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出版者:人民交通出版社

作者:冯丰习编

出品人:

页数:149 页

译者:

出版时间:2003年1月1日

价格:24.0

装帧:平装

isbn号码:9787563216963

丛书系列:

图书标签:

• 金工
• 工艺
• 金属加工
• 机械制造
• 工业技术
• 实训
• 技能
• 职业教育
• 工程技术
• 手工工艺

锻造文明的骨骼：现代金属加工技术与应用全景解析 本书并非一部关于传统“金工工艺学”的教科书，它聚焦于二十一世纪工业生产的核心驱动力——先进的金属材料成形、连接与表面工程技术。 我们将共同深入探索那些塑造现代世界的精密制造基石，从宏观的材料科学原理到微观的形变机制，再到数字化控制下的复杂制造流程，勾勒出一幅广阔而精深的现代金属加工技术图景。 第一部分：材料的觉醒——现代金属的本质与行为 本书首先强调的是对现代工程金属的深刻理解，这远超传统意义上的“铁、铜、铝”的简单分类。我们探讨的是高性能合金的微观结构控制，以及这些结构如何决定材料在极端条件下的力学、物理和化学性能。 1.1 先进合金设计与冶金基础： 我们将详细分析新一代航空航天用镍基高温合金、高熵合金（HEA）的构筑原理，以及这些材料中晶界工程、析出相强化机制的关键作用。重点讨论增材制造（AM）对传统冶金学的颠覆，例如选区激光熔化（SLM）过程中快速凝固速率导致的非平衡态组织形成，以及如何通过后处理（如热等静压HIP）来消除增材制造特有的缺陷。 1.2 金属的本构关系与塑性理论的拓展： 传统的理想塑性模型已不足以描述现代复杂加工过程。本书深入研究了大变形塑性下的材料本构方程，包括应变梯度塑性理论在微纳尺度加工中的应用。我们将解析金属在超高应变率（如爆炸成形、高速冲击）下的动态响应，以及粘塑性模型在蠕变和超塑性成形中的实际预测能力。 1.3 智能材料与功能性金属基复合材料： 超越结构应用，本书关注具有特定功能的金属。这包括形状记忆合金（SMA）的马氏体相变机制与驱动技术，以及金属基复合材料（MMC）的界面问题——如何确保陶瓷颗粒或碳纤维与金属基体之间形成稳定、高强度的结合，以实现轻量化与耐磨性的同步提升。 第二部分：精雕细琢——现代金属成形工艺的革新 本书的核心篇幅致力于展示如何将先进材料转化为高精度、高可靠性的零部件。我们关注的不再是简单的锻造和冲压，而是数字化驱动下的复杂几何形状制造。 2.1 数字化与精密锻压技术： 深入分析有限元法（FEM）在模具设计与工艺优化中的集成应用。不再依赖经验试错，而是通过模拟预测应力分布、孔隙率演变及残余应力场。重点介绍温态锻造技术在减少飞边、提高尺寸精度方面的优势，以及对超大构件（如核反应堆壳体）的整体成形工艺流程控制。 2.2 现代板材成形与深冲工艺优化： 探讨辊压成形、液压成形（Hydroforming） 的工艺参数敏感性。特别关注多相钢（TWIP/TRIP钢）在深拉伸过程中的成形极限预测（FLD）与裂纹萌生控制。引入磁力成形等非接触式成形方法，用于对易受损材料的快速塑性变形。 2.3 增材制造（AM）的工艺链深度解析： 本书将AM视为一种颠覆性的“成形”方法，而非简单的快速原型制作。详细剖析粉末床熔融（PBF） 中的关键缺陷——未熔合、孔隙的形成机理，以及如何通过优化扫描策略、粉末粒度分布来“治愈”这些缺陷。同时，对比分析定向能量沉积（DED）在修复和原位制造方面的技术优势。 第三部分：无形之手——先进连接与表面工程的挑战 部件的可靠性往往取决于其连接点和表面状态。本部分侧重于超越传统焊接的连接技术以及赋予金属表面“超能力”的工程手段。 3.1 先进连接技术：从固态到高能束： 重点介绍搅拌摩擦焊（FSW） 及其衍生技术（如FSW-LBW），分析其在铝锂合金、钛合金等传统熔焊困难材料上的应用机理。深入探讨激光焊和电子束焊中热影响区（HAZ）的微观结构演变及其对疲劳性能的影响。对于异种材料连接，分析扩散焊和爆炸焊中的冶金结合界面控制技术。 3.2 表面工程：耐磨、抗腐蚀与功能化涂层： 表面处理不再是简单的镀层。本书详细讨论了热喷涂（HVOF, APS） 陶瓷与金属涂层的沉积质量控制，特别是涂层与基体的粘结强度测试方法。对于极端工况，分析物理气相沉积（PVD） 和化学气相沉积（CVD） 产生的硬质涂层（如TiAlN, CrN）的内应力管理，以防止剥落。同时，探讨表面机械合金化和激光熔覆技术，用以原位制造梯度功能表面。 第四部分：数字化转型——工业4.0与金属加工的未来 现代金属加工不再是孤立的车间操作，而是数据驱动的集成系统。本部分展望了如何利用信息技术提升整个制造生命周期的效率和质量。 4.1 过程监测与无损评估（NDE）的集成： 实时过程监测是确保高精度加工的前提。详细介绍声发射（AE）技术在检测切削过程中的刀具磨损和微裂纹萌生中的应用。对于焊接和增材制造，讨论原位X射线成像和热像仪阵列如何提供即时的缺陷反馈。深入探讨如何将这些传感器数据融入到数字孪生（Digital Twin） 模型中，实现对未来性能的预测。 4.2 智能制造与柔性生产线： 探讨工业物联网（IIoT） 如何连接机床、传感器和质量控制系统。重点分析人机协作（Cobots） 在高精度装配和检测环节中的应用，以及如何利用机器学习算法来优化机床参数，实现自适应加工，从而应对材料批次间的微小差异。 结论： 本书旨在为工程师、研究人员和技术专家提供一个全面、前沿的知识框架，超越基础的工艺描述，深入到现代金属制造背后的物理机制、材料科学基础以及数字化控制策略。它是一份面向未来的指南，指导读者如何利用尖端技术，解决当代工程中最具挑战性的材料成形与应用难题。

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这本书的价值，绝不仅仅在于知识的传授，它更像是一本工艺美学的鉴赏指南。我特别欣赏作者在叙述中流露出的那种对“工匠精神”的推崇。他不仅仅告诉你“该怎么做”，更重要的是让你明白“为什么要这么做”，背后蕴含的是对材料特性的尊重和对制造极限的敬畏。比如在介绍精密磨削技术时，书中详细描述了磨粒去除材料的过程，那不仅仅是简单的物理磨损，而是一个微观层面的能量耗散和晶格损伤重塑的过程。作者花费了大量的篇幅来讨论如何通过控制冷却液的流速和成分来优化磨削表面的残余应力状态，这已经超出了普通工艺手册的范畴，简直可以算作是材料表面工程学的入门导读了。更让我印象深刻的是，书中引用了许多经典案例，比如航空发动机叶片的热障涂层技术，以及微电子芯片的精密光刻工艺，这些案例的选取都极具代表性，展现了现代金工技术在尖端领域的应用高度。这种将宏大叙事与微观细节完美结合的能力，使得这本书的阅读体验非常饱满，读完之后，会由衷地产生一种想去车间实地观察和体会的冲动。

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这本《金工工艺学》的书脊设计就非常吸引人，带着一种沉甸甸的、历史的厚重感，封面那种泛着金属光泽的深色调，让人一下就能联想到精密机械和传统锻造的场景。我拿到手的时候，首先翻阅的就是目录，里面的章节划分得非常清晰，从基础的金属材料学讲起，深入到各种切削加工、焊接工艺，再到后期的表面处理和质量控制，内容覆盖面广得让人惊讶。尤其让我眼前一亮的是它对“绿色制造”和“智能制造”的探讨，这可不是一本老掉牙的教科书，它紧跟时代步伐，将传统工艺与现代高新技术结合得相当巧妙。比如讲到数控机床的编程逻辑时，作者并没有停留在枯燥的G代码讲解上，而是通过一些非常生动的实际案例——比如一个复杂叶轮的加工过程——来演示如何通过优化刀具路径来提高效率和精度，这种手把手的教学方式，对于初学者来说简直是福音。更难得的是，书中穿插了大量高清的实物图片和原理示意图，很多图示的细节处理得非常到位，即便是那些抽象的力学模型，也能通过图形直观地理解其内在逻辑。读完前几章，我感觉自己对金属变形时内部晶粒结构的变化都有了更深层次的认识，这不是死记硬背，而是真正理解了“为什么会这样”。

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如果要用一个词来形容这本书的特点，那一定是“系统性”和“前瞻性”的完美平衡。很多同类的教材，要么过于偏重传统车削铣削这些“硬核”技术，对新兴的增材制造（3D打印）只是一带而过，要么就是反过来，把重点都放在了那些尚不成熟的新技术上，忽略了基础的机械加工原理。而这本《金工工艺学》的厉害之处就在于，它没有丢弃任何一块基石。它用相当大的篇幅梳理了传统压力加工、塑性变形的理论基础，为理解后续的冲压、锻造等工艺打下了坚实的基础。然后，它巧妙地过渡到现代的激光切割、电火花加工等非传统加工方法，并且详尽地分析了这些新工艺在应对复杂曲面和超硬材料时的优势和局限性。我尤其喜欢它在讨论“公差与配合”那一章的处理方式，作者没有简单地罗列标准，而是从实际装配过程中产生的干涉和松动问题入手，倒推回来讲解为什么需要制定如此严格的公差体系，这种基于问题导向的教学设计，极大地提高了读者的学习效率和解决实际问题的能力。

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我得说，这本书的行文风格非常接地气，完全没有那种高高在上的学术腔调，读起来感觉就像是身边一位经验丰富的老工程师在跟你娓娓道来。他似乎深知我们这些非科班出身的读者在面对复杂理论时的困惑点，所以总能用最朴实无华的语言去解释那些晦涩难懂的物理化学原理。比如在讲到铸造过程中的气孔和缩孔缺陷时，作者并没有堆砌大量的专业术语，而是用了“金属液像是一个淘气的孩子，总想在冷却收缩时留下空隙”这样的比喻，一下子就把那种收缩应力造成的内部缺陷形象化了。全书的结构安排也极具匠心，每一章节的末尾都会设置一个“思考与实践”的小栏目，里面提出的问题都很有启发性，逼着你不能只是走马观花地看，必须动手去想，去联系实际工作中的经验。我尝试着按照书中的建议，对一个废弃的零件进行了简单的残余应力分析，结果发现书中的理论模型和实际观察到的形变结果高度吻合，那种豁然开朗的感觉，真的让人对作者的专业功底肃然起敬。这本书对于想从零开始建立完整工艺知识体系的工程师来说，绝对是一剂强心针。

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这本书的装帧质量和排版设计也值得称赞，这对于一本工具书来说至关重要。纸张的厚度适中，即使长时间翻阅也不会觉得累手，印刷油墨非常清晰，即便是那些包含大量几何图形和复杂三维模型的插图，线条也锐利无比，色彩还原真实，这在很大程度上减少了阅读过程中的视觉疲劳。我注意到，作者在参考文献和注释部分也做得非常严谨，标注了大量来自国际权威期刊的最新研究成果，这让这本书不仅仅是一本教学参考书，更像是一个可以信赖的、与时俱进的工艺知识数据库。它的逻辑链条构建得非常严密，从材料的宏观性能到微观的组织变化，再到具体的加工参数设定，每一个环节都形成了一个逻辑闭环。读完这本书，我感觉自己像是完成了一次结构化的思维训练，不再是零散地知道一些工艺诀窍，而是有了一个完整的、可以自我完善的知识框架。特别是关于“失效分析”的那一章，作者提供了大量真实的案例分析，教我们如何通过零件的断口形貌来反推是材料疲劳、应力腐蚀还是加工硬化导致的最终失效，这种系统性的故障排除思维，是任何工程师都梦寐以求的能力。

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