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出版者:第1版 (2001年8月1日)

作者:曾光廷

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2001-8-1

价格:29.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502533359

丛书系列:

图书标签:

• 材料成型
• 加工工艺
• 制造技术
• 机械工程
• 工业工程
• 设备
• 金属材料
• 塑料材料
• 复合材料
• 成型原理

深入探索材料的结构与性能：现代金属学基础 图书简介 《现代金属学基础》旨在为读者提供一个全面而深入的视角，剖析金属材料的微观结构、宏观性能及其在工程应用中的行为规律。本书不侧重于材料的成型、加工工艺或专用设备，而是将焦点完全集中于材料科学的本源——材料本身。通过严谨的理论阐述和丰富的实例分析，本书力求构建一座连接原子尺度行为与工程宏观性能之间的坚实桥梁。 第一部分：金属的晶体结构与缺陷 本书的第一部分将从最基础的层面——晶体结构——入手。我们将详细探讨金属原子如何排列成有序的晶格，重点解析面心立方（FCC）、体心立方（BCC）以及密排六方（HCP）等常见晶体结构的几何特征、密堆积方式及其对材料宏观特性的初步影响。 随后，我们将深入研究晶体结构中的晶体缺陷。缺陷是理解金属性能差异的钥匙。本书将系统地分类和分析点缺陷（如空位和间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。特别地，我们将花费大量篇章阐述位错的性质——如刃型、螺旋型位错及其运动机制（滑移与攀移）。这些微观尺度的运动如何直接控制了金属的塑性变形能力，将是本部分的核心讨论点。我们不讨论如何引入或消除这些缺陷以优化加工过程，而是专注于分析特定缺陷浓度对屈服强度、加工硬化率的本质影响。 第二部分：相图、相变与热力学基础 本部分聚焦于金属的热力学基础及其在温度和成分变化下的演变规律。我们将系统介绍相图的绘制原理、读取方法及其在确定合金稳定相和相界温度中的关键作用。例如，二元合金系统（如Fe-C、Cu-Ni）的液相线、固相线、共晶点和固溶体溶解度等概念将被详尽解释。 随后，本书将深入探讨相变动力学。相变过程（如析出、沉淀、扩散）的速度和方式决定了最终微观结构。我们将引入形核理论和长大理论，分析不同冷却速率下奥氏体在钢中的分解路径，重点关注珠光体、贝氏体和马氏体的形成机理。对于马氏体转变，本书将侧重于其无扩散、剪切型的特性，而不涉及淬火或回火的具体工艺参数设定。 热力学部分将引入吉布斯自由能的概念，用以解释相的稳定性与反应方向。我们将应用这些原理来预测在给定温度和压力下合金系统的平衡状态，从而指导材料设计，而非工艺控制。 第三部分：金属的力学性能与本征行为 本书的第三部分是关于金属宏观力学性能的深入解析，完全脱离具体的成形应力或模具设计。我们将详细考察拉伸、压缩、弯曲、扭转等基本试验，解释应力-应变曲线的物理意义。 核心内容将包括： 1. 强度与硬度： 深入探讨Hall-Petch关系，分析晶粒细化如何提高材料的屈服强度。我们将解释加工硬化（应变硬化）的本质机制——位错的不断增殖与相互缠结。 2. 韧性与脆性： 重点分析韧脆转变温度（DBTT）现象，解释体心立方金属（如低碳钢）在低温下从延性断裂转向脆性断裂的内在原因，并介绍断裂力学中基本的裂纹萌生与扩展判据（如应力强度因子$K$和断裂韧度$K_{IC}$）。 3. 疲劳与蠕变： 疲劳部分将集中于循环载荷下材料的损伤积累过程，分析S-N曲线的物理内涵，以及裂纹萌生的易发生区域（如表面或夹杂物附近）。蠕变部分将讨论高温下，材料在恒定载荷作用下随时间发生的宏观塑性变形，重点关注二次蠕变阶段的稳态速率方程，这些研究均基于材料固有的时间-温度依赖性，而非外部热加载的速率。 第四部分：金属的导电、导热与抗腐蚀性能 本部分超越了纯粹的力学范畴，探索金属在电、热及化学环境中的行为。 在电学性能方面，我们将分析电子的能带理论在金属中的应用，解释自由电子模型如何成功预测金属的良好导电性。电子散射机制（晶界、点缺陷、声子散射）对电阻率的具体影响将被量化分析。 导热性能方面，我们将区分电子热传导和晶格振动（声子）对总热导率的贡献，并分析合金化如何通过增加散射中心来降低导热系数。 关于抗腐蚀性，本书将聚焦于材料的电化学基础。我们将阐述氧化还原反应的原理，重点分析金属在电解质溶液中发生腐蚀的动力学和热力学驱动力。保护性氧化膜（如钝化层）的形成机制、其结构稳定性及其对腐蚀速率的抑制作用，将是本部分的重要内容。我们不讨论如何选择合适的防护涂层或电镀工艺，而是关注金属基体自身的电化学倾向。 总结 《现代金属学基础》是一部旨在深化读者对金属材料内在科学规律理解的专著。全书严格遵循从微观结构到宏观性能的逻辑链条，系统梳理了晶体学、热力学、相变动力学以及力学和物理性能的基础理论。本书的价值在于为工程人员和科研工作者提供坚实的材料科学理论基石，使读者能够从原子和电子层面理解金属为何具有其特定的行为特征，为材料的选择、性能预测和新材料设计提供科学依据，而非聚焦于具体的加工方法或设备操作。

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我必须承认，我对这本书的期待值其实是比较低的，因为市面上很多声称覆盖“工艺及设备”的著作，往往是把两块内容简单拼凑，工艺部分写得花里胡哨，设备部分则是设备的参数手册罗列。然而，这本书最让我眼前一亮的是它对“集成化”的思考。作者似乎极力想打破工艺与设备之间的壁垒，强调两者是相互定义的。例如，在探讨精密铸造的凝固过程时，它没有止步于热力学计算，而是立刻跳转到感应加热设备的频率控制对晶粒尺寸的影响上。这种跨界融合的叙事方式非常新颖。特别是关于自动化和智能化在成型领域的应用章节，其前瞻性令人印象深刻。它探讨了如何利用机器视觉来实时监控型腔内的熔体流动，并据此动态调整压射速度，而不是停留在传统的固定参数控制。这表明作者紧跟行业发展的最前沿，确保了内容的时效性和先进性，避免了许多旧教材中常见的“技术滞后”问题。

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这本书的行文风格简直像一位经验丰富的老工程师在和你并肩工作，娓娓道来那些行业内众所周知的“潜规则”和经验之谈。我特别喜欢其中对不同加工设备选型和维护的讨论。它没有陷入那种纯理论的讨论，而是直接切入生产现场可能遇到的痛点。比如，在谈到冲压设备的刚度选择时，作者详细对比了C型机架和H型机架在不同负荷下的形变差异，并且引用了几个经典的失效案例进行佐证。这些案例的描述非常详尽，从模具的设计缺陷到操作人员的失误，分析得鞭辟入里。读到这部分时，我甚至能想象出车间里机器轰鸣的声音，感受到那种生产线上争分夺秒的紧迫感。它不仅仅告诉你“应该怎么做”，更重要的是解释了“为什么在特定环境下，必须这么做”。这种基于实践的反向推导逻辑，对于我们这些需要将理论快速转化为生产力的工程师来说，简直是无价之宝。这本书的实用价值远超其作为一本参考书的定位，更像是一本行业内的“武功秘籍”。

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这本书在排版和插图的运用上，展现出了一种克制而高效的美学。许多复杂的三维变形过程，如果用传统的二维剖面图来解释，往往会让人看得一头雾水。但这本书中的示意图，无论是等效应力云图的色彩区分，还是模具内部流道的剖视图，都处理得极为清晰，线条简洁有力，关键信息点突出。我尤其欣赏它对专业术语的标注习惯。当你第一次遇到一个不熟悉的术语时，通常在页脚或侧栏会有一个简短但精准的定义，甚至是相关的国际标准编号。这对于自学或者需要快速查阅的读者来说，极大地降低了阅读的摩擦力。虽然内容本身涉及的知识点广博，但通过这种精心的版面设计和导航辅助，使得阅读体验保持在一种心流状态，很少需要停下来反复查阅其他资料来理解上下文，这在技术书籍中是相当难得的。

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从哲学层面来看，这本书对于“工艺优化”的理解，区别于简单的“参数调整”，它更倾向于一种系统性的思维训练。作者似乎在反复向读者灌输一个理念：任何一个成型缺陷的产生，都不是单一因素造成的，而是工艺链条上各个环节相互作用的结果。书中有一段关于金属拉拔的论述，详细分析了润滑剂的选择如何不仅影响表面粗糙度，还间接影响了收卷张力控制的难度，进而影响到后续的退火效果。这种“蝴蝶效应”式的分析，迫使读者跳出自己专业领域的小圈子，去理解上下游工艺的联动性。对我个人而言，这本书最大的价值在于它提供了一个高级的分析框架，让我不再满足于解决眼前的问题，而是开始思考如何从宏观上重构整个生产流程以消除潜在的隐患。它不只是传授“如何做”，更是教会了“如何思考”，这一点是任何单纯的技术手册都无法企及的深度。

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这本书的封面设计着实引人注目，那种深邃的蓝色调和金属质感的字体搭配在一起，立刻让人联想到精密制造的冰冷与力量。我本来是冲着它名字里那个“材料成型”去的，以为会是一本非常硬核、充满公式和图表的教科书。结果翻开目录才发现，这本书的野心远不止于此。它似乎想构建一个从基础理论到实际应用的宏大叙事。比如，它花了相当大的篇幅去探讨新材料的微观结构如何影响最终的塑性变形，这部分内容写得极其细腻，涉及到晶界滑移、位错运动这些复杂的物理过程，但作者的阐述方式却非常“口语化”，不像某些教材那样干巴巴地堆砌概念。举个例子，在讲到热处理对强度的影响时，它并没有简单地给出相变曲线，而是用了一个生动的比喻，将原子排列的比喻成城市规划，这让一个初学者也能迅速抓住核心要点。我特别欣赏这种深入浅出的能力，它让原本晦涩的材料科学变得触手可及。尽管我对某些章节中的有限元分析部分还不够精通，但整体阅读体验是流畅且充满启发性的，它成功地在“学术严谨”和“可读性”之间找到了一个绝佳的平衡点。

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