偶联剂应用）来优化界面传荷效率，从而显著提高材料的层间剪切强度和抗冲击性能。对于热塑性复合材料，还深入探讨了熔融流动行为和纤维定向对宏观力学性能的影响。 第三章：功能化与智能材料的响应特性 本章聚焦于具备特定电、磁、光或热响应特性的功能材料，如压电陶瓷、形状记忆合金（SMA）、磁性形状记忆合金（MSMA）以及自修复高分子材料。详细分析了这些材料的本构方程和跨尺度耦合效应。例如，在SMA部分，不仅分析了马氏体相变驱动的应变恢复机制，还探讨了如何利用电场或磁场进行快速、精准的驱动控制，并讨论了其在微机电系统（MEMS）和主动结构控制中的前沿应用。对于自修复材料，剖析了微胶囊破裂与修复剂扩散、固化的动力学过程。 第二部分：尖端制造工艺与质量控制 本部分将视角转向如何将高性能材料转化为具有精确几何形状和优异内部质量的工程部件，重点关注增材制造、精密成形技术及其在线监测。 第四章：增材制造（AM）过程的物理冶金 本书将增材制造视为一种特殊的、快速凝固过程，其质量控制依赖于对熔池动力学的深刻理解。针对选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM），详细分析了激光/电子束与粉末相互作用的物理模型，包括等离子体形成、液滴飞溅、稀释效应等。重点阐述了成形过程中固液界面处的快速凝固和偏析现象，以及由此导致的残余应力、孔隙率和微观组织演变。此外，探讨了多孔结构和梯度材料在AM中的设计与制造挑战。 第五章：精密塑性成形与残余应力管理 本章系统介绍了现代重载装备制造中常用的精密成形技术，如增量成形（Incremental Forming）和高精复杂曲面塑性加工。重点分析了材料在多道次、大变形过程中的加工硬化行为、动态再结晶与恢复。对于传统锻造和轧制工艺，深入研究了残余应力的产生机理（热应力与变形应力耦合）及其对零部件服役安全性的影响。提出了有效的残余应力消除技术，如低周疲劳预处理和后热处理的优化曲线设计。 第六章：先进连接技术：异种材料的无缝集成 工程结构往往由不同材料（如金属与陶瓷、不同等级的钢材）组成，实现可靠连接是关键挑战。本章详细介绍摩擦搅拌焊（FSW）、激光复合焊（LBW）在连接高强度钢、铝合金以及反应性材料时的应用。特别关注了异种材料连接中界面反应层的形成、控制与性能评估，如界面化合物的脆性控制、界面过渡区的微观结构演变。对于胶接和钎焊技术，讨论了表面活化处理和润湿性评价标准。 第三部分：面向服役的性能评估与寿命预测 本部分强调从设计到报废全生命周期的质量保证，引入先进的无损评估技术和可靠性预测模型。 第七章：多尺度断裂力学与损伤容限设计 本章超越经典的线弹性断裂力学，深入探讨了材料在弹塑性乃至粘塑性条件下的裂纹萌生、扩展与停滞机理。内容涵盖了小裂纹（Microcrack）的起始判断、应力强度因子（SIF）在复杂几何结构中的精确计算（如有限元方法），以及弹塑性断裂参数（如J积分、裂纹尖端张开位移CTOD）的实验确定。特别引入了损伤力学（如Lemaitre模型）在预测材料塑性退化方面的应用，指导结构进行损伤容限设计。 第八章：疲劳、蠕变与高周/低周疲劳评估 疲劳失效是结构安全的主要威胁。本章详尽阐述了高周疲劳（HCF）的S-N曲线法与低周疲劳（LCF）的基于塑性应变的Coffin-Manson关系。重点分析了表面状态（如残余应力、表面粗糙度）对疲劳萌生寿命的决定性影响，并讨论了表面工程技术（如喷丸强化）对疲劳性能的贡献。针对高温服役，深入研究了疲劳蠕变交互作用（Creep-Fatigue Interaction, CFI）的本构描述模型，以及如何在高约束应力状态下精确预测寿命。 第九章：先进无损评估（NDE）与在线监测技术 为了实时掌握关键部件的健康状态，本章介绍了前沿的无损评估技术。重点包括：相控阵超声（PAUT）在复杂内部缺陷（如焊缝内部气孔、未熔合）的成像优化；电磁声换能器（EMAT）在检测厚大构件内部残余应力场和晶粒取向方面的应用；以及数字图像相关（DIC）技术在全场应变测量中的高精度应用。探讨了如何将传感器技术与有限元模型相结合，构建结构健康监测（SHM）系统，实现从“事后检验”到“预测性维护”的转变。 全书特色： 本书结构严谨，理论深度与工程实践紧密结合，大量引用最新的国际前沿研究成果，并通过丰富的工程案例分析，阐释复杂理论在实际工程问题中的应用方法。它不仅是学习材料与制造原理的教科书，更是指导工程师进行高性能产品开发与质量控制的实用手册。

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说实话，我刚拿到这本厚厚的书时，心里是有些忐忑的，毕竟涉及到无损检测（NDT）的内容，往往晦涩难懂，充满了缩写和复杂的标准代号。然而，作者在处理超声波检测（UT）那一章节时展现出的细腻心思，彻底打消了我的顾虑。他不仅仅是讲解了横波和纵波的传播特性，更是配上了大量高清的示意图，清晰地展示了缺陷的反射原理和成像过程。让我印象尤其深刻的是，他用一个类比——就像是用手电筒在黑暗中摸索物体轮廓——来解释相控阵超声（PAUT）如何实现三维成像，这种画面感极强的描述，让原本抽象的声学原理瞬间变得具体可感。此外，关于射线检测（RT）中，对于不同射线源的剂量控制和胶片显影过程的每一个细微步骤的讲解，都体现了作者对安全规范和操作精度的极致追求。读完这一部分，我感觉自己不仅理解了“如何做”检测，更领悟了“为何要这样”检测背后的物理逻辑和工程哲学。

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这本书的封面设计得非常吸引人，那种金属质感的纹理和简洁的字体排版，立刻就给人一种专业、可靠的感觉。我刚翻开第一章，就被作者对材料科学基础的深入剖析所折服。他并没有采用那种枯燥的教科书式叙述，而是用非常生动的比喻，将复杂的晶体结构和合金特性讲解得深入浅出。尤其是在谈到热影响区（HAZ）时，作者引用了一个关于“记忆金属”的有趣故事，一下子就把理论知识和实际应用联系了起来，让我对后续内容的学习充满了期待。接着，书中详细阐述了各种主要的焊接工艺，比如MIG、TIG以及埋弧焊，不仅仅是罗列参数，而是深入分析了每种工艺在不同材料和工况下的优缺点，甚至提到了最新的激光复合焊技术的前景。这种详尽而又富有洞察力的讲解，远超我预期的技术手册深度，更像是一位经验丰富的老技师在耳边细细传授多年心血。对于一个希望从基础理论扎实迈向高级应用的技术人员来说，这本书无疑是极佳的指路明灯，它搭建了一个坚实的知识框架，让人感觉自己正稳步地攀登专业知识的高峰。

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总而言之，这本书给我的整体感觉是“沉稳而不失灵动”。它的文字风格在技术严谨性上无可指摘，每一个公式、每一个标准引用都经过了反复推敲，确保了学术上的可靠性。然而，它的可读性却出奇地高。无论是初学者还是资深工程师，都能从中汲取到营养。例如，在讨论焊后热处理（PWHT）时，书中详细对比了不同炉温曲线对氢致裂纹敏感度的影响，并配有详尽的温度-时间曲线图，帮助读者理解热量输入和材料内部残余应力释放的微妙平衡。这种既有宏观把握，又不放过微观细节的叙述方式，使得全书的知识体系非常闭合和自洽。读完之后，我感到自己对焊接工程的理解不再是零散的知识点集合，而是一个有机、相互关联的复杂系统，让人对未来的工程实践充满信心。

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我发现这本书在处理“特殊材料焊接”方面，展现出了极强的广度和深度。比如，关于镍基高温合金在航空发动机叶片上的应用，书中对蠕变（Creep）和高应力下的形变机理分析得入木三分。作者清晰地指出，传统碳钢的焊接经验在处理这些高熵合金时是完全不适用的，必须考虑熔池的液态全程稳定性以及冷却速率对晶界强度的影响。更让我感到惊喜的是，书中还专门开辟了一章讨论了增材制造（3D打印）中金属粉末床的焊接（熔化）过程，尽管这部分内容更偏向前沿研究，但作者的阐述并未流于表面，而是探讨了粉末粒径分布对激光吸收率的影响，这种对新兴技术的敏锐捕捉和专业分析，让这本书的价值瞬间提升了一个档次，完全摆脱了传统焊接参考书的陈旧感。

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这本书的结构安排非常巧妙，它没有完全陷入纯粹的技术细节泥潭，而是穿插了大量的“工程案例分析”。我特别喜欢其中关于“压力容器焊缝失效溯源”的那一节。作者并没有直接给出结论，而是像侦探一样，一步步引导读者，从宏观的宏观的应力腐蚀裂纹（SCC）迹象，到微观的残余奥氏体含量分析，再到最终确定是焊接参数波动导致的局部过热。这种叙事方式极大地提高了阅读的趣味性和代入感，让我仿佛置身于那个修复现场。书中对质量管理体系（QMS）的探讨也很有价值，它将ISO 3834标准不仅仅视为一张证书，而是融入到设计、采购、执行和验收全流程的“生命线”。这种将技术规范与项目管理紧密结合的视角，对于当前强调全生命周期管理的工业界来说，提供了非常实际的操作指导框架。

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