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出版者:7-122

作者:温景林

出品人:

页数:418

译者:

出版时间:2007-8

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787122006950

丛书系列:

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• 啊
• 有色金属
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铸就辉煌：现代材料科学与工程前沿探索 本书聚焦于现代工程材料领域中几个关键且具有深远影响力的分支，旨在为材料工程师、科研人员以及高年级工科学生提供一个全面、深入且紧跟技术前沿的知识体系。我们没有关注金属的塑性成形工艺，而是将视角投向了材料的微观结构控制、新型功能材料的开发、先进连接技术以及极端环境下的服役行为。 --- 第一部分：晶体塑性与材料本构关系的高级解析 本部分深入探讨了材料在宏观载荷作用下，其内部晶体结构如何响应并决定最终的力学性能。我们摒弃了传统的宏观唯象模型，转而采用基于晶格缺陷动力学和多尺度模拟的方法来构建更精确的材料本构关系。 第一章：位错动力学与晶体缺陷的演化 本章详细阐述了位错（Dislocation）作为金属塑性变形核心载体的理论基础。内容涵盖： 1. 位错的几何学与能垒分析： 深入分析刃型位错、螺型位错及其混合位错在不同滑移系统中的运动机制。重点解析了克努森（Kröner）模型和埃舍尔比（Eshelby）理论在描述位错弹性场叠加时的应用。 2. 非Schmid因子下的激活机制： 探讨在复杂应力状态下，特别是涉及孪晶和多晶体边界效应时，位错源的激活阈值和形核机制。 3. 高通量计算在位错网络研究中的应用： 介绍利用分子动力学（MD）和密度泛函理论（DFT）模拟高温或超快加载条件下，位错在晶界、相界面处的吸收、发射与交滑移行为。我们特别分析了位错密度的动态演变如何影响材料的加工硬化率和疲劳寿命。 第二章：先进本构模型的建立与验证 本章侧重于如何将微观机制转化为可用于工程模拟的数学模型。 1. 粘塑性与损伤耦合模型： 重点介绍基于连续介质损伤力学（CDM）框架下，如何将微裂纹萌生和扩展与材料的粘性流变特性相结合。对比了Johnson-Cook模型、Perzyna模型在描述高应变率响应中的优势与局限。 2. 晶体塑性有限元（CPFE）方法论： 详细讲解了如何将单晶或多晶体的取向分布函数（ODF）导入有限元分析中，模拟宏观构件在复杂加载路径下的晶粒尺度应力/应变不均匀性，以及这对后续热处理响应的影响。 3. 逆向工程与模型校准： 探讨如何利用高分辨率数字图像相关技术（DIC）获取的实验应变场数据，结合优化算法，反演出材料模型的关键参数，确保模型的工程适用性。 --- 第二部分：新型功能与结构材料的设计合成 本部分关注的是超越传统结构材料范畴，具有特定电、磁、热、光等功能的先进材料的制备科学。 第三章：高熵合金（HEAs）的相稳定性与构效关系 高熵合金以其等原子比或近等原子比的混合特性，展现出独特的力学和物理性能。 1. 设计原理与熵效应： 深入分析了高混合熵对晶格畸变、扩散速率及稳定相形成的影响。介绍了基于“心理学参数”（如 $Omega$ 参数和 $delta$ 参数）的相区预测方法。 2. 超塑性与室温韧性并存的挑战： 探讨如何通过引入第二相（如BCC/FCC混合结构或金属间化合物）来同时实现高强度和优异的塑性，特别是涉及“非等排有序”的机制。 3. 增材制造（AM）对HEA微观结构的影响： 分析激光选区熔化（SLM）过程中，极快的冷却速率如何影响高熵合金中的原子偏析、枝晶生长和亚结构形成，以及如何通过优化工艺参数来避免脆性相的生成。 第四章：纳米结构复合材料的界面调控 本章聚焦于通过引入纳米级增强相来提升基体的综合性能，强调界面在传递载荷和控制性能中的决定性作用。 1. 金属基与陶瓷基纳米复合材料： 探讨碳纳米管（CNT）、石墨烯（Graphene）或氮化硅纳米颗粒在金属（如铝、镁、钛基体）中的均匀分散技术，如球磨、搅拌反应法。 2. 界面反应与固态制备： 详细分析了在高温烧结过程中，增强相与基体之间可能发生的有害反应（如形成脆性界面层）的机理，并提出了通过表面改性（包覆或涂层）来抑制这些反应的策略。 3. 介电与热电功能复合材料： 讨论如何利用纳米尺度的异质结构（如层状结构或核壳结构）来调控材料的介电常数、导热系数或塞贝克系数，以满足能量存储或热电转换的需求。 --- 第三部分：连接技术与服役行为的评估 材料的性能最终体现在其服役状态下。本部分关注于如何实现先进材料的可靠连接，以及如何预测其在复杂环境下的长期可靠性。 第五章：异种材料的固态连接技术 随着复合材料和功能梯度材料的广泛应用，实现不同材料（如陶瓷与金属、高熵合金与传统钢材）之间的可靠连接成为关键瓶颈。 1. 扩散连接（Diffusion Bonding）的界面控制： 深入解析在真空和高压力环境下，原子层面的互扩散机制。重点介绍如何通过中间层材料（如高熵中间层）来平衡热膨胀系数失配，减少界面脆性相的形成。 2. 搅拌摩擦焊（FSW）的工艺窗口优化： 针对难焊材料，详述FSW过程中搅拌头对材料的动态再结晶和搅拌区的材料流变特性。分析了不同工具设计如何影响焊缝的晶粒尺寸和残余应力分布。 3. 激光辅助的反应连接： 介绍利用局部激光加热驱动界面化学反应，形成具有梯度过渡层的连接结构，适用于对热影响区敏感的精密构件。 第六章：极端环境下的材料失效分析 本章从微观角度剖析材料在苛刻工况（高温、高辐照、腐蚀介质）下失效的根本原因。 1. 高温蠕变与氧化动力学： 结合扩散理论，分析高温下晶界滑移、二次相长大对蠕变寿命的贡献。对于抗氧化涂层，探讨其阻隔氧化物生长和保持粘附性的关键因素。 2. 辐照损伤与空化效应： 在核能材料背景下，解析高能粒子轰击导致的空隙缺陷（空位、间隙原子团簇）的产生与迁移，及其对材料尺寸稳定性和机械性能（辐照脆化）的影响。 3. 应力腐蚀开裂（SCC）的电化学与力学耦合： 讨论在特定介质中，材料的局部应力场如何加速阳极溶解过程，导致裂纹的萌生和以极高速度的扩展。内容涵盖关键金属体系（如镍基合金）的SCC敏感性评估方法。 --- 总结： 本书通过对晶体塑性、新型材料合成、先进连接及服役失效的系统性、前沿性研究，为读者构建了一个从微观到宏观、从设计到应用的完整材料科学知识框架，旨在推动下一代高性能工程系统的发展。

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这本书的排版和用词风格非常“工程师导向”，几乎没有华丽的辞藻，一切都是直奔主题，效率至上。这一点非常符合我这种需要快速查阅技术参数和工艺窗口的现场技术人员的习惯。我喜欢它在每一个关键工艺点后都会附带的“注意事项”或“常见缺陷分析”小节，这些往往是教科书里最容易被忽略，但在实际工作中却至关重要的经验总结。例如，关于大直径铝棒冷挤压时的“弓背”现象分析，书中不仅指出了成因（主要是模具和工件的温度梯度不均），还给出了精确的模具预热温度范围和挤压速度的控制建议，非常实用。这种从“故障现象”反推“工艺控制”的叙事方式，极大地提高了解决问题的效率。如果能再多一些关于自动化监控和在线质量检测技术的交叉内容，那就更加完美了。

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这本书的装帧设计实在是太吸引人了，封面那种深邃的蓝色调，加上烫金的字体，立刻就给人一种专业、严谨的感觉。我是在一个技术交流会上偶然看到这本书的，当时就被它的专业性所吸引。虽然我主要关注的是材料科学的基础理论，但我一直在寻找一本能够将理论与实际生产紧密结合的参考书。这本书的目录设计得非常合理，从基础的金属物理性能讲起，逐步深入到具体的加工工艺，结构清晰，逻辑严密。我特别欣赏它在图表和示意图上的投入，那些剖面图和应力分布图都非常精细，对于理解复杂的塑性变形过程很有帮助。比如，书中对不同温区下金属流变行为的描述，让我对热挤压过程中的晶粒细化有了更直观的认识。当然，对于初学者来说，可能某些章节的专业术语密度稍微有点高，需要结合一些其他的基础教材辅助阅读，但对于有一定基础的工程师或者研究人员来说，这本书绝对是一本不可多得的宝典。它不仅仅是一本技术手册，更像是一份深思熟虑的工艺哲学，引导读者去思考“为什么”而不是仅仅停留在“怎么做”。

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我是一名资深模具设计师，平日里最头疼的就是面对各种新材料的拉拔工艺优化。市面上的很多书籍要么过于偏重理论推导，让人抓不住重点，要么就是案例陈旧，跟不上现在的高速、高精度生产要求。这本书的出现，简直就像在沙漠里找到了一片绿洲。它的实践性强到令人赞叹，尤其是在分析不同模具几何形状对金属内部组织和表面质量影响的章节，简直是字字珠玑。我尤其关注了关于复合材料挤压部分的论述，书中对界面结合强度的控制参数分析得非常透彻，直接为我解决了一个困扰已久的圆柱体复合挤压件的内部裂纹问题提供了新的思路。书中的作者似乎有着多年一线经验，他对于设备选型、润滑剂选择以及后处理工艺的权衡拿捏，那种老道和经验主义的结合，是书本知识里最难得的部分。读完这些章节后，我立刻将书中的几个关键参数应用到了我的CAD模型中，效果立竿见影，产品的合格率提升了近五个百分点。

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我花费了将近一个月的时间，细致地阅读了这本书的所有章节，整体感觉非常充实和有收获。这本书的广度也值得称赞，它不仅仅停留在传统的铜、铝等有色金属，还专门开辟了篇幅讨论稀有金属如锆、铌的特殊加工挑战。这使得它在同行中的参考价值大大提升。我对其中关于多道次拉拔中“残余应力”的演变模型印象最为深刻，作者似乎引用了最新的研究成果，用一个精妙的数学模型量化了拉拔道次与内部应力松弛的关系，这为我们进行疲劳寿命预测提供了全新的工具。唯一的改进建议是，如果能在附录部分提供一些常用有色金属的挤压系数和拉拔系数的对照表，将会大大方便日常工作中进行快速估算，减少查阅其他手册的次数。总而言之，这是一部内容详实、技术前沿、且兼具实践指导意义的专业著作，强烈推荐给所有从事金属加工行业的人员。

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坦率地说，这本书的内容深度远超我的预期。我本以为它会是一本比较浅显的入门读物，毕竟“挤压与拉拔”这个主题听起来比较基础。然而，当我翻到关于超塑性挤压和特殊合金（比如钛合金、高温镍基合金）的章节时，我意识到自己低估了它的价值。这些章节的理论推导非常严谨，涉及到大量的本构方程和有限元模拟的基础原理，完全可以作为研究生阶段的专业参考书来使用。作者在阐述晶体塑性理论如何应用于宏观的挤压变形时，逻辑链条非常完整，让人能够清晰地看到微观世界如何决定宏观性能。唯一的遗憾是，鉴于涉及的复杂数学模型，对于那些刚刚接触金属成形学的本科生来说，理解起来可能会有些吃力，可能需要多次反复阅读才能真正领悟其中的精髓。但对于想要在这一领域深耕的专业人士而言，它提供了坚实的理论基石。

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