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出版者:化学工业出版社

作者:王凤平朱再明李杰兰

出品人:

页数:174

译者:

出版时间:2005-5

价格:11.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502565671

丛书系列:

图书标签:

• 材料科学
• 材料保护
• 腐蚀
• 实验
• 工程材料
• 表面处理
• 防护技术
• 测试方法
• 耐久性
• 环境影响

好的，这是一份为一本名为《材料保护实验》的图书准备的、不包含该书内容的详细简介。 --- 图书名称：先进材料的服役性能与寿命预测 图书简介 本书全面深入地探讨了现代工程领域中，各类先进材料在复杂服役环境下的行为机制、性能退化规律及其寿命预测的理论与实践方法。随着航空航天、能源、生物医学以及高端制造等领域对材料性能要求的日益严苛，材料的长期可靠性已成为制约技术进步的关键瓶颈之一。本书旨在为材料科学家、结构工程师以及相关领域的研究人员提供一个系统、前沿的知识框架，以期应对这些挑战。 全书共分为六个主要部分，涵盖了从基础理论到前沿应用的全过程。 第一部分：材料服役环境的表征与建模 本部分首先对材料在实际工作环境中可能遇到的各种载荷和环境因素进行了详尽的分类和描述。这包括但不限于：极端温度（超高温与深冷）、高湿与腐蚀性介质、辐射场（核与粒子辐射）、机械应力循环（疲劳载荷）以及多场耦合效应。我们详细阐述了如何利用先进的传感器技术和数据采集系统，对这些环境参数进行高精度、实时或准实时的表征。 随后，重点转向环境建模。我们介绍了基于物理机理和统计学方法的环境载荷谱的构建技术。特别地，针对间歇性、突变性以及随机性的服役条件，本书提出了多尺度耦合的环境场仿真模型，强调了不同时间尺度下环境因素相互作用的复杂性。例如，如何精确模拟高超声速飞行器表面气动加热与氧化性气流的协同作用，以及在深海环境下，高静水压力、盐雾腐蚀与生物污损的耦合机制。这部分内容为后续的性能退化分析奠定了坚实的实验与理论基础。 第二部分：核心材料的性能退化机理 本部分聚焦于工程中应用最为广泛的几大类先进材料：高性能金属合金（如镍基高温合金、钛合金）、先进陶瓷（如SiC、氮化物陶瓷）以及高性能复合材料（如碳纤维增强环氧树脂、陶瓷基复合材料）。 针对每一类材料，本书系统地分析了其在特定环境下的退化路径。对于金属材料，我们深入剖析了蠕变、高温氧化、应力腐蚀开裂（SCC）和高周/低周疲劳的微观机制。例如，详细阐述了晶界扩散、第二相粒子形貌演变如何影响蠕变断裂的起始与扩展。对于陶瓷和复合材料，重点讨论了孔隙率的形成与连通性、基体与增强体的界面反应、以及疲劳裂纹的偏转与桥接效应。本书强调了“损伤”这一概念的量化，即从原子尺度的缺陷演变到宏观性能下降的全过程描述。 第三部分：先进测试与原位表征技术 要准确理解材料的服役行为，必须依赖先进的实验手段。本部分详细介绍了用于材料性能退化研究的前沿测试技术。我们不仅涵盖了传统的拉伸、冲击和疲劳测试，更侧重于那些能够在模拟真实服役条件下进行的原位（In-situ）表征技术。 重点介绍包括同步辐射X射线衍射（SRXD）在材料受力或加热过程中的晶格应力演变分析；扫描透射电镜（STEM）在原子尺度下观察腐蚀产物层形成和界面反应；以及声发射（AE）技术在实时监测微裂纹萌生与扩展过程中的应用。此外，本书还详细讲解了如何设计和搭建高保真度的模拟服役环境测试平台，例如高压高温水热反应釜、离子辐照模拟装置等，以确保实验结果的有效外推性。 第四部分：基于机理的寿命预测模型 本部分是全书的理论核心，重点在于如何将前两部分描述的机理与第三部分获得的实验数据相结合，建立可靠的寿命预测模型。 我们首先回顾了经典的损伤容限法、线性疲劳累积损伤理论（如Miner法则的局限性）和断裂力学方法。随后，重点介绍了基于物理模型和连续介质损伤力学（CCDM）的寿命预测框架。这包括利用演化方程来描述损伤变量随时间或循环次数的增长，并将其与材料的本构关系耦合。对于非线性、多因素耦合的退化过程，本书提出了基于概率论和随机过程的寿命预测方法，如Weibull分布在可靠性工程中的应用，以及马尔可夫链在状态跃迁分析中的应用。特别地，针对热-力-化学耦合作用下的材料寿命预测，我们展示了如何通过有限元分析（FEA）结合化学动力学方程进行耦合求解的实施流程。 第五部分：数据驱动与人工智能辅助寿命预测 面对海量实验数据和日益复杂的服役情景，本部分探讨了大数据和人工智能技术在材料寿命预测中的新兴应用。 我们介绍了如何利用机器学习（ML）算法，如支持向量机（SVM）、随机森林（RF）和人工神经网络（ANN），从历史性能数据中学习材料的潜在退化规律，以弥补某些机理模型参数难以确定的不足。重点介绍了深度学习，特别是循环神经网络（RNN）和长短期记忆网络（LSTM）在时间序列预测中的优势，用于预测材料在连续载荷下的性能衰减趋势。此外，本书还讨论了迁移学习在预测新材料或新工况下的性能预测中的潜力，以及如何确保数据驱动模型的物理可解释性，避免“黑箱”风险。 第六部分：工程应用案例与可靠性评估 最后一部分将理论与实践相结合，通过多个典型的工程案例，展示如何应用前述知识进行实际的可靠性评估和寿命管理。 案例涵盖了核反应堆关键部件的服役评估、先进涡轮叶片的服役损伤监测与剩余寿命评估，以及生物植入体在体内环境下的长期稳定性分析。我们详细介绍了如何建立系统的材料寿命评估流程，包括风险矩阵的构建、不确定性传播分析（UQM）以及基于剩余寿命的维护策略优化（RUL-based Maintenance）。本书强调了在实际工程中，需要根据风险等级和经济成本，确定合适的安全裕度和测试频率，最终实现对先进材料长期服役性能的科学掌控。 本书内容翔实、论述严谨，适合作为高校高年级本科生、研究生，以及从事材料研发、结构设计与维护的工程师的专业参考用书。

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我仔细阅读了关于有机涂层失效分析的那几章，作者引用了大量的经典文献和实验数据，数据图表制作精良，分辨率很高，这在许多教材中是很难得的。我本来希望这本书中能涵盖一些关于“绿色化学”在材料保护中应用的章节，比如开发环境友好型的水性防锈剂或者无VOC（挥发性有机化合物）的固化体系。现代化学工业正在大力推行可持续发展战略，材料的毒性、固化过程中的排放物控制，都是衡量一个保护体系先进性的重要标准。这本书对这些环境友好型替代方案的讨论非常简略，似乎更侧重于对传统重防腐体系（可能含有较多有害物质）的优化和改进。这使得整本书的基调偏向于传统重工业的安全与效率，而非面向未来的生态友好性。对于我们学院目前倡导的绿色工程理念来说，这本书在指导性上缺少了面向未来的视野和明确的指引，更多是回顾历史上的成功经验。

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这本书的实验设计部分写得极其详尽，每一步操作、每一种试剂的配比都标注得清清楚楚，对于初学者来说无疑是一份极佳的实践指南。我正在尝试构建一个用于模拟海洋环境下应力腐蚀开裂（SCC）的实验平台，这个平台需要精确控制电解液的成分和温度，并同步进行声发射监测。我希望能从这本书中找到关于如何搭建高压、高温腐蚀环境的详细工程图纸或者案例。然而，书中的实验多集中于标准的盐雾箱测试、浸泡腐蚀速率测定，以及一些电化学极化曲线的绘制。这些实验虽然是腐蚀研究的基石，但它们大多是在常温常压或接近常温常压下进行的。缺乏对极端服役环境模拟实验装置的深入探讨，比如如何设计一个能长期稳定运行的、能模拟深海高压或高温蒸汽环境的腐蚀测试系统，这方面的内容相对缺失。因此，对于从事先进设备可靠性测试的科研人员来说，这本书在实验方法论的拓展性上显得较为保守。

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这本书的封面设计得非常引人注目，那种深邃的蓝色调配上金属质感的纹理，让我立刻对“材料保护”这个主题产生了浓厚的兴趣。拿到手里的时候，能感受到纸张的质感很扎实，装帧也相当考究，体现出出版方对内容的尊重。我本来是想找一本关于高分子材料改性和应用的书籍，想看看里面有没有涉及一些前沿的复合材料技术，比如纳米填料的引入如何提升材料的抗老化性能，或者新型阻燃剂的设计思路。然而，这本书的侧重点显然更偏向于基础的腐蚀防护和涂层技术。虽然这些领域同样重要，但对于我目前侧面研究的那些功能性材料的开发来说，深度和广度似乎有所欠缺。如果它能多一些关于先进功能涂层，比如自修复涂层或者智能传感涂层的案例分析，哪怕只是作为拓展阅读，相信会更符合我预期的知识图谱。整体来看，它更像是一本为传统工程领域，如钢铁结构维护、石油管道防腐等领域量身定制的权威参考书，对我的具体研究方向而言，关联度稍低，需要我自行进行大量的知识迁移和概念重构才能应用到我的课题中去。

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从整体的行文风格来看，这本书的叙事语言非常严谨、逻辑性极强，几乎没有使用任何比喻或文学色彩的表达，完全是教科书式的陈述。这对于追求精确性的读者来说是优点，但对我这位更偏向材料科学交叉研究的读者来说，阅读起来略显枯燥，缺少一点激发想象力的火花。我渴望看到一些关于材料保护领域未来十年可能突破方向的展望，比如利用人工智能（AI）来预测复杂合金体系的腐蚀行为，或者通过大数据分析来优化保护剂的配方。这本书的理论深度毋庸置疑，它为你打下了坚不可摧的“防腐基础”，但它更像是站在已知的知识高地上进行一次详尽的巡视，而不是指引读者去探索未知的疆域。它为我们提供了“已知如何做”的详尽手册，却很少提出“未来应该做什么”的前瞻性思考，这使得它在启发创新思维方面略显不足。

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翻开目录，我首先注意到的是对各种电化学腐蚀理论的详尽阐述，内容组织脉络清晰，从基础的法拉第定律到复杂的Tafel外推法，讲解得非常系统化。我原本期待能看到一些关于先进材料制备过程中的缺陷控制，比如在增材制造（3D打印）过程中如何通过优化工艺参数来减少材料内部的微观孔隙，从而提高其长期使用可靠性的相关章节。遗憾的是，这本书几乎完全聚焦于材料“使用后”的防护，例如阴极保护、牺牲阳极技术等成熟且经典的工业应用方法。这让我感到略微失望，因为当前工业界对“源头控制”的关注度越来越高，如何从设计和制造阶段就内建材料的耐用性，是未来发展的大趋势。这本书的知识体系相对稳定和传统，缺乏对新兴制造技术背景下材料失效机制的探讨。对于想了解如何利用新工艺来规避传统腐蚀问题的工程师来说，这本书提供的解决方案可能显得有些滞后。尽管其基础理论讲解扎实，但对于追求技术前沿的读者而言，深度和新颖性上有所不足。

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