Advanced Protective Coatings for Manufacturing and Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Hanser Gardner Pubns

作者:Grzesik, Wit

出品人:

页数:170

译者:

出版时间:

价格:64.95

装帧:HRD

isbn号码:9781569903391

丛书系列:

图书标签:

• Protective Coatings
• Manufacturing
• Engineering
• Corrosion Protection
• Surface Treatment
• Materials Science
• Coatings Technology
• Industrial Coatings
• Adhesion
• Durability

坚固之盾：现代工业表面工程的演进与前沿应用 本书简介 本书深入探讨了当代工业领域中至关重要的一个分支——先进表面工程技术。我们聚焦于如何通过精密的材料科学、化学过程控制以及创新的制造工艺，为关键零部件提供超乎寻常的防护性能。这不是一本关于特定“防护涂层”本身的教科书，而是对驱动这些涂层实现卓越性能的底层原理、设计哲学、制备工艺的全面解析，以及它们在面对极端环境挑战时所展现出的适应性。 第一部分：表面科学的基石与失效的机制 1. 界面热力学与润湿行为的精确控制 表面工程的起点在于理解材料间的相互作用。本部分将系统梳理界面能、表面自由能、以及固-液、固-气界面的接触角测量技术。重点剖析如何利用表面化学修饰（如等离子体处理、化学气相沉积预处理）来精确调控基材的润湿性，为后续涂层的均匀沉积和强力附着奠定基础。我们探讨了范德华力、氢键、共价键在界面结合中的相对作用，并引入了非接触式表征手段来实时监测界面演变。 2. 腐蚀的微观机制与电化学防护 腐蚀是所有工程材料面临的头号敌人。本书将从电化学角度，详细解构局部腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂）的驱动因素和动力学过程。我们不仅分析了传统牺牲阳极保护的局限性，更深入研究了阻抗谱技术（EIS）在评估涂层屏障效应和活性抑制机制中的应用。重点内容包括：阴极保护涂层中活性填料（如稀土氧化物、钼酸盐）的缓释机制，以及如何利用纳米复合材料构建“自修复”的防腐蚀体系，有效阻断腐蚀回路的电子传递。 3. 磨损、摩擦学与表面完整性 在机械传动和加工领域，高负荷下的接触疲劳和磨损是性能衰退的主要原因。本部分侧重于摩擦学设计。我们讨论了不同的磨损模式——粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损——它们在不同应力状态下的转化路径。书中详述了如何通过调控涂层的微观结构（如梯度硬度层、内部润滑剂晶体结构）来优化摩擦系数和磨损率。同时，对高频振动环境下的表面疲劳机制进行了深入建模，强调了表面残余应力状态对材料寿命的决定性影响。 第二部分：先进工艺的革新与材料体系的突破 4. 物理气相沉积（PVD）的高性能应用 PVD技术以其环境友好和制备高纯度、高致密薄膜的优势，在航空航天和精密制造中占据核心地位。我们详细介绍了磁控溅射（包括反应性溅射）、电子束蒸发等主流技术的工艺窗口优化。核心内容是关于硬质和超硬薄膜的结构演变，例如TiAlN、CrN等氮化物的应力调控，以克服厚膜沉积过程中常见的内应力积累导致的剥落问题。还包括了对薄膜晶粒尺寸、取向与宏观力学性能（如断裂韧性、硬度）之间关系的定量分析。 5. 化学气相沉积（CVD）与原子层沉积（ALD）的精细控制 CVD因其出色的均匀性和对复杂几何形状的适用性而不可替代。本书重点分析了不同温度下的反应机理、前驱物选择，以及如何通过反应气体组分的精确配比实现涂层化学计量比的精确控制。ALD部分则着眼于其在实现单原子层级厚度控制方面的独特能力，这对于制造高介电常数薄膜、高选择性催化剂载体以及极端薄的氧化阻挡层至关重要。我们探讨了ALD技术在柔性电子器件制造中的潜力与挑战。 6. 溶液法制备与功能化复合材料 并非所有高性能表面都需要真空工艺。本部分关注了湿化学方法，如溶胶-凝胶法（Sol-Gel）、电化学沉积和热喷涂技术。我们着重阐述了如何利用溶胶-凝胶法对陶瓷和玻璃基体进行有机-无机杂化改性，以提高涂层的韧性和抗热震性。在热喷涂领域，我们对比了等离子喷涂（PS）和高速氧燃料（HVOF）在颗粒熔化和沉积致密度上的差异，并展示了如何通过添加纳米增强相，如碳化钨或氧化锆，来构建具备自增韧特性的功能梯度材料。 第三部分：多功能性集成与前沿挑战 7. 热障与耐高温氧化体系的设计 在燃气轮机和空间推进系统中，材料必须在超高温下维持结构完整性。本书深入研究了热障涂层（TBCs）的设计理念，尤其是对高熵氧化物体系（如铈锆固溶体）的热物理性能优化。我们分析了热循环导致的“相变”、氧扩散速率以及热膨胀失配如何引发分层失效。此外，还探讨了如何利用梯度界面层来缓解基材与涂层间的热应力，从而延长工作寿命。 8. 智能响应性表面与先进表征技术 未来的表面工程将是“智能”的。本章聚焦于那些能够对外部刺激（如pH值变化、温度波动、机械应力）做出可逆响应的材料体系。这包括对电致变色材料、形状记忆合金涂层以及pH敏感型聚合物涂层的介绍。同时，我们详细介绍了先进的无损检测（NDT）技术在评估这些复杂表面结构中的应用，如高分辨透射电子显微镜（HRTEM）对晶界扩散路径的成像、原子力显微镜（AFM）对表面形貌和局部力学性能的定量分析，以及X射线光电子能谱（XPS）对表面化学态的深度解析。 9. 环境可持续性与过程经济学考量 先进表面技术的发展必须兼顾环境影响与成本效益。本书最后部分探讨了如何优化工艺参数以减少有害物质排放（如铬酸盐替代品的研究），并评估了不同制造路线的生命周期成本（LCC）。我们分析了如何通过提高一次沉积的成功率和延长零部件的使用寿命，来整体降低制造链对资源的需求，实现真正意义上的可持续工程实践。 本书旨在为从事材料科学、机械设计、化学工程以及航空航天制造领域的专业人士和研究生提供一个扎实的理论框架和前沿的技术视野，指导他们开发下一代高性能、高可靠性的工程表面解决方案。

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