公差配合与测量技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:安徽科学技术

作者:毛友新主编

出品人:

页数:191

译者:

出版时间:2010-9

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787533738020

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• 公差配合
• 测量技术
• 机械设计
• 制造工艺
• 精度工程
• 计量技术
• 机械制图
• 工业工程
• 零部件加工

现代机械设计中的材料选择与优化制造 图书简介 本书深入探讨了在当代复杂机械系统设计与制造过程中，材料选择的科学性、工艺的优化性以及两者之间相互作用的深度关联。全书聚焦于如何依据实际工作环境、载荷条件、预期寿命以及成本效益，构建一套严谨、高效的材料筛选与应用决策框架。 第一部分：机械设计对材料性能的严苛要求 第一章：工作环境与失效模式的精确剖析 本章首先界定了现代机械设备所面临的极端工作条件，包括但不限于高温、高压、超低温、强腐蚀性介质、高频振动以及辐射暴露。随后，详细分析了各种失效机制，区分了宏观失效（如断裂、蠕变、疲劳）与微观失效（如晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、辐照损伤）。重点阐述了如何通过材料的微观结构特征（晶粒尺寸、相界、缺陷密度）来预测和规避这些失效模式。例如，在航空发动机叶片的设计中，如何通过定向凝固技术来提升高温蠕变抗性。 第二章：力学性能的量化评估与预测模型 本章超越了基础的拉伸试验，深入研究了材料在动态载荷下的响应。内容涵盖了疲劳寿命预测的统计模型（如S-N曲线的建立与修正、Basquin方程的应用），冲击韧性的敏感性分析（如夏比V型缺口试验在不同温度下的数据解释），以及断裂韧性（$K_{IC}$）在存在裂纹时的工程应用。此外，详细讨论了超高强度钢、复合材料以及新型增材制造材料的非线性力学行为建模，强调了有限元分析（FEA）在验证材料参数真实性中的关键作用。特别关注了材料的粘塑性本征行为。 第三章：功能性材料的集成与多场耦合效应 现代机械往往是机电一体化或热机一体化的产物，对材料的非机械性能提出了更高要求。本章分析了电磁屏蔽材料、压电材料、热电材料（用于能量收集）以及形状记忆合金（SMA）在驱动与传感中的应用。核心内容在于多物理场耦合分析，例如，在电机设计中，如何平衡磁导率、导电性和机械强度；在热交换器中，如何优化材料的热膨胀系数以减少热应力集中。 第二部分：先进制造工艺对材料微观结构的影响 第四章：传统成形工艺的冶金学控制 本章回顾了铸造、锻造和轧制等传统工艺如何塑造材料的内部组织。重点讨论了晶粒细化技术（如快速凝固、微合金化）对提高材料韧性和强度的机制。在锻造过程中，如何通过优化变形路径和温度梯度，控制材料内部的流线，以确保关键受力部件（如轴类零件）的强度方向性。对热处理工艺（如淬火、回火、渗碳、氮化）的相变动力学进行了深入剖析，解释了不同热处理曲线对最终硬度、残留应力分布的影响。 第五章：增材制造（AM）中的材料-工艺-结构一体化 增材制造技术对材料科学带来了革命性的挑战与机遇。本章详细分析了选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等技术中，材料的快速加热与冷却速率对凝固组织的影响，导致的气孔、未熔合、枝晶间偏析等缺陷的形成机理。内容涵盖了粉末特性（流动性、球形度）对成形质量的决定性作用，以及后处理（如热等静压HIP）在消除内部缺陷和恢复机械性能中的必要性。特别关注了异种材料的梯度结合技术。 第六章：表面工程与防护技术 机械部件的失效往往始于表面。本章系统介绍了提高表面耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性的表面改性技术。内容包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）中薄膜的结构设计（如梯度涂层、多层纳米复合膜）。此外，深入探讨了通过喷丸强化、激光冲击强化等方式在材料表面引入高压缩残余应力的机理，以及如何利用这些技术有效抑制接触疲劳和应力腐蚀。 第三部分：面向生命周期与可持续性的决策支持 第七章：可靠性工程与寿命预测的材料基础 本章将材料属性与整个产品生命周期管理（PLM）相结合。强调了材料老化过程的物理化学模型，包括氧化动力学、氢脆敏感性评估以及辐射损伤累积模型。讨论了如何利用加速腐蚀试验数据，通过阿伦尼乌斯（Arrhenius）方程等方法外推材料在实际服役条件下的寿命，从而制定合理的维护和更换周期。 第八章：成本效益分析与材料替代策略 在工程实践中，材料选择是性能、工艺难度和成本三者间的权衡。本章提供了一套系统的成本建模方法，将原材料成本、加工能耗、工具磨损以及废品率纳入总制造成本。详细分析了高性能合金（如镍基高温合金）在关键部件中的“价值工程”应用，并探讨了在满足性能基线的前提下，如何通过材料替代（如从锻钢到高强度铝合金）实现轻量化和成本节约的优化路径。 第九章：可持续性、回收与循环经济中的材料管理 面向未来，材料的选择必须考虑其环境足迹。本章讨论了材料的“摇篮到坟墓”分析，重点关注材料的能量密度（Eroding Energy）和碳排放强度。分析了稀有金属（如稀土元素）的供应链风险，并介绍了如何设计易于拆解和回收的连接件和结构，推动机械产品向闭环循环经济过渡。 本书旨在为机械工程师、材料科学家以及从事先进制造技术研究的人员提供一个全面、深入、且极具实践指导意义的参考资料，帮助读者从本征材料属性出发，驾驭复杂制造工艺，最终实现高性能、高可靠性和高经济性的产品设计目标。

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