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出版者:第1版 (2003年9月1日)

作者:张启富

出品人:

页数:181

译者:

出版时间:2003-9

价格:30.0

装帧:平装

isbn号码:9787502547271

丛书系列:

图书标签:

• 有机涂层
• 钢板
• 涂层技术
• 金属材料
• 建筑材料
• 防腐蚀
• 表面处理
• 涂料
• 工业材料
• 建筑工程

现代精密机械制造中的新型复合材料应用研究 本书聚焦于二十一世纪制造业的核心挑战——如何通过材料科学的创新驱动机械性能的飞跃。本书深入探讨了一系列在高端装备制造、航空航天、精密仪器以及新能源技术领域展现出巨大潜力的先进复合材料体系。 第一章：复合材料在极端环境下的性能解析 本章首先回顾了传统金属材料在高温、高压、强腐蚀等严苛工作环境下的局限性。随后，重点剖析了碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）、陶瓷基复合材料（CMC）以及金属基复合材料（MMC）在力学性能、热稳定性、耐磨损性以及电磁屏蔽特性方面的最新研究进展。 1.1 界面性能的调控： 探讨了增强相与基体之间界面结合力的微观机制，包括表面改性技术（如等离子体处理、偶联剂应用）对复合材料整体力学性能，尤其是层间剪切强度的影响。 1.2 热膨胀与蠕变行为： 分析了不同类型复合材料在宽温度范围内的热膨胀系数（CTE）的精确测量方法，以及蠕变损伤的形成与演化模型，为设计服役于变温环境的结构件提供了理论基础。 1.3 湿热老化效应： 详细阐述了水分子或特定腐蚀性介质渗透对聚合物基体和界面结构的影响，提出了加速老化测试标准和寿命预测模型，特别关注了海洋工程装备中对湿热稳定性的要求。 第二章：先进制造工艺与结构完整性控制 高性能复合材料的优异性能必须依赖于精确可靠的制造工艺。本章系统梳理了从原材料制备到最终成型过程中的关键技术环节。 2.1 增材制造（3D打印）技术： 聚焦于连续纤维增强热塑性复合材料（如PAEK、PEEK基）的直接能量沉积（DED）和卧式缠绕技术。讨论了打印过程中的纤维对齐度控制、孔隙率的有效抑制，以及层间粘结强度的优化策略。 2.2 模压与RTM工艺优化： 深入分析了树脂传递模塑（RTM）工艺中的流动前沿模拟与灌注缺陷预测。通过优化模具设计和注射压力/温度曲线，实现了对高长径比结构件的近净成型。 2.3 固化动力学与残余应力： 建立了多孔介质中树脂基体固化反应的非等温动力学模型。阐明了快速固化过程中产生的热应力和收缩应力如何影响最终部件的内部分布和几何精度，并提出了后处理退火或热压工艺来释放残余应力。 第三章：无损评估（NDE）与结构健康监测（SHM） 复合材料的内在损伤，如分层、微裂纹和孔隙，往往是隐藏的，对结构安全构成严重威胁。本章致力于发展和应用先进的无损检测技术。 3.1 超声波检测技术（UT）： 详细介绍了相控阵超声（PAUT）和聚焦超声成像在识别复合材料内部缺陷方面的优势。重点讨论了声学各向异性对信号传播路径的影响修正算法。 3.2 导电性与压电性传感： 探讨了将纳米材料（如碳纳米管、石墨烯）掺入复合材料基体中，利用其导电性或压电效应构建的自感知结构。通过监测电阻或电容的变化，实现对结构疲劳损伤的实时、在线监测。 3.3 图像处理与缺陷定量： 结合了深度学习算法（如卷积神经网络CNN）对超声C扫描图像和热像图进行自动化特征提取和缺陷分类，提高了检测的效率和一致性。 第四章：功能化复合材料与电磁兼容性 现代电子设备和高精度传感器对电磁环境的适应性提出了更高的要求。本章关注于赋予复合材料特殊功能，例如导电、电磁屏蔽或热管理能力。 4.1 导热复合材料的开发： 研究了如何通过引入高导热填料（如氮化硼、石墨烯片层）来提高聚合物基体的垂直导热系数，以满足高功率密度电子设备的散热需求。 4.2 电磁屏蔽（EMI Shielding）： 分析了不同屏蔽机理（反射、吸收、多次反射）在复合材料结构中的实现路径。对比了金属网格嵌入、纳米金属涂层以及导电纤维交织结构在宽频段的屏蔽效能（SE）。 4.3 介电性能与天线应用： 探讨了低介电常数（Low-Dk）和低介质损耗（Low-Df）材料在高速通信领域（如5G/6G基站部件）的应用，以及如何通过材料设计来优化天线辐射效率和波束形成。 第五章：结构疲劳寿命与可靠性评估 本章是确保复合材料结构长期服役安全的核心内容，涉及从微观损伤积累到宏观结构失效的全过程分析。 5.1 疲劳损伤机制： 基于微观观察（SEM/TEM），解析了循环载荷下，纤维断裂、基体开裂以及纤维/基体脱粘这三种主要损伤模式的耦合作用机制。 5.2 损伤容限设计（Damage Tolerance）： 引入了断裂韧性测试方法（如双边缺口梁法SENB），并结合有限元分析（FEA）软件，对存在初始缺陷的结构件进行剩余寿命预测。 5.3 统计学可靠性分析： 采用威布尔分布和贝叶斯方法，结合大量试验数据，建立了基于概率的结构可靠性评估框架，指导结构设计中的安全裕度确定。 第六章：生物相容性与可持续发展 面向未来，材料科学必须考虑其对环境和人体的潜在影响。 6.1 生物可降解与生物基复合材料： 介绍了以聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）为基体的新型可降解复合材料，以及天然纤维（如麻、竹）增强的应用前景，重点解决其湿热稳定性不足的问题。 6.2 废弃物回收与再利用技术： 探讨了热解法、溶剂浸渍法（Solvolysis）在分离玻璃纤维或碳纤维与树脂基体中的效率与成本效益分析，旨在构建更可持续的材料生命周期。 本书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的全链条，是材料工程师、结构设计师以及相关领域研究人员不可或缺的参考资料。

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我作为一个长期从事建筑设计工作的人，对材料的审美和功能性有着近乎偏执的追求。市面上关于建筑材料的书籍，大多要么过于偏重美学流于表面，要么就是陷入冗长枯燥的标准条文。但这本书，它找到了一个绝佳的平衡点。它让我看到了，那些我们习以为常的、色彩斑斓的屋顶和外墙，其背后隐藏的却是极其复杂的**色彩稳定机制和抗紫外线降解路径**。作者对不同有机聚合物体系（如PVDF、SMP、HDP等）的分子结构和光化学反应的剖析，细致到令人咋舌。我记得有一段描述了不同配方中的紫外线吸收剂是如何像微型屏障一样，层层阻挡高能光子的轰击，从而保护下层树脂不被“打断骨架”。这种深入到分子层面的讲解，让我对材料的“保色年限”有了全新的、基于科学的认知。过去我们只能依赖供应商给出的保证期，现在，我至少能理解这个保证期背后的科学支撑是什么，哪些环境因素会加速其衰减。这本书极大地提升了我与供应商沟通时的专业层次，让设计决策不再是凭感觉，而是建立在对材料生命周期深刻理解的基础之上。

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这本书的文字风格非常克制且精准，几乎找不到任何夸张或浮夸的描述，这一点我非常欣赏。它更像是精密仪器的工作报告，而非市场宣传文案。在探讨到**涂层固化动力学**时，作者运用了非常成熟的非等温DSC分析方法来确定表观活化能，这种对基础热力学原理的深入应用，确保了整个理论体系的坚实性。书中对于不同固化剂与树脂基体反应速率的对比分析，清晰地揭示了“快速固化”往往伴随着“内应力增加”的内在矛盾。这种对技术取舍的深刻洞察，是初级资料难以提供的。它迫使读者去思考，在实际生产中，我们究竟是在追求速度、强度还是柔韧性，因为任何一个参数的提升都必然要牺牲其他方面的性能。因此，这本书不仅仅是关于“如何做”，更是关于“为什么这么做，以及这么做会付出什么代价”的深度探讨，是真正值得反复研读的工具书。

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阅读体验上，这本书的编排结构简直是教科书级别的典范。它采取了一种**螺旋上升的学习路径**，初学者可以快速抓住核心概念，而资深研究者则能沉浸在后面的高级应用和故障分析部分。我特别欣赏它在介绍新材料或新工艺时，总会穿插一个“历史回顾”的小节，展示某个技术是如何在失败和改进中一步步成熟起来的。例如，关于**重力流引起的涂层流挂与平整度控制**的讨论，作者不仅给出了黏度、剪切速率的数学模型，还配上了不同烘烤曲线下涂层表面张力的动态变化图。这种图文并茂的叙述方式，避免了纯理论带来的抽象感。它仿佛在说：“看，这不是空谈，这是我们在实验室里反复验证过的真实世界中的物理现象。”对我这个偏好实验验证的人来说，这种踏实感无与伦比。读完后，我感觉自己像是完成了一次系统性的、高强度的专业培训，知识点不是零散的碎片，而是被强力磁场整合在一起的铁屑。

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这本书的独特之处在于它对“失效分析”的重视程度，这往往是同类书籍中被一笔带过的内容。作者花费了大量篇幅，详细罗列了从**锈蚀穿透、涂层起泡到剥离**等各种典型的失效模式，并配上了详尽的诊断流程图。我记得有一章专门讨论了“闪锈”现象的诱发因素，并提出了几种立即可用的现场修复建议，而不是仅仅停留在理论层面。更让我印象深刻的是，它对“环境腐蚀”的分类极其细致，从海洋大气到工业酸雨，每种环境对不同涂层体系的侧重点攻击方式都被描绘得淋漓尽致。这对于从事基础设施维护和评估的专业人士来说，简直是一本“战场急救手册”。它教会我们如何“听”材料的“抱怨”，如何在问题早期就介入，而不是等到灾难性故障发生后才手忙脚乱。这种前瞻性的、以预防为主导的思路，让这本书的实用价值远超一般的技术参考书。

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这本书的封面设计真是抓人眼球，那种略带磨砂质感的深灰色调，配上简洁有力的白色标题，一下子就让人感觉到一股专业又沉稳的气息。我原本是抱着随便翻翻的心态拿起它的，毕竟我对“涂层”这个词汇的理解还停留在油漆刷子的层面。然而，一旦翻开内页，那种扑面而来的详实和严谨就彻底吸引了我。它没有用那种晦涩难懂的化学公式堆砌篇幅，而是像一位经验丰富的老工程师在手把手教你认识材料的内在脾性。特别是关于**镀锌层与有机聚合物界面附着力**的章节，作者通过大量的微观形貌照片和电化学测试数据，清晰地阐述了如何通过预处理工艺的细微调整来撬动最终涂层的持久性。我之前总觉得钢板的“耐候性”是个玄学，读完后才明白，那其实是精密的化学反应和物理结构协同作用的结果。这本书的价值在于，它把一个看似冰冷的技术领域，用一种非常具象、可操作的方式呈现了出来，让人读完后立刻就有冲动想去车间里验证一下书本上的原理。它不仅仅是一本技术手册，更像是一本关于“如何让材料更长久地抵抗时间和环境侵蚀”的哲学导论，只是它的语言是基于材料科学的严谨表达。

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