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出版者:Hanser Gardner Pubns

作者:Arnone, Miles

出品人:

页数:297

译者:

出版时间:

价格:$ 124.24

装帧:HRD

isbn号码:9781569902462

丛书系列:

图书标签:

• Machining
• High-Speed Machining
• Cutting Tools
• Materials Science
• Manufacturing
• CNC Programming
• Process Optimization
• Surface Finish
• Tool Wear
• Precision Engineering

现代制造工艺与材料科学前沿探索 图书名称： 现代制造工艺与材料科学前沿探索 图书简介： 本书旨在深入探讨当代先进制造技术与前沿材料科学领域的核心概念、最新发展以及交叉融合的趋势。它不仅是对现有知识体系的梳理，更是对未来制造范式转变的预见与分析，尤其侧重于那些对精度、效率、可靠性以及可持续性提出更高要求的工业应用。 第一部分：先进材料的结构、性能与制备 本部分聚焦于支撑现代工程突破的基石——高性能材料。我们不局限于传统的金属合金，而是将目光投向了更广阔的材料空间。 第一章：结构陶瓷与复合材料的微观调控 本章详细解析了高性能结构陶瓷（如氮化硅、碳化硅）在极端温度和腐蚀环境下的失效机制与寿命预测。重点阐述了先进烧结技术（如热压烧结、放电等离子烧结SPS）如何精确控制晶界结构和孔隙率，从而显著提升材料的断裂韧性和抗蠕变性。同时，对纤维增强复合材料（FRCs），特别是碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）和陶瓷基复合材料（CMCs）的界面设计进行了深度剖析，强调了界面层对宏观力学性能的决定性影响。探讨了自修复复合材料的设计理念及其在航空航天结构中的潜在应用。 第二章：增材制造专用材料的冶金学基础 针对近年来快速发展的增材制造（AM）技术，本章深入研究了专用于激光粉末床熔融（LPBF）和电子束熔融（EBM）的金属粉末的粒度分布、形貌控制及其对熔池动力学的影响。分析了不同增材制造工艺导致的残余应力、微观晶粒结构异构性（如柱状晶、等轴晶的形成）以及由此引发的各向异性力学性能。针对钛合金、镍基高温合金以及高熵合金在AM过程中的凝固行为和热处理优化策略，提供了详细的案例研究。 第三章：功能性材料的跨尺度设计 本章扩展到对具有特定电、磁、热、光学功能的材料的研究。重点阐述了智能材料，如形状记忆合金（SMA）和压电陶瓷，如何通过外部刺激（温度、应力、电场）实现功能切换。探讨了纳米尺度材料（如量子点、二维材料石墨烯、二硫化钼）在能源存储和柔性电子器件中的应用潜力，并讨论了如何通过精确控制纳米颗粒的分散性与取向性来优化宏观功能表现。 第二部分：下一代制造工艺的理论与实践 本部分将视角转向如何更有效地、更精细地将材料转化为具有特定几何形状和表面质量的零部件。 第四章：超精密加工的误差源分析与补偿 本章专注于去除加工领域中对表面粗糙度（Ra < 10 nm）和尺寸精度（亚微米级）的要求。详细分析了刀具磨损、机床热漂移、振动噪声以及夹持误差在不同进给速率下的耦合效应。提出了基于实时误差建模和主动补偿系统的技术，例如利用激光干涉仪进行在线测量反馈，以及通过有限元分析预测加工过程中的瞬态温度场对工件变形的影响。讨论了电火花加工（EDM）和电化学加工（ECM）在复杂曲面和难加工材料加工中的精度控制策略。 第五章：面向复杂结构的高效连接技术 现代工程往往需要将不同性质的材料（如金属与复合材料）连接起来。本章全面评估了各种先进连接技术。对搅拌摩擦焊（FSW）的机理、工具设计与工艺参数进行了深入探讨，特别关注其在铝锂合金和薄壁结构连接中的优势。此外，深入分析了真空钎焊、扩散连接在保证界面冶金完整性方面的关键控制点，以及超声波辅助连接技术在改善界面结合强度方面的作用。 第六章：数字化车间的集成与优化 本部分将制造过程置于工业4.0的大背景下进行审视。重点讨论了制造执行系统（MES）与计算机辅助制造（CAM）的无缝集成。探讨了如何利用大数据分析和机器学习模型来优化生产调度、预测设备故障（预测性维护）以及改进工艺参数设置。详细阐述了数字化孪生（Digital Twin）技术在模拟、验证和实时监控复杂生产线中的应用框架，旨在实现制造过程的透明化和柔性化。 第三部分：过程监测、质量控制与可持续性 确保制造过程的可控性与最终产品的可靠性是现代工业的生命线。 第七章：在位监测与无损评估技术 本章介绍了用于实时监控加工过程和评估产品质量的先进传感器技术。涵盖了声发射（AE）技术在磨损和裂纹萌生检测中的应用、红外热成像在监测焊接和切削过程热点分布中的作用。对于最终产品的无损评估（NDE），详细讨论了相控阵超声、涡流检测以及X射线计算机断层扫描（X-CT）技术，特别是X-CT如何提供零部件内部孔隙率、夹杂物和裂纹的精确三维定量信息。 第八章：面向循环经济的制造策略 环境友好型制造是未来发展的必然趋势。本章探讨了如何通过优化工艺设计来减少材料消耗和能源足迹。分析了干式切削、最小润滑技术（MQL）在减少切削液污染方面的效果。此外，重点讨论了先进制造过程中的材料回收与再利用技术，例如增材制造部件的残余粉末回收纯化，以及如何通过设计可拆卸和易于维修的产品结构来延长产品生命周期。 总结： 本书内容全面，逻辑严密，面向具有一定工程基础的研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生。它通过对材料科学、制造工艺、过程控制和数字化集成这四大支柱的深入剖析，构建了一个理解和推动现代先进制造发展的知识框架。本书强调跨学科交叉融合的视角，旨在培养读者解决复杂工程问题的能力，并为推动制造业向更高精度、更高效率和更可持续的方向发展提供理论支撑和实践指导。

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