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页数:176

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出版时间:2008-12

价格:19.00元

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isbn号码:9787564301323

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• 金工
• 实习
• 机械制造
• 实训
• 技能
• 技术
• 工科
• 职业教育
• 动手能力
• 金属加工

铸就匠心：现代材料科学与精密制造的理论与实践探索 书籍名称：现代材料科学与精密制造 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨当代材料科学的最新进展及其在精密制造领域中的关键应用。本书的叙述逻辑清晰，内容涵盖从基础理论到前沿技术，力求构建一个理论与实践紧密结合的学习体系，帮助工程师、科研人员以及相关专业学生掌握现代制造业的核心竞争力。 全书内容共分为六大部分，共计十八章，系统地阐述了材料的微观结构、宏观性能、加工工艺的优化控制以及智能化制造的未来趋势。 --- 第一部分：先进材料的结构与性能基础 (第1章至第3章) 本部分奠定全书的理论基石，重点解析材料性能与其内部结构之间的内在联系。 第1章：晶体结构与缺陷工程 本章首先回顾了金属、陶瓷和高分子材料的晶体结构分类，包括体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方密堆积（HCP）等基础构型。随后，深入探讨了材料宏观性能受微观缺陷影响的机制，重点解析了位错理论（如刃型位错和螺型位错的运动对塑性变形的影响）、晶界扩散以及空位对材料高温蠕变性能的决定性作用。本章强调了通过控制晶体尺寸（如纳米晶材料）和晶界工程来调控材料力学性能的现代方法。 第2章：热力学与相变动力学 本章聚焦于材料科学中的能量驱动力。详细介绍了吉布斯自由能、化学势的概念，并运用相图（如二元、三元合金相图）来预测材料在不同温度和压力下的平衡状态。相变动力学部分，则着重分析了形核理论和长大机制，特别是扩散控制相变（如贝氏体转变）和无扩散相变（如马氏体转变）的动力学行为，并结合热处理工艺，阐述如何通过精确控制冷却速率来获得所需的微观组织和最终性能。 第3章：材料的力学、电学与磁学性能 本章深入剖析了材料的四大基本性能。在力学性能方面，除了传统的拉伸、压缩测试，还涵盖了疲劳断裂力学（如Paris定律的应用）、冲击韧性（如夏比V型缺口冲击试验的意义）和蠕变性能的定量分析。在电学性能上，讨论了导体的电阻率、半导体的能带结构，以及绝缘体的介电常数。磁学性能部分，则侧重于软磁材料（如铁氧体）和硬磁材料（如钕铁硼）的磁化曲线、矫顽力和磁滞回线特性，并探讨了磁致伸缩效应在传感器中的应用。 --- 第二部分：高精度材料加工工艺 (第4章至第7章) 本部分将理论知识转化为实际的制造过程，探讨如何通过先进的加工技术实现材料性能的最大化保留或主动调控。 第4章：先进塑性加工技术 本章详细介绍了现代金属材料的塑性加工方法。内容涵盖冷/热轧制、锻造、挤压等传统工艺的优化。特别关注了深冲压、旋压等复杂成形技术，以及如何通过有限元分析（FEA）模拟来预测和控制成形过程中的残余应力和微观组织演变。对于难加工材料，本章还引入了超塑性成形（SPF）和搅拌摩擦焊（FSW）等先进连接与成形技术。 第5章：切削加工的精度控制与表面完整性 本章聚焦于精密机械加工领域，重点讨论了刀具材料的选择（如硬质合金、陶瓷、金刚石涂层刀具）与切削参数（进给量、切削速度、背吃刀量）的优化。讨论了切削力、振动对加工精度的影响，并深入分析了切削过程中产生的热源及其对工件表面完整性的破坏（如热影响区、白层形成）。本章详细介绍了高精度磨削和超精密车削技术，以实现微米甚至纳米级的表面粗糙度要求。 第6章：特种加工（非传统加工） 本章系统梳理了那些无法或不适合用传统机械加工方法完成的工艺。包括电火花加工（EDM）的电极设计与脉冲参数控制；电化学加工（ECM）的电流密度与槽电压的关系；激光加工技术（如激光切割、钻孔和熔覆）对材料的热影响区控制；以及超声波加工和水刀切割在复合材料和脆性材料加工中的应用。 第7章：表面工程与强化技术 本章阐述了如何通过改变材料表面层来显著提升部件的耐磨损、耐腐蚀和抗疲劳性能。内容包括热处理工艺的深化应用（如感应淬火、渗碳、渗氮），化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）薄膜技术，以及先进的表面改性技术，如离子注入、喷丸强化和激光冲击强化。本章特别强调了涂层与基体的结合强度评价方法。 --- 第三部分：增材制造与材料设计 (第8章至第11章) 本部分紧跟当前制造业革命的浪潮，专注于增材制造（AM）的技术原理及其对材料和工艺流程的颠覆性影响。 第8章：增材制造的物理基础与粉末特性 本章详细介绍了选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等主流金属增材制造技术的物理过程。重点分析了金属粉末的球形度、粒径分布对粉末床致密性和成形质量的决定性影响。同时，探讨了激光-粉末相互作用的能量吸收与熔池形成机制。 第9章：增材制造中的缺陷控制与后处理 增材制造零件的内在缺陷（如未熔合孔隙、气孔、残余应力）是限制其可靠性的主要因素。本章深入研究了这些缺陷的成因，并提出了优化的工艺参数控制策略。详细阐述了热等静压（HIP）等后处理技术如何有效消除内部孔隙，恢复零件的力学性能，使其达到与传统铸锻件相当的可靠性水平。 第10章：功能梯度材料（FGM）的设计与制造 功能梯度材料是实现部件梯度性能的关键。本章从理论上解释了材料组分沿空间连续变化的梯度分布对热应力、机械载荷的优化分配作用。重点介绍了如何利用增材制造技术（如激光熔覆）精确控制材料成分和微结构梯度，以制造出耐热、耐磨损的复杂结构件。 第11章：计算材料学与材料基因工程 本章展望了材料研发的未来方向。介绍了密度泛函理论（DFT）在预测材料电子结构和反应活性中的应用，以及相场法在模拟复杂界面演化中的优势。同时，结合高通量计算和大数据分析，探讨了如何加速新型材料的筛选和性能预测，实现材料的“设计”而非“发现”。 --- 第四部分：精密装配与质量保证 (第12章至第14章) 高质量的制造体系不仅依赖于材料和加工，更依赖于精确的装配和可靠的质量检测。 第12章：精密连接技术 本章超越传统焊接，关注高可靠性和低应力输入的连接方法。详细介绍了激光深熔焊、电子束焊的工艺特点和热输入控制。在胶粘连接方面，探讨了结构胶的选择标准、表面预处理技术对界面强度的影响。对于异种材料连接，深入分析了扩散连接和爆炸焊接的机理。 第13章：无损检测（NDT）的原理与应用 本章系统介绍了用于评估产品内部缺陷和结构完整性的关键无损检测技术。包括超声波检测（UT）中的波形分析与缺陷定位、射线检测（RT）中的射线源选择与图像增强技术、以及涡流检测（ET）在评估表面裂纹和涂层厚度方面的应用。重点阐述了相控阵超声技术（PAUT）在复杂结构件检测中的优势。 第14章：计量学与尺寸链分析 精密制造的基石是精确的尺寸测量。本章讲解了现代计量学的基础，包括激光干涉仪、三坐标测量机（CMM）的操作与误差补偿。引入了尺寸链分析理论，用于系统评估和控制产品从毛坯到成品整个加工链条中的累积误差，确保最终装配精度满足设计要求。 --- 第五部分：智能制造与系统集成 (第15章至第16章) 本部分探讨了信息技术与先进制造的深度融合，构建面向未来的柔性制造系统。 第15章：制造过程的实时监控与反馈 本章关注于“数字孪生”在制造中的应用。探讨了如何利用内嵌式传感器（如光纤光栅传感器）对加工过程中的温度、应力、振动进行实时采集。结合先进的信号处理技术，实现了对加工状态的在线诊断和闭环控制，从而在缺陷产生前进行参数修正，确保批次产品的均一性。 第16章：人机协作与柔性生产线 本章讨论了工业机器人、协作机器人（Cobots）在精密装配和检测中的应用。重点分析了机器视觉系统在工件定位、缺陷识别中的精度提升。同时，系统介绍了柔性制造系统（FMS）的架构设计，以及如何通过制造执行系统（MES）实现订单、物料、工艺和质量数据的全流程追溯与优化调度。 --- 第六部分：前沿材料与可持续制造 (第17章至第18章) 第17章：新型功能材料的制造挑战 本章聚焦于下一代材料的产业化瓶颈。详细讨论了二维材料（如石墨烯、氮化硼）的大规模、高质量制备方法，以及记忆合金（如NiTi合金）的相变调控技术。此外，还涉及了生物医用植入材料的表面生物相容性设计与制造工艺。 第18章：绿色制造与循环经济 本章强调了制造业对环境的影响与责任。详细分析了低能耗、低污染的加工工艺改进，如干式切削、磁流变液辅助加工。重点讨论了金属材料的回收、再利用技术，包括先进的选区熔化技术在回收粉末合金制备中的应用，以及制造过程中废弃物的最小化策略。 --- 本书特点： 本书的特点在于其跨学科的整合性，它不仅深入探讨了材料科学的微观本质，更无缝对接了当代最尖端的精密加工技术和工业4.0的制造理念。大量的案例分析和工程图示穿插在理论阐述中，确保读者能够建立起从原子尺度到系统集成的完整认知框架，是深入理解和实践现代精密制造技术的权威参考资料。

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拿到《金工实习》这本书，我的第一反应是，这大概会是一本关于实用技能的书吧。我脑海中立刻联想到那些关于机械原理、材料科学的枯燥介绍，或许还有一些关于如何操作各种工具的步骤指南。我甚至开始为自己是否具备足够的“技术背景”来理解这本书而感到一丝担忧。但事实证明，我的担忧是完全多余的。这本书，真的，真的，和我想象的完全不一样。它没有那些复杂的图表，也没有令人望而生畏的技术名词。取而代之的，是一种非常优美且富有诗意的语言，它似乎在描绘一幅幅画面，而不是在传递干巴巴的知识。我感觉自己仿佛置身于一个充满烟火气的车间，空气中弥漫着金属特有的气息，耳朵里回响着机器运转的轰鸣声，眼前是那些忙碌的身影。作者仿佛是一位出色的导演，他用镜头捕捉那些最细微的情感，最动人的瞬间。他没有直接告诉你“怎么做”，而是让你去“感受”。他让你去体会，那些在看似简单的操作背后，所蕴含的智慧和心血。他让我看到了，每一次打磨，每一次切割，每一次组装，都不仅仅是一个技术动作，更是一种与材料的对话，一种对完美的追求。这本书，与其说是一本关于“金工”的书，不如说是一本关于“匠心”的书，一本关于“耐心”和“专注”的书。它让我明白，真正的工艺，不仅仅是技巧的堆砌，更是情感的投入和灵魂的注入。

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《金工实习》这本书，我得说，它完全打破了我对“实习”类书籍的刻板印象。我原本以为会是那种流水账式的记录，比如“第一天，学了什么什么；第二天，做了什么什么”，充其量加上一些技术名词解释。但这本书的叙述方式，简直像是一部微型纪录片，而且是由一个非常敏锐的观察者拍摄的。它不仅仅记录了“做了什么”，更重要的是，它深入地挖掘了“为什么这么做”以及“在这个过程中，人物的内心发生了怎样的变化”。我尤其喜欢书中对细节的捕捉，比如师傅的几句口头禅，工坊里特有的气味，工具在手中不同摩擦的声音，以及阳光透过窗户洒在金属表面的那种冷峻的光泽。这些细节被描绘得如此生动，以至于我几乎可以闻到那个环境的味道，听到那个工作场所的声音。更让我印象深刻的是，作者并没有回避实习过程中出现的困难和挫折，反而将它们作为重要的组成部分来展现。那些因为操作失误而产生的懊恼，为了解决一个技术难题而反复尝试的沮丧，甚至是与同事之间因为意见不合而产生的些许摩擦，都被毫不掩饰地呈现出来。正是这些“不完美”，让整个故事充满了真实感和人情味。这本书让我认识到，真正的学习，从来都不是一帆风顺的，而是在磕磕绊绊中，在不断的反思和调整中，逐渐成长起来的。它是一本关于韧性，关于坚持，关于在平凡的劳动中发现价值的书。

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这本《金工实习》的名字，乍一听，还以为会是一本详尽介绍金属加工工艺的书籍，比如各种切削、锻打、焊接技术的原理，或是不同金属材料的性能分析。我脑海中甚至浮现出那些齿轮、螺丝、金属零件精密的图纸，以及师傅们在车床上挥汗如雨的场景。但当我翻开这本书，却惊喜地发现，它完全不是我想象中的样子。它更像是一本关于“过程”的叙事，一本关于“成长”的日志。书中的文字，没有那些冰冷的术语，没有那些复杂的公式，取而代之的是一种朴实而真挚的记录。作者似乎在用一种非常平实的语言，讲述他在一次“金工实习”中的所见所闻所感。你能感受到字里行间流淌着的是一种对劳动的尊重，对技艺的敬畏，以及在亲身实践中，对知识理解的深化。书中描绘的那些初次接触机械工具时的笨拙，解决遇到的技术难题时的焦灼，以及最终完成作品时的喜悦，都真实得让人仿佛身临其境。它不是教你如何成为一个金工大师，而是让你体会到，在任何领域，真正的理解和掌握，往往都源于亲手去实践，去摸索，去感受。这本书给我最大的启发是，很多我们认为枯燥或者遥不可及的知识，当我们愿意放下身段，去亲身体验，去经历那个“实习”的过程，都会变得生动而有意义。它就像一面镜子，照出了我们在学习过程中可能忽略的那些最根本的东西。

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坦白说，《金工实习》这个书名，一开始让我觉得它可能有点“硬核”，可能会充斥着各种专业术语和技术图纸，不太符合我平时阅读的口味。我甚至做好了随时需要查阅字典的准备。然而，当我真正沉浸在书中的世界后，我发现自己完全被它所吸引了，而且是一种意想不到的方式。这本书，与其说是一本介绍“金工”的技能手册，不如说是一篇充满人文关怀的散文集，或者说是一部充满生活气息的短篇小说。作者的笔触非常细腻，他没有专注于那些冰冷的器械，而是将镜头对准了在这个“金工实习”过程中，所遇到的形形色色的人。他描绘了那些经验丰富、默默付出的老一辈工匠，他们的双手布满老茧，但眼神里却闪烁着智慧的光芒；他也记录了和自己一样，怀揣着好奇和些许不安的年轻人，他们在陌生的环境中跌跌撞撞地学习。书中的对话，朴实而真诚，充满了生活的智慧。有时候，几句简单的交流，却能让人感受到人与人之间最纯粹的情感联结。更重要的是，作者通过自己的观察和思考，将“金工实习”这个原本可能略显枯燥的经历，赋予了更深层次的意义。他让我们看到了，在那些看似重复而机械的劳动背后，蕴含着的是一种创造的乐趣，一种解决问题的成就感，以及一种对自身能力的探索和发掘。这本书让我重新审视了“劳动”的价值，以及在任何一种职业中，我们都能找到属于自己的闪光点。

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《金工实习》这个书名，我得说，它确实有点误导性。我一开始以为会是一本非常技术性的读物，可能会讲很多关于金属加工的原理、方法、设备等等，或许还会涉及一些行业标准或者安全规范。我甚至已经准备好要应对那些密密麻麻的专业术语和复杂的图解了。但当我翻开这本书，我才发现，它是一本关于“体验”的书，一本关于“观察”的书，一本关于“生活”的书。作者的写作风格非常独特，他没有刻意去科普那些金工的专业知识，而是用一种非常轻松、写意的方式，记录下了他在实习过程中，所观察到的一切。他关注的不是那些冰冷的数据和参数，而是发生在车间里的点点滴滴：工人们的交谈，他们的神情，他们工作的节奏，甚至是他们午餐时的闲聊。他仿佛是一个隐形的观察者，静静地记录着这个充满活力的工作场景。书中充满了对细节的描写，比如阳光如何照射在金属件上，机器运转时发出的不同声音，甚至是一些细微的手部动作。这些细节的描绘，让整个场景活了起来，让我仿佛身临其境。更让我感到惊喜的是，作者并没有将“金工实习”仅仅看作是一次学习技能的经历，而是将其视为一种与人、与环境、与自身产生连接的契机。他让我们看到了，在看似平凡的劳动中，也能找到乐趣，也能发现美，也能体会到人生的真谛。这本书，是一份关于“日常”的细腻观察，一份关于“工作”的人文关怀，一份关于“成长”的深刻体悟。

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