The Surface Treatment and Finishing of Aluminium and Its Alloys pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Asm Intl

作者:Pinner, Wernick S./ Sheasby, P. G.

出品人:

页数:1430

译者:

出版时间:

价格:425

装帧:HRD

isbn号码:9780904477238

丛书系列:

图书标签:

• 铝
• 表面处理
• 金属材料
• 合金
• 金属加工
• 腐蚀防护
• 涂层
• 精加工
• 材料科学
• 工业工程

精密工程材料科学的深度探索：功能表面工程与先进材料的融合 《功能表面工程与先进材料的融合》 （A Deep Dive into Functional Surface Engineering and Advanced Material Integration） --- 书籍概述 本书深入探讨了现代工业对材料表面功能性日益增长的需求，并系统地阐述了如何通过先进的表面工程技术，赋予传统及新型工程材料卓越的性能。它不是一本关于特定金属（如铝及其合金）表面处理的专著，而是聚焦于跨材料体系的功能化表面设计、制备、表征及其在极端环境下的应用。全书旨在为材料科学家、表面工程师、以及从事高端制造和航空航天、生物医学、微电子等领域的专业人员提供一个全面且前瞻性的理论框架与实践指导。 本书的核心思想是：材料的最终性能往往由其表面层决定。 因此，我们必须超越传统的材料本体性能分析，转向对界面和表面的精确控制。 --- 第一部分：功能表面工程的理论基石与设计原理 (Foundations and Design Principles of Functional Surface Engineering) 第一章：表面工程的范式转变与多尺度挑战 本章首先回顾了表面处理技术的发展历程，强调从被动保护（如防腐）到主动功能化（如自修复、超疏水）的思维转变。重点讨论了表面能、界面热力学和亚结构控制在决定宏观表面性能中的关键作用。详细介绍了如何利用第一性原理计算（DFT）和分子动力学模拟（MD）来预测和设计原子尺度的表面结构与反应活性。 第二章：先进材料的表面特性与界面兼容性 本章将材料科学的广阔视野引入表面工程。探讨了陶瓷基复合材料（CMC）、高性能聚合物、拓扑绝缘体以及新型金属间化合物等非传统材料的表面行为。分析了不同材料体系（如金属-陶瓷、高分子-涂层）在热膨胀系数失配、化学惰性差异等挑战下的界面稳定性问题。重点介绍了梯度界面设计的概念，用以平滑本体材料与功能涂层之间的性能过渡。 第三章：表面结构-性能的定量关联模型 本章构建了连接表面微观形貌（粗糙度、孔隙率、晶粒取向）与宏观功能（摩擦学、光学、电学）的数学模型。引入分形几何来精确描述复杂表面纹理，并利用统计学方法量化这些形貌特征对特定功能（如润湿性、粘附力）的影响。强调了非接触式测量技术在表面形貌量化中的应用。 --- 第二部分：前沿功能化表面制备技术 (Frontier Techniques for Functional Surface Fabrication) 本部分是本书的技术核心，详细介绍了超越传统电镀和热喷涂的、具有原子级精度和高能输入的先进沉积与改性方法。 第四章：高能物理气相沉积与原子层沉积（PVD/ALD）的精确控制 深入剖析了磁控溅射、电子束蒸发以及原子层沉积（ALD）等技术。重点阐述了ALD的自限制性化学反应如何实现亚纳米级的厚度和均匀性控制，特别是在复杂三维结构（如高深宽比孔洞）的内部表面功能化方面的突破。讨论了反应气体选择和温度窗口对薄膜晶体结构和缺陷密度的影响。 第五章：反应性离子束与激光诱导表面重构 聚焦于利用高能粒子束对材料表面进行“硬加工”。详细描述了离子束辅助沉积（IBAD）在诱导外延生长和降低薄膜残余应力方面的优势。同时，对激光熔覆与快速凝固技术进行了深入分析，探讨了如何通过极快的加热和冷却速率，在材料表面形成具有非平衡态结构（如纳米晶或非晶态）的功能层。 第六章：环境友好型湿法化学功能化 本章关注可持续性和大规模应用。全面介绍了溶胶-凝胶（Sol-Gel）工艺在制备介孔和纳米复合涂层中的应用，特别是其在温和条件下引入有机或生物活性分子的能力。此外，探讨了超临界流体辅助沉积技术，以减少有机溶剂的使用。 第七章：动态与响应性表面的构建 本书前沿部分的亮点之一。探讨了如何设计能够响应外部刺激（光、电场、pH值、温度）而改变其性质的表面。详细介绍了智能聚合物刷（Polymer Brushes）的合成和表面固定技术，以及如何通过电化学或光化学方法实现表面润湿性、粘附性或催化活性的快速切换。 --- 第三部分：表面功能性能的先进表征与应用 (Advanced Characterization and Application of Functional Surfaces) 第八章：多模式耦合的表面分析技术 成功的表面工程离不开精确的表征。本章超越了传统的SEM/EDS，重点介绍了同步辐射光源（Synchrotron-based techniques）在探测界面电子态、应力分布和深层化学成分方面的无与伦比的能力。详细讨论了X射线光电子能谱（XPS）的深度剖析模式、高分辨透射电镜（HR-TEM）对晶界缺陷的解析，以及表面等离子体共振（SPR）在实时监测表面吸附动力学中的应用。 第九章：摩擦学、抗磨损与表面自修复机制 本章探讨了表面工程在解决摩擦磨损挑战中的应用。分析了类金刚石膜（DLC）的结构优化以提高硬度和润湿性之间的权衡。重点阐述了微胶囊自修复涂层的设计原理，包括修复剂的封装、微裂纹的触发机制以及修复剂的释放与固化过程，旨在实现涂层的寿命延长和维护成本降低。 第十章：生物界面工程与植入物表面的集成 聚焦于生物医学材料的表面功能化。讨论了如何通过表面粗糙度、亲疏水性梯度和生物活性分子（如生长因子、抗凝血剂）的负载，来精确调控细胞的粘附、增殖和分化。详细介绍了等离子体处理和辐射接枝技术在改性聚合物植入物表面以提高生物相容性方面的案例研究。 第十一章：极端环境下的表面稳定性与失效分析 本章关注表面工程在苛刻条件下的可靠性。研究了超高温氧化、高能辐射腐蚀以及超高真空环境对功能层的影响。强调了加速老化测试和原位（In-situ）监测技术在预测长期服役寿命中的必要性。探讨了表面涂层在航空发动机叶片、核反应堆部件等关键领域的应用案例。 --- 总结与展望 本书以系统化和前瞻性的视角，勾勒出功能表面工程作为现代材料科学与工程交汇点的核心地位。它强调了跨学科方法的必要性——结合量子化学计算、先进制造工艺和高精度表征技术——以应对未来工程挑战。本书的最终目标是激发读者跳出单一金属体系的限制，掌握“功能至上”的表面设计哲学，为下一代高性能工程系统的开发奠定坚实的理论与技术基础。

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