Micromachining of Engineering Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:McGeough, Joseph 编

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:2001-11

价格:$ 256.45

装帧:

isbn号码:9780824706449

丛书系列:

图书标签:

• Micromachining
• Engineering Materials
• Microfabrication
• MEMS
• Precision Engineering
• Materials Science
• Manufacturing
• Surface Engineering
• Microtechnology
• Nanotechnology

新视野：材料科学与精密制造的交叉探索 本书简介 本书深入探讨了当代材料科学与精密制造领域的前沿进展与核心挑战，聚焦于新型功能材料的制备、微观结构调控及其在高端技术中的应用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到尖端实验技术的广泛范畴，旨在为研究人员、工程师和高年级学生提供一份详尽且具有启发性的参考资料。 第一部分：先进功能材料的结构与性能 本部分首先对当前工程应用中至关重要的几类功能材料进行了系统梳理，包括高熵合金（HEA）、纳米晶体材料以及智能响应性聚合物。 第一章：高熵合金的相稳定性与塑性行为 本章详细剖析了高熵合金的复杂晶体结构和热力学稳定性。我们超越了传统的单组元或双组元合金概念，着重探讨了五种以上元素共存体系中的构型熵效应（Configurational Entropy Effect）如何影响其居里温度、马氏体转变点以及室温下的初始屈服强度。章节重点讨论了通过快速凝固（如机械合金化和激光熔覆）制备出的非平衡态高熵合金，分析了其内部的短程有序（Short-Range Order, SRO）和中程有序（Medium-Range Order, MRO）结构如何支配材料的蠕变性能和抗辐照损伤能力。此外，还引入了基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法，用以预测不同元素配比下合金的弹性模量和界面能。具体案例分析了CrMnFeCoNi合金在极端温度下的变形机制，对比了其与传统镍基高温合金在疲劳寿命上的差异。 第二章：纳米晶体材料的 Hall-Petch 关系修正与尺寸效应 纳米晶体材料因其极高的比表面积和独特的晶界结构，展现出超越块体材料的力学性能。本章深入研究了材料尺寸从微米尺度向纳米尺度过渡时，传统Hall-Petch方程失效的临界晶粒尺寸（Critical Grain Size）。我们考察了在极小晶粒尺寸下，材料变形机制从位错运动主导转向晶界滑移、晶界扩散甚至晶界断裂主导的转变过程。通过透射电子显微镜（TEM）高分辨成像技术捕捉到的非平衡态晶界结构，如孪晶界和堆垛层错，被量化分析其对硬度和韧性平衡的贡献。特别关注了在超细化处理过程中引入的残余应力场如何影响材料的电学特性，例如在薄膜器件中的应用潜力。 第三章：智能聚合物的刺激响应性机制 本章聚焦于能够对外界环境变化（如温度、pH值、光照或电场）做出可逆响应的动态材料。内容详细阐述了交联密度、嵌段共聚物的微相分离结构对响应速率和幅度（Swelling Ratio/Shrinking Degree）的影响。通过动态机械分析（DMA）和原子力显微镜（AFM）的协同研究，揭示了从物理交联到化学交联体系中，能量耗散机制的差异。章节着重介绍了用于药物缓释和自修复涂层领域的响应性水凝胶，并探讨了如何利用光刻技术在聚合物基底上精确构筑微流控通道，以控制响应性材料的梯度分布。 第二部分：精密制造工艺的物理基础与过程控制 本部分从工艺物理的角度审视了现代制造技术中关键环节的能量传递、物质转移和界面控制。 第四章：激光烧结中的熔池动力学与残余应力分析 本章重点分析了选择性激光烧结（SLS）和选择性激光熔化（SLM）过程中，高能激光束与粉末床的相互作用机理。通过建立瞬态热传导模型，精确模拟了熔池的深度、宽度、冷却速率（Cooling Rate）以及固化前端的形核行为。着重探讨了高冷却速率下材料的枝晶生长形态和微孔隙的形成机制，特别是与气体捕获和再熔化过程的相关性。此外，本章详细阐述了激光扫描轨迹和扫描策略（如跳步、栅格化）如何影响最终部件的残余应力分布和几何精度。我们运用X射线衍射（XRD）的残余应力测试技术，对增材制造件的表面和内部应力场进行了三维重建和评估。 第五章：超精密表面加工中的非接触测量与磨损模型 本章转向传统减材制造的精度极限。在超精密研磨和抛光过程中，刀具与工件之间的接触状态、润滑剂的流变特性以及磨粒的随机性是决定表面粗糙度（$R_a$, $R_q$）的关键因素。本章深入研究了基于光学干涉（如白光干涉）和共聚焦显微镜的非接触式表面形貌测量技术，并探讨了如何从海量的形貌数据中提取出具有统计学意义的表面纹理参数。在磨损模型方面，本章引入了基于接触力学（如Hertz接触理论的修正版）的磨损速率方程，并将其与材料的微观硬度梯度相关联，以预测在低速精密加工中可能发生的粘着磨损和三体磨损。 第六章：薄膜沉积中的等离子体化学与界面能控制 本章关注原子层沉积（ALD）和磁控溅射（Sputtering）等关键薄膜技术。在ALD方面，详细阐述了表面饱和度、脉冲时间控制对薄膜厚度均匀性和一步循环（Self-limiting Reaction）的必要性。通过质谱分析（Mass Spectrometry）技术，追踪了前驱体分子在衬底表面的吸附、反应和脱附过程的动力学参数。在溅射方面，本章分析了高能离子轰击对薄膜内部的微结构演变（如应力诱导的晶粒重构）的影响。本部分的核心在于如何通过精确控制等离子体中的离子能量和角度，实现对薄膜与基底之间界面能的调控，从而优化薄膜的附着力（Adhesion Strength）和电学性能的稳定性。 第三部分：先进表征技术与计算模拟的融合 本部分强调了现代材料研究中实验观测与计算预测的相互印证。 第七章：同步辐射光源在材料结构分析中的应用 本章介绍了同步辐射（Synchrotron Radiation）技术在揭示材料微观结构方面的独特优势，特别是在高通量、高灵敏度的原位（In-situ）实验中。内容涵盖了高能X射线衍射（High-Energy X-ray Diffraction, HEXRD）对高压下材料相变的实时监测，以及X射线吸收精细结构谱（XAFS）对局部电子态和化学键环境的敏感探测。通过案例研究，展示了如何利用同步辐射的小束斑特性，对单个晶粒在受力过程中的应变梯度进行成像，为理解材料的塑性启动机制提供了微观证据。 第八章：分子动力学模拟在界面扩散与缺陷迁移中的应用 本章聚焦于利用分子动力学（MD）模拟来研究那些难以通过实验直接观测的原子尺度现象。模拟部分详细介绍了如何构建精确的原子间势函数（Interatomic Potential），以准确描述金属、陶瓷或聚合物体系中的相互作用力。重点案例包括模拟晶界处的扩散系数随温度的变化规律，以及在电化学界面上锂离子或氧空位在固态电解质中的迁移势垒。MD模拟的结果被用于指导实验设计，例如优化薄膜沉积时的基底温度，以促进缺陷的消除和晶粒的优化生长。 结语 本书最后总结了跨学科研究的未来趋势，强调材料的“设计”能力正日益依赖于计算模型与先进表征的紧密结合。对这些先进材料和精密工艺的深刻理解，是推动下一代能源存储、生物医学工程和微电子技术发展的关键驱动力。

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读完这本书，我仿佛置身于一个微观的工坊，手中握着各种神奇的工具，可以随意塑造微米乃至纳米级的物质形态。它所涵盖的微加工技术，其广度和深度都令我印象深刻。从传统的机械微加工，到新兴的光学、电子束、等离子体及化学微加工，这本书都给予了详尽的阐述。我尤其对书中关于“微观形变控制”的章节印象深刻，它详细分析了在微观尺度下，材料所表现出的宏观尺度难以理解的形变机制，以及如何通过调整加工参数来精确控制这种形变，从而实现所需的微结构。这种对细节的关注，对于那些追求极致精度的工程师来说，无疑是福音。书中还探讨了微加工过程中的表面效应，例如表面张力、吸附、氧化等，这些看似微小的因素，却可能对最终的加工结果产生决定性的影响。这本书提供了一种全新的视角，让我能够以更审慎的态度去对待每一个微加工的步骤，从而最大程度地提升加工的可靠性和一致性。

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在浩瀚的科技文献海洋中，一本好的书籍能够指引方向，激发灵感。而这本书，正是我近期寻觅已久的那一本。它并非仅仅是一本技术手册，更像是一部微观工程的百科全书，系统地梳理了工程材料微加工的各个方面。我喜欢它循序渐进的讲解方式，从基础理论到具体应用，层层递进，让读者能够逐步建立起对微加工技术的全面认知。书中对于各种微加工技术的优缺点、适用范围以及工艺流程的清晰界定，为我在面对复杂工程问题时提供了明确的决策依据。我特别关注了关于“微结构设计与制造”的章节，它不仅介绍了各种微结构的类型和功能，更重要的是，它阐述了如何根据材料特性和应用需求，选择最适合的微加工技术来实现这些微结构。这种将设计与制造紧密结合的理念，是这本书最闪光的地方之一。它鼓励读者跳出固有的思维模式，以更具创造力的方式去探索微观世界的无限可能。

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这本书给我最直观的感受是，它像一位经验丰富的工匠，耐心地向你展示如何用最精巧的工具，去雕琢最细微的痕迹。我特别欣赏书中那些丰富的案例分析，它们不仅仅是冰冷的理论公式，而是将抽象的概念具象化，让我看到了微加工技术在实际工程应用中的强大力量。从航空航天领域的微型传感器制造，到生物医学领域的微流控芯片设计，再到电子行业的超大规模集成电路加工，书中涉及的每一个应用场景都极具代表性。例如，在讲述聚焦离子束（FIB）微加工时，它不仅仅介绍了FIB的聚焦和扫描原理，更是通过一个实际的案例，展示了如何利用FIB在材料表面刻蚀出纳米级的图案，以及如何通过这种方法进行材料的局部改性。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让我能够更深刻地理解每一种微加工技术的优势和局限性，从而更好地将其应用到我的研究项目中。我坚信，这本书将成为我未来工作中不可或缺的参考指南。

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这本书的出现，无疑让那些对微观世界充满好奇，渴望驾驭微米级精度加工技术的研究者和工程师们眼前一亮。我在翻阅它的目录时，就已经被其中涉及的多种微细加工技术深深吸引。从激光微加工的精雕细琢，到电化学加工的细致入微，再到机械微加工的坚实基础，这本书仿佛将一个微观的加工奇迹展现在我眼前。它不仅仅是罗列了各种技术，更重要的是，它深入浅出地剖析了每种技术的工作原理，探讨了其在不同材料上的适用性，以及在精度、效率、成本等方面的权衡。对于我这样正在进行某项精密器件研发的工程师来说，书中关于材料特性与加工工艺相互影响的分析，提供了宝贵的参考。我尤其关注那些关于超精密加工的章节，它们详细阐述了如何克服表面粗糙度、形变等微观层面的挑战，这对于我正在攻克的微流控芯片制造难题，无疑是极具启发性的。同时，书中对各种加工参数的优化建议，以及对潜在缺陷的预判和规避方法，也为我提供了实操层面的指导。这本书的理论深度和实践指导性兼备，让人在阅读中不仅增长了知识，更能点燃创新灵感。

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当我第一次接触这本书时，我并没有立刻被它的技术细节所吸引，反而更被它所描绘的“工程材料微观加工”这一宏大命题所触动。这本书并非仅仅停留在机械的、物理的加工层面，它更深入地探讨了材料本身的微观结构、晶格特性、表面化学性质，以及这些因素如何与不同的微加工手段相互作用。比如，它在阐述等离子体微加工时，不仅仅介绍了等离子体产生的原理和射流的控制，更是花了大量篇幅去分析等离子体与陶瓷、金属、半导体等不同材料表面发生的化学反应，以及这些反应如何影响最终的加工精度和表面质量。这种跨学科的视角，对于我这样背景的研究者来说，尤其珍贵。它让我意识到，在进行微观加工时，不能孤立地看待加工工具和工艺，更需要深刻理解材料本身的“语言”。书中对不同材料在微观形变、热效应、化学腐蚀等方面的响应差异的详细分析，为我选择最合适的加工方法提供了坚实的理论基础，避免了盲目尝试带来的时间和资源的浪费。我期待它能为我的工作带来更具前瞻性的解决方案。

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