具体描述
《现代金属材料性能与应用技术手册》 内容概述： 本书是一本面向金属材料工程师、研究人员以及相关行业技术人员的综合性参考工具书。全书内容紧密围绕现代金属材料的科学基础、性能表征、先进加工技术、腐蚀防护与失效分析，以及新兴应用领域展开，力求全面、深入地覆盖当前金属材料领域的前沿知识与实用技术。本书旨在为读者提供从微观结构到宏观性能的完整知识体系，并指导其实际工程应用。 第一部分：金属材料科学基础 本部分系统回顾了金属材料的基本理论，重点阐述了原子结构、晶体学、相图原理及其在材料设计中的应用。 1. 晶体结构与缺陷理论： 深入分析了体心立方、面心立方及密排六方结构的特点，详细讨论了点缺陷、位错和晶界等线缺陷和面缺陷对材料力学性能的根本影响。着重介绍了位错运动、交互作用及其在塑性变形中的角色。 2. 相变原理与热力学： 阐述了固态相变的热力学基础、驱动力以及动力学过程。详细讲解了扩散机制、形核与长大理论，并结合实例分析了合金中固溶、析出、共晶和共析等关键相变过程。 3. 合金化原理与微观结构控制： 探讨了合金中添加不同元素（如过渡族元素、稀土元素）对基体结构、晶粒尺寸和强化相形成的影响。内容涵盖固溶强化、晶界强化、第二相强化和形变强化等多种强化机制的定量描述。 第二部分：先进金属材料的分类与性能 本部分聚焦于当代工业和高技术领域广泛应用的各类先进金属材料，详细介绍其组织特点和关键性能指标。 1. 高性能钢铁材料： 涵盖了超高强度钢、先进高强韧钢（AHSS，如DP钢、TRIP钢）、电磁纯铁、以及耐热耐候钢的冶金基础、热加工特性和典型应用场景。特别关注了贝氏体钢和马氏体时效钢的性能调控。 2. 特种铝及镁合金： 详细介绍了2xxx、5xxx、6xxx和7xxx系铝合金的强化机制、焊接性能及抗疲劳特性。对于轻量化趋势下的先进镁合金，深入分析了其常温及高温下的力学性能、阻尼特性以及铸造与挤压工艺。 3. 先进钛合金与高温镍基/钴基合金： 钛合金部分侧重于α+β、近β以及全β合金的组织稳定性、生物相容性和焊接性。高温合金部分则重点剖析了定向凝固、单晶技术在提高蠕变抗力上的作用，以及其在航空发动机叶片中的应用要求。 4. 功能性与难熔金属材料： 涉及形状记忆合金（如NiTi）、磁性材料（如NdFeB、软磁铁氧体）、以及用于极端环境的钨、钼、铌等难熔金属材料的制备与性能。 第三部分：材料性能的测试与表征技术 本部分系统介绍了现代金属材料性能评价的标准方法和先进的表征技术，是理解材料“好坏”的关键技术支撑。 1. 力学性能测试： 详细规范了拉伸、压缩、弯曲、冲击（如夏比V型缺口试验）、硬度（洛氏、维氏、努氏）、疲劳（低周、高周）和蠕变性能的测试标准、数据处理与结果分析。强调了应力集中、断裂韧性（KIC, J积分）的测量与应用。 2. 组织结构分析： 涵盖了光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）及其配套的能谱分析（EDS）、背散射电子衍射（EBSD）在晶粒尺寸、取向、相分布分析中的应用。透射电子显微镜（TEM）部分侧重于高分辨率成像和选区电子衍射（SAED）在亚纳米尺度缺陷分析中的作用。 3. 物性与环境响应测试： 讲解了热分析技术（DSC, TGA）在确定相变温度和热稳定性的应用，以及电学、磁学性能的测量方法。环境腐蚀测试部分包括盐雾试验、电化学阻抗谱（EIS）和氢脆敏感性测试。 第四部分：金属材料的加工工艺与成形技术 本部分探讨了从原材料到最终产品的关键加工环节，侧重于如何通过工艺控制实现组织和性能的优化。 1. 铸造技术： 比较了砂型铸造、压力铸造、离心铸造等工艺的特点。深入探讨了金属液的充填、凝固过程的模拟预测，以及如何通过优化浇注系统控制铸件的缩孔、气孔和枝晶偏析。 2. 塑性加工： 详细分析了轧制、锻造、挤压、拉拔过程中的金属流动规律、应力状态与加工硬化。阐述了冷加工和温加工对晶粒细化、织构形成及其对后续性能（如各向异性）的影响。 3. 连接技术： 涵盖了熔焊（TIG, MIG, 激光焊）、固态连接（搅拌摩擦焊）和钎焊技术。重点分析了焊接热影响区（HAZ）的组织演变、残余应力和脆性相的形成与控制。 4. 增材制造（3D打印）： 介绍了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等金属增材制造技术在制备复杂结构件中的优势与挑战，包括粉末特性、熔池动力学及成形件的残余应力与致密度控制。 第五部分：金属材料的腐蚀防护与失效分析 本部分是面向实际工程应用的关键模块，旨在帮助工程师识别腐蚀机理、预防失效，并进行科学的失效诊断。 1. 腐蚀机理与类型： 全面阐述了电化学腐蚀理论，重点分析了均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）、腐蚀疲劳和氢致脆化等复杂腐蚀形式的发生条件和控制方法。 2. 腐蚀防护技术： 详细介绍了阴极保护、牺牲阳极保护、表面涂层技术（油漆、电镀、热浸镀）和缓蚀剂的应用。对于先进材料，探讨了钝化处理和表面改性技术的效果。 3. 金属材料失效分析： 提供了系统化的失效分析流程，从宏观检查到微观断口分析。通过大量工程案例，讲解如何利用断口形貌（韧性、脆性、疲劳、蠕变断口）来确定失效模式和主要原因，并提出预防措施。 本书图表丰富，数据翔实，理论深度适中，兼具科学性和工程指导性，是金属材料领域专业人士案头必备的参考典籍。
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