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出版者:

作者:Siciliano, P. (EDT)/ Capone, S. (EDT)/ Di Natale, C. (EDT)/ D'Amico, A. (EDT)

出品人:

页数:404

译者:

出版时间:

价格:166

装帧:

isbn号码:9789812793386

丛书系列:

图书标签:

• 传感器
• 微系统
• MEMS
• 微电子机械系统
• 传感器技术
• 微纳技术
• 集成电路
• 电子工程
• 物理学
• 工程学

精密制造与先进材料：微观世界的宏大叙事 图书名称：精密制造与先进材料：微观世界的宏大叙事 作者：[此处留空，作为虚构图书] 内容简介 本书旨在为读者构建一幅关于现代工业基石——精密制造技术与尖端材料科学的宏大图景。我们不再将制造视为简单的加工过程，而是将其视为一门涉及物理学、化学、材料学和信息技术的交叉学科，是实现复杂功能和突破技术瓶颈的关键。全书内容严谨且深入，力求在理论深度与工程实践之间搭建起一座坚实的桥梁，引导读者领略微观结构如何决定宏观性能，以及如何通过精密的控制手段将设计蓝图转化为触手可及的实体。 第一篇：基础理论与微观结构调控 本篇聚焦于精密制造的物理学基础和材料科学的核心原理。我们首先探讨材料本构关系的建立，深入分析金属、陶瓷、聚合物乃至复合材料在应力、温度和环境因子作用下的非线性响应。区别于传统力学，本书侧重于多尺度建模，从原子尺度的缺陷演化到晶粒尺度的塑性流动，阐述如何通过热力学驱动力来预测和调控材料的微观组织结构。 重点章节将详细阐述晶体塑性与断裂韧性。我们分析位错的运动机制、孪晶的形成及其对材料强度的影响，同时引入梯度结构材料的概念。梯度材料因其内部性能的连续变化，在抗疲劳和抗冲击方面展现出独特的优势。书中通过详尽的数学推导和实验数据佐证，展示了如何设计梯度分布曲线以优化材料的力学性能，使其能更好地适应复杂载荷工况。 此外，本篇还专门开辟章节讨论表面工程。表面的微观形貌和化学成分是决定摩擦、磨损和腐蚀性能的关键。内容涵盖了先进的薄膜沉积技术（如原子层沉积ALD、磁控溅射PVD），以及表面改性技术（如激光熔覆、离子注入）。这些技术不再是简单的涂覆，而是实现功能集成和界面优化的高级手段。 第二篇：超精密加工工艺与误差理论 进入工程实践领域，本书的核心在于解析如何实现亚微米乃至纳米级的加工精度。我们摒弃对传统车、铣、磨等宏观加工方法的简单描述，转而聚焦于超精密加工的物理机制和误差源的精确控制。 在光学与微电子制造的背景下，光刻技术的物理极限被深入探讨。内容包括先进的光刻胶化学原理、掩模对准的误差分析、以及EUV（极紫外光刻）技术中的光学系统设计挑战。我们详细分析了衍射效应、光刻胶的化学放大机制以及随机缺陷的统计控制。 对于非对称和复杂曲面的加工，本书重点介绍了超精密磨削与抛光技术。这不仅涉及砂轮的材料选择和修整，更关注加工过程中产生的热影响区（HAZ）对工件性能的影响。我们引入了热力耦合仿真模型，用于预测加工热量在工件内部的瞬时分布，指导冷却策略和进给速率的设定。 更前沿的部分涉及增材制造（Additive Manufacturing, AM）的精度控制。区别于传统的熔融沉积或粉末床熔融，本书侧重于高精度光聚合和定向能量沉积（Directed Energy Deposition, DED）。重点分析了“近成形”的概念，即如何通过优化激光功率、扫描速度和粉末粒径分布，在制造过程中实时修正和控制残余应力和内部孔隙率，以确保最终部件的几何精度和微观组织均匀性。 第三篇：先进检测与质量保证体系 精密制造的成功离不开精确的测量和反馈。本篇构建了一套全流程的质量保证框架，将计量学提升至与制造工艺同等重要的地位。 我们详尽考察了非接触式三维形貌测量技术。包括相移式干涉仪、激光共聚焦显微镜和结构光扫描技术。针对高精度表面，我们引入了傅里叶光学变换的原理，用于分析和量化表面的粗糙度参数（如Ra, Rq, Rku等），并讨论了测量不确定度的量化与传播，这是实现可追溯性的关键。 在材料内部缺陷的无损检测方面，本书深入探讨了超声波相控阵检测（Phased Array UT）和高分辨率X射线层析成像（X-ray Tomography）的应用。这些技术能够穿透材料，重建内部孔隙、裂纹和包裹体的三维分布图。书中提供了具体的信号处理算法，用以区分金属基体中的气孔和未熔合线。 最后，本书将制造过程中的智能反馈系统作为重点。这包括在线监测传感器（如利用电阻抗谱分析化学浴液的稳定性，或利用声发射信号判断微小裂纹的萌生）与数字孪生（Digital Twin）模型的集成。通过实时数据驱动的修正，实现从“事后检验”到“过程控制”的转变，确保批量生产的一致性。 总结 《精密制造与先进材料：微观世界的宏大叙事》是一部面向高年级本科生、研究生以及工程技术人员的深度参考书。它拒绝肤浅的描述，深入材料的本质和工艺的机理，旨在培养读者一种“从原子到系统”的整体思维能力，为应对未来更苛刻的工程挑战提供坚实的理论与技术储备。本书内容环环相扣，结构清晰，是理解现代高端制造业复杂性的必备读物。

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