Materials Selection and Applications in Mechanical Engineering

Materials Selection and Applications in Mechanical Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Industrial Pr
作者:Raman, Aravamudhan
出品人:
页数:512
译者:
出版时间:2006-8
价格:$ 90.34
装帧:HRD
isbn号码:9780831132873
丛书系列:
图书标签:
  • 材料选择
  • 机械工程
  • 材料应用
  • 工程材料
  • 材料科学
  • 设计工程
  • 机械设计
  • 材料性能
  • 工程技术
  • 可靠性工程
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具体描述

Unlike any other text of its kind, "Materials Selection and Applications in Mechanical Engineering" contains complete and in-depth coverage on materials of use, their principles, processing and handling details; along with illustrative examples and sample projects. It clearly depicts the needed topics and gives adequate coverage with ample examples so that ME students can appreciate the relevance of materials to their discipline. Featuring the basic principles of materials selection for application in various engineering outcomes, the contents of this text follow those of the common first-level introductory course in materials science and engineering. Directed toward mechanical engineering, it introduces the materials commonly used in this branch, along with an exhaustive description of their properties that decide their functional characteristics and selection for use, typical problems encountered during application due to improper processing or handling of materials, non-destructive test procedures used in maintenance to detect and correct problems, and much more. What's more, numerous examples and project-type analyses to select proper materials for application are provided. With the use of this unique text, teaching a relevant second-level course in materials to ME majors has never been easier! It covers all aspects of engineering materials necessary for their successful utilization in mechanical components and systems. It defines a procedure to evaluate the materials performance efficiency in engineering applications and illustrates it with a number of examples; and includes sample project activities, along with a number of assignments for self exercise. It keeps chapters short and targeted toward specific topics for easy assimilation; and contains several unique chapters, including microprocessing, MEMS, problems encountered during use of materials in mechanical components, and NDT procedures used to detect common defects such as cracks, porosity and gas pockets, internal residual stresses, etc. It features commonly used formulae in mechanical system components in an appendix. Several tables containing material properties are included throughout the book.

机械工程中的材料选择与应用 (Materials Selection and Applications in Mechanical Engineering) 本书内容概要 本书旨在为机械工程领域的学生、工程师及研究人员提供一本全面而深入的材料选择与应用指南。内容紧密围绕现代机械设计、制造与维护过程中至关重要的材料科学基础、性能评估、失效分析以及新材料的开发与应用展开。全书结构清晰,理论与实践相结合,力求构建一座连接基础材料科学与工程实际应用的坚实桥梁。 第一部分:材料科学基础与性能表征 本部分为后续深入讨论奠定理论基础,重点介绍材料的微观结构、宏观性能及其相互关系。 第一章:工程材料的分类与基本结构 本章首先对工程中常见的四大类材料——金属、陶瓷、聚合物和复合材料——进行系统性分类与概述。随后,深入探讨晶体结构对材料宏观性能的影响,包括晶格缺陷(点缺陷、线缺陷、面缺陷)如何成为材料塑性、强度和导电性的关键因素。对非晶态材料和高分子材料的链结构特点也将进行详细阐述。 第二章:机械性能的测试与评估 材料的力学性能是机械设计中的核心参数。本章详细介绍各种标准的力学性能测试方法,包括拉伸试验(屈服强度、抗拉强度、延伸率)、硬度测试(布氏、洛氏、维氏硬度计原理与适用范围)、冲击韧性测试(夏比V型缺口冲击试验及其对低温脆性的揭示)。同时,探讨蠕变、疲劳(S-N曲线、疲劳极限、高周疲劳与低周疲劳的区别)等时间依赖性性能的评估标准。 第三章:物理、化学与热性能 除了力学性能外,材料的热学、电学、磁学和化学稳定性同样关键。本章涵盖热导率、热膨胀系数在热应力分析中的作用。重点分析了材料的电导率、介电常数在电子和能源应用中的意义。此外,对材料的耐腐蚀性进行深入剖析,介绍电化学腐蚀的机理及常见的防护涂层技术。 第四章:材料的微观结构控制 理解和控制材料的微观结构是实现特定性能目标的关键。本章聚焦于热处理工艺对金属材料性能的调控作用,详细讲解了钢铁材料的相变(如铁素体、奥氏体、马氏体转变),退火、正火、淬火和回火的工艺流程及其对硬度和韧性的影响。对固溶处理、时效硬化等非铁金属的热处理技术也将进行介绍。 第二部分:经典工程材料的选择与应用 本部分将理论知识应用于工程实践,针对性地分析三大主流工程材料族群的选择准则。 第五章:工程金属材料的选择与应用 金属材料仍是机械工程的主力军。本章细致区分了碳素钢、合金钢(如工具钢、不锈钢、高强度低合金钢)的性能差异和适用场景。着重分析了铸铁(灰口、球墨铸铁)在减震和耐磨性方面的优势。对于有色金属,如铝合金、钛合金和镍基高温合金,将结合其密度、比强度和耐腐蚀性,阐述它们在航空航天、汽车制造和生物医学领域的特定应用。 第六章:陶瓷与复合材料在严苛环境下的应用 陶瓷材料以其优异的耐高温、耐磨损和绝缘特性,在极端工况下展现出不可替代的价值。本章介绍结构陶瓷(如氧化铝、碳化硅、氮化硅)的制造工艺(粉末冶金、烧结技术)及高应力下的断裂韧性问题。复合材料章节则聚焦于纤维增强复合材料(FRP,如碳纤维、玻璃纤维),探讨基体材料(树脂、金属、陶瓷)与增强体如何协同作用,实现超轻质高强度的设计目标。 第七章:聚合物材料与功能性材料的工程化 聚合物(塑料和橡胶)因其轻质、易加工和电绝缘性而被广泛使用。本章分类介绍热塑性塑料与热固性塑料的结构差异、力学性能及环境影响(如蠕变、老化)。同时,引入功能性材料的概念,如压电材料、磁性材料、形状记忆合金(SMA)等,分析其在传感器、执行器和智能结构中的新兴应用。 第三部分:失效分析与材料的生命周期管理 材料的可靠性是工程设计中必须面对的终极挑战。本部分侧重于预测、预防和分析材料在实际服役中的失效行为。 第八章:机械失效分析的原理与方法 失效是所有工程系统的最终归宿。本章系统梳理主要的失效模式:脆性断裂、塑性变形、疲劳断裂、蠕变断裂、腐蚀疲劳以及应力腐蚀开裂(SCC)。本章将详细介绍断口分析(Fractography)作为失效诊断的有力工具,通过观察断口形貌(如准晶区、疲劳辉纹、纤维区)来逆向推导出失效发生的应力状态、环境条件和材料缺陷。 第九章:环境因素导致的材料退化 工程材料的服役寿命受环境因素的严重制约。本章深入探讨金属材料在不同介质中的腐蚀机理,包括均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀。针对聚合物材料,分析其在紫外线、氧化剂和溶剂作用下的老化、溶胀和降解过程。为提高材料的服役可靠性,本章将介绍电镀、阳极氧化、热喷涂等表面改性技术。 第十章:面向可持续发展的材料选择策略 在当今强调绿色制造和循环经济的背景下,材料的选择必须纳入环境影响考量。本章引入生命周期评估(LCA)的概念,评估材料从原材料获取到最终处置的能源消耗和环境负荷。讨论了材料的回收利用技术(如废旧金属的冶炼、聚合物的化学回收)以及如何选择具有更低碳足迹的替代材料,指导工程师做出既经济又环保的决策。 总结 本书通过严谨的理论阐述和丰富的工程案例,构建了从材料微观结构到宏观性能,再到工程实际应用的完整知识体系。它不仅是学习材料学原理的教材,更是一本指导工程师在复杂多变的工程需求下,做出优化、可靠且可持续的材料选择的实用手册。

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