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出版者:中国水利水电出版社

作者:方大千

出品人:

页数:414

译者:

出版时间:2004-3

价格:29.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787508419077

丛书系列:

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现代工程材料性能与应用指南 第一章 材料科学基础与分类 1.1 材料的本质与宏观属性 材料是构成自然界和人造物体的基本单元。本章首先深入探讨材料的微观结构，包括晶体结构、晶格缺陷以及原子间的结合力，这些是决定材料宏观性能的根本原因。我们将详细解析材料的主要宏观性能指标，如力学性能（强度、硬度、韧性、疲劳极限）、物理性能（密度、热导率、电导率、磁导率）以及化学性能（耐腐蚀性、抗氧化性）。理解这些基础属性之间的相互制约和转化关系，是后续材料选择与应用的基础。 1.2 工程材料的分类体系 工程材料通常被划分为四大基本类别：金属材料、无机非金属材料、高分子材料以及复合材料。 1.2.1 金属材料 金属材料因其优异的导电性、导热性、延展性以及相对较高的强度而被广泛应用。本节将重点介绍黑色金属（如各种铸铁和钢材）和有色金属（如铝、铜、钛及其合金）的组织结构特点、热处理工艺对性能的影响。特别关注高性能合金的开发，例如高温镍基合金在航空航天领域的应用，以及轻质高强的镁合金在汽车工业中的潜力。 1.2.2 无机非金属材料 这类材料通常具有优异的耐高温、耐腐蚀和绝缘性能。内容涵盖陶瓷材料（结构陶瓷如氮化硅、碳化硅，功能陶瓷如压电陶瓷、铁氧体）、玻璃材料（硅酸盐玻璃、特种玻璃）以及水泥基材料（混凝土、砂浆）的制造工艺、微观缺陷控制及其在极端环境下的行为表现。 1.2.3 高分子材料 高分子材料，即塑料、橡胶和纤维，因其轻质、易加工和可设计性强而成为现代工业不可或缺的一部分。本章将分析热塑性塑料（如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯）和热固性塑料（如环氧树脂、酚醛树脂）的分子链结构、结晶度与玻璃化转变温度（Tg）的关系。深入探讨增塑剂、稳定剂、增强纤维等添加剂对材料力学和老化性能的影响。 1.2.4 复合材料 复合材料是将两种或两种以上性能互补的材料结合而成的材料体系，旨在实现单相材料无法达到的综合性能。重点介绍纤维增强复合材料（如玻璃纤维/环氧树脂、碳纤维/树脂基体）的界面粘接技术、层合结构设计原则，以及颗粒增强和夹层结构复合材料的应用案例。 第二章 材料的力学行为分析 2.1 静态力学性能测试与评估 本章详细阐述了材料在静态载荷下的响应机制。内容包括：拉伸试验（屈服强度、抗拉强度、延伸率的精确测定）、压缩试验、弯曲试验（挠度与抗弯强度）。特别关注硬度测试（布氏、洛氏、维氏硬度）与拉伸性能之间的经验关联。对于脆性材料和高分子材料，塑性变形的界限和断裂韧性的意义是分析的重点。 2.2 动态与循环载荷下的材料响应 工程结构通常承受交变载荷，因此材料的动态性能至关重要。 2.2.1 疲劳与断裂力学 疲劳是导致结构失效的主要原因之一。本节深入探讨S-N曲线的构建与应用，分析低周疲劳与高周疲劳的差异。引入线性断裂力学（Linear Elastic Fracture Mechanics, LEFM）的基本概念，如应力强度因子（K）、断裂韧性（KIC），以及裂纹扩展的判据。对于涉及塑性变形的断裂问题，将介绍弹塑性断裂力学的初步方法。 2.2.2 蠕变与应力松弛 蠕变（Creep）是材料在恒定载荷和较高温度下随时间发生的塑性变形。分析蠕变过程的三个阶段（暂态、稳态、加速期），以及确定材料的持久强度和蠕变寿命。应力松弛现象则集中在高分子材料和密封件的应用中进行讨论。 2.3 材料的失效模式与预防 本章分析了工程实践中最常见的几种失效模式：脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂以及腐蚀引起的失效。通过对失效断口的微观形貌分析（如扫描电镜SEM观察），反演确定失效发生的根本原因，并提出相应的材料选择、设计优化和制造工艺控制建议，以提高结构的安全性和使用寿命。 第三章 材料的环境适应性与防护 3.1 金属的腐蚀机理与电化学基础 腐蚀是工程材料面临的严峻挑战。首先阐述电化学腐蚀的基本原理，包括阳极反应和阴极反应。重点分析常见的腐蚀类型：均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）以及晶间腐蚀。理解这些腐蚀过程的驱动力是选择防护策略的前提。 3.2 腐蚀防护技术 本节聚焦于工程上常用的金属防腐蚀技术： 牺牲阳极保护与外加电流保护： 适用于管道、水下结构。 表面转化膜处理： 如磷化、钝化处理。 涂层与衬里技术： 油漆、聚合物涂层、搪瓷涂层的选择与应用标准。 材料选择： 在特定腐蚀介质中选择耐腐蚀合金（如双相不锈钢、镍基合金）。 3.3 材料的热稳定性和抗氧化性 针对高温应用，如燃气轮机叶片和热交换器，材料必须具备优异的热稳定性和抗氧化性。本章分析高温氧化动力学、氧化膜的形成与剥落机制。讨论如何通过添加铬、铝等元素，或采用热障涂层（TBCs）技术来增强材料在高温氧化和热循环环境下的长期服役能力。 第四章 先进功能材料与可持续性发展 4.1 电子与磁性材料概述 随着信息技术的发展，对具有特定电学和磁学性能的材料的需求日益增长。本章介绍半导体材料（如硅、砷化镓）的能带结构和掺杂技术；探讨铁磁性材料（如软磁材料用于变压器铁芯，硬磁材料用于永磁体）的磁滞回线特性及其在传感器和储能设备中的应用。 4.2 智能与仿生材料的兴起 关注材料科学的前沿领域，如形状记忆合金（SMA）——分析其马氏体相变和热弹性回复机制；压电/焦电材料在能量采集和传感中的潜力；以及自修复材料（Self-healing materials）在提高结构耐久性方面的最新进展。 4.3 材料的可持续性与循环经济 在材料设计和应用中，环境影响已成为关键考量因素。本章探讨材料的生命周期评估（LCA），包括原材料的开采、加工、使用和回收过程。重点讨论可回收材料的设计原则（Design for Recycling），生物基和可降解高分子材料的发展趋势，以及如何通过材料替代策略减少有毒有害物质的使用。 第五章 材料的加工、连接与无损检测 5.1 材料的成形与加工工艺 材料的最终性能高度依赖于其加工过程。本章涵盖金属的塑性加工（锻造、轧制、挤压）对晶粒细化和性能提升的作用。对于高分子材料，讨论注塑、挤出、吹塑等成型工艺的参数控制。对陶瓷材料的粉末冶金和烧结过程的致密度控制进行详细分析。 5.2 工程连接技术 在复杂结构中，材料的连接是不可避免的环节。本节对比分析不同连接方法的优缺点： 焊接： 熔焊、固态焊（如摩擦搅拌焊）的热影响区（HAZ）的微观组织变化和性能退化。 胶接： 结构胶粘剂的固化机制、界面应力分布及环境耐久性。 机械连接： 螺栓连接中的预紧力控制与疲劳影响。 5.3 材料的无损检测（NDT）技术 为确保结构完整性，必须对材料内部缺陷进行检测。本章介绍主流的无损检测方法： 超声波检测（UT）： 缺陷定位与尺寸估算原理。 射线检测（RT）： 对致密性缺陷的成像能力。 渗透检测（PT）与磁粉检测（MT）： 表面裂纹的发现。 声发射（AE）： 实时监测材料在载荷下的损伤扩展过程。 总结： 本手册旨在提供一个全面且深入的工程材料知识框架，覆盖从基础理论到前沿应用、从力学性能到环境适应性的广阔领域，为工程师在材料选择、结构设计和失效分析中提供坚实的理论依据和实践指导。

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这本《高低压电器速查速算手册》简直是现场抢修的救星！我记得上次在变电站突发故障，现场乱成一锅粥，各种参数需要快速核对，那时候真希望手边有本能立刻给出答案的工具书。这手册的排版设计非常直观，我特别欣赏它那种“一页解决一个核心问题”的布局。比如，查找特定型号的断路器在不同负载下的瞬时脱扣电流设定值时，不再需要翻阅厚厚的厂家说明书或者在电脑里艰难地搜索PDF文件。那些关键的经验数据和计算公式被提炼出来，清晰地呈现在眼前，让人在紧张的环境下也能迅速抓住重点。特别提一下，它对那些看似不相关但实际应用中必须联用的参数进行了关联标注，极大地减少了信息查找的时间差。对于我们这些长期奋战在一线的工程师来说，时间就是电能，就是安全，这种效率上的提升是实实在在的。这本书不光是“速查”，它更像是一个经验丰富的导师，在你需要指导时，能立刻指出正确的方向，避免了因犹豫不决而可能造成的误判。而且，它的便携性也做得很好，不会太笨重，方便随身携带，这在户外巡检或者进入受限空间作业时尤为重要。

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从纯粹的收藏和学习角度来看，《高低压电器速查速算手册》的价值被严重低估了。我过去也收集了不少相关的工具书，但大多在几年后就会因为技术更新或标准修订而束之高阁。这本书最吸引我的地方在于它对经典和基础原理的坚守与现代实践的有机结合。例如，在处理电机启动电流和电网谐波抑制的相关章节，它不仅收录了最新的功率半导体器件应用数据，同时也保留了对传统接触器和热继电器选型时的核心考量因素。这种跨越时代的知识承载能力，使得它不易被快速迭代的技术潮流所淘汰。我发现，很多时候，基础理论的快速复习和对特定元件的性能边界的快速确认，远比掌握最新的花哨软件操作更重要。这本手册就像是电气工程师的“肌肉记忆库”，当你大脑短路或思维疲劳时，它能迅速提供一个可靠的参考点。它的装帧质量也体现了出版方的专业性，纸张的质感和印刷的清晰度，让长时间阅读也不会产生强烈的视觉疲劳，这在需要长时间伏案工作的技术人员眼中，是一个不可忽视的细节。

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我是一个刚毕业不久的电气工程师，刚接触到高低压配电系统设计时，光是那些复杂的继电保护定值计算就让我头疼不已。市面上很多参考书讲的理论很透彻，但对于实际工程中的“四舍五入”和经验系数的取值却含糊其辞，导致我画出的图纸总是在审核阶段被要求反复修改。然而，这本手册给我的感觉完全不同，它更像是一本“工程实践宝典”。它没有过多地纠缠于深奥的物理原理，而是聚焦于“怎么做”和“这样做对不对”。我尤其喜欢它对不同国家标准或行业规范下参数差异的对比分析部分，虽然篇幅不长，但却是区分专业与业余的关键。比如，在计算电缆载流量时，它清晰地列出了环境温度、敷设方式、相邻电缆数量对修正系数的影响，并直接提供了查表后的结果范围，而不是仅仅给出一个复杂的积分公式。这种务实到近乎“接地气”的编写风格，极大地增强了我对设计结果的信心。对于新手来说，它像是一位耐心的导师，手把手教你如何将理论知识转化为可以交付的工程成果，避免了“纸上谈兵”的尴尬局面。

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我曾参与过一些涉及老旧设备改造的项目，最大的痛点就是老旧图纸和现有设备参数不匹配，需要进行大量的性能估算和兼容性校验。这本书在处理这种“遗留问题”时，展现了它非凡的实用价值。它收录了大量不同年代生产的通用型高低压开关设备在不同运行条件下的性能衰减模型和保守估计值，这对于需要进行“旧替新”评估的工程师来说，简直是雪中送炭。很多标准手册只关注最新设备，但实际工作中，我们总要面对那些运行了二三十年的老伙计。这本手册仿佛兼具了历史感和前瞻性，它懂得如何用现代的计算工具去合理评估过去的技术标准。通过它提供的参数，我可以更有信心地向管理层论证设备更换的必要性或可行性，因为所有的估算都有据可查，都有明确的参考依据。它真正做到了“速查”和“速算”的完美结合，让原本耗时数日的参数比对工作，缩短到半天之内完成，这种效率的飞跃，是任何一本纯理论书籍无法比拟的。

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坦白说，很多技术手册读起来就像是在啃干涩的石头，枯燥乏味，让人望而却生畏。但是这本《高低压电器速查速算手册》在保持专业性的前提下，成功地注入了一种令人愉悦的阅读体验。它的结构设计充满了逻辑美感，每一个章节的标题都像是对读者疑问的精准回答。我注意到它在介绍常见故障排除流程时，采用了流程图和简洁的文字描述相结合的方式，而不是大段的文字堆砌。这种视觉化的引导，尤其在处理那些需要多步骤排查的复杂问题时，显得异常高效。举个例子，当一个低压开关频繁跳闸时，读者可以直接翻到相关章节，手册会引导你先检查负载侧、再检查保护设置、最后检查操作环境，每一步都有对应的快速校验参数。这种清晰的逻辑链条，极大地降低了问题解决的认知负荷。它不仅仅是一本手册，更像是一套精心设计的思维导图，帮助使用者在混乱的现场迅速建立起清晰的判断框架。

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