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出版者:化学工业出版社发行部

作者:曹凤国 编

出品人:

页数:207

译者:

出版时间:2005-1

价格:30.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502561024

丛书系列:

图书标签:

• 超声加工
• 超声技术
• 材料加工
• 精密加工
• 先进制造
• 机械工程
• 工业工程
• 表面处理
• 无损加工
• 振动技术

制造的前沿：先进材料的精密成形与表面工程 一、 绪论：现代制造对精密加工的迫切需求 在全球制造业向高端化、智能化转型的浪潮中，传统加工方法已逐渐触及性能极限。航空航天、生物医疗、新能源以及高端电子信息等尖端领域，对零部件的尺寸精度、表面质量、复杂结构制造能力提出了前所未有的挑战。传统的机械切削、磨削等方法，在加工硬脆材料、高韧性复合材料以及微纳尺度结构时，往往面临效率低下、刀具磨损严重、热影响区扩大以及残余应力高等固有缺陷。 本书旨在系统梳理和深入探讨一系列突破传统物理限制的先进制造技术，重点关注那些通过非常规能量形式（如电、光、化学、磁、热等）实现材料去除、塑形或表面改性的技术体系。我们的核心目标是提供一套面向未来工程需求的、可操作的精密制造解决方案，推动复杂功能部件的可靠性和性能达到新的高度。 二、 电化学与电物理加工技术：材料的精确去除 本章聚焦于利用电场、电化学反应或等离子体效应来控制材料去除速率和选择性的方法。 2.1 电化学加工（ECM）与电解加工： 详细解析电化学溶解的基本原理，包括法拉第定律在动态流动条件下的应用。重点阐述非对称电场下的电化学去毛刺（ECM-Deburring）技术，探讨如何通过精确控制电流密度、电解液组分和流体力学条件，实现对复杂内部腔体和尖锐边缘的无应力去除。内容将深入探讨脉冲电化学加工（PECM）的优势，如何通过优化脉冲参数来抑制气泡粘附，提高加工表面的光洁度和形位公差。 2.2 电火花加工（EDM）系列： 区别于传统的粗加工，本书将重点放在精密和微细电火花加工（Micro-EDM）上。探讨了多轴联动EDM在制造微型模具和复杂三维曲面上的应用。详述了线切割电火花加工（WEDM）中，如何通过优化丝材材料、放电参数和冷却液的导电性，来实现对超硬合金（如Inconel 718, 钴铬合金）的高效切割，并对加工后表面层微观结构和残余应力分布进行定量分析。 2.3 等离子体与离子束加工： 介绍基于高能离子的材料改性与去除技术。深入探讨反应离子刻蚀（RIE）和深度反应离子刻蚀（DRIE）在半导体和MEMS器件制造中的关键作用，特别是深宽比结构的实现机制。对于材料的表面改性，将分析离子注入（Ion Implantation）和离子束辅助沉积（IBAD）如何用于提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。 三、 激光与高能光束加工：能量的聚焦与控制 激光技术作为一种高度聚焦、高能量密度的工具，是实现非接触式精密加工的核心手段。 3.1 纳秒、皮秒及飞秒激光加工： 本书将重点比较不同脉冲宽度激光的材料作用机理。纳秒激光侧重于热作用，适用于大尺寸材料的切割和钻孔。而皮秒和飞秒超快激光则主要依赖“冷烧蚀”机制，极大地减少了热影响区（HAZ）和熔融物的产生。内容将覆盖飞秒激光在玻璃、蓝宝石等透明介质内部的“体相”微结构写入技术，以及在生物组织中的高精度切割应用。 3.2 激光熔覆与增材制造（L-AM）： 关注激光在材料表面功能化方面的应用。详细阐述选择性激光熔化（SLM）和激光近净成形（LPD）工艺中的熔池动力学、凝固行为和晶粒组织控制。重点分析如何通过优化激光扫描策略和粉末预处理，来控制增材制造部件的孔隙率、各向异性和机械性能。 四、 化学机械抛光与纳米尺度表面工程 为了满足光学、集成电路等对表面平整度和粗糙度的极端要求，化学与机械协同作用的抛光技术成为关键。 4.1 化学机械抛光（CMP）： 深入解析CMP过程中的协同机制，即化学腐蚀与微米/纳米级磨粒的机械研磨作用。讨论不同材料（如硅片、金属间化合物、氧化物层）的抛光液配方设计，包括氧化剂、络合剂和稳定剂的选择。重点分析在超大规模集成电路（ULSI）制造中，CMP如何实现跨层间的“平坦化”要求，以及如何控制划痕和嵌入杂质。 4.2 磁流变抛光（MRF）与电化学机械抛光（ECMP）： 介绍MRF技术中，利用磁流变流体在磁场下的粘度变化来实现对复杂曲面（如非球面透镜）的精确去除。ECMP作为一种新兴技术，探讨其在加工高硬度陶瓷和脆性材料时，如何通过电化学活化表面层，显著降低机械研磨所需的压力，从而提高表面质量。 五、 微纳加工技术：尺度效应与新原理 本章聚焦于加工尺寸进入微米甚至纳米量级的技术，这些技术往往需要考虑表面张力、范德华力等尺度效应。 5.1 软光刻与模板转移技术： 详述基于聚合物（如PDMS）的微接触印刷（Microcontact Printing）和纳米压印技术。分析模具的制作、复制精度、以及在柔性基底上实现高密度图案转移的挑战与解决方案。 5.2 聚焦离子束（FIB）与纳米尺度探针技术： FIB作为一种强大的材料刻蚀和沉积工具，在材料原位分析和缺陷修复中的应用。重点介绍FIB在透射电镜（TEM）样品制备中的关键作用，以及如何利用双束系统（FIB-SEM）进行纳米尺度的三维结构观察与修改。 六、 总结与展望：面向未来的智能制造系统 先进加工技术的发展趋势不再是单一工艺的突破，而是多技术融合与智能控制的集成。本书最后将探讨如何将上述精密加工技术与在线监测（In-situ Monitoring）、大数据分析、以及人工智能算法相结合，实现对加工过程的自适应控制和误差补偿。展望高性能材料的超精密制造，以及在柔性电子、生物芯片和空间结构制造中的应用前景，为读者提供一个全面的、面向未来的精密制造技术图景。

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我是一名资深的模具制造工程师，日常工作中经常需要处理一些难加工材料的精加工问题。在接触《超声加工技术》之前，我对超声波主要用于清洗和辅助去除毛刺，但对它作为主要加工手段的应用了解有限。这本书的深度和广度都超出了我的预期。它对各种超声波加工方式的分类和比较分析非常到位，特别是对“超声波辅助电火花加工（US-EDM）”和“超声波振动磨削（USG）”的深入探讨，让我看到了提高复杂曲面加工精度的新方向。书中对工具磨损机理和寿命预测模型的介绍，尤其具有参考价值。我发现，书中引用的很多文献和案例都是近几年的最新研究成果，这表明作者对该领域的前沿动态把握得非常精准。唯一让我觉得略有遗憾的是，在某些特定的复杂几何形状零件的工艺优化案例上，如果能再增加几张高分辨率的3D扫描或SEM图片作为佐证，那就更完美了。尽管如此，这本书仍旧是我案头必备的工具书，特别是它对加工稳定性的论述，给了我很多启发。

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这本《超声加工技术》的书籍，拿到手的时候就感觉分量十足，沉甸甸的，让人不禁对里面蕴含的知识抱有很高的期待。我是一个机械设计专业的学生，在课程学习中接触到一些基础的超声波应用，但总觉得不够深入。这本书的目录结构非常清晰，从基础的超声波产生原理、能量转换机制，到具体的加工方式，比如超声波辅助加工、超声波清洗等，都有详尽的阐述。我尤其欣赏作者在讲解一些复杂的物理现象时，能够结合大量的图表和实例，使得原本晦涩难懂的概念变得直观易懂。比如，它对空化效应的微观机制分析得非常透彻，不仅仅停留在“气泡破裂”这个层面，还深入到冲击波的传播、对材料表面的影响等方面，让我对“超声波到底是如何切割或磨削材料的”有了更深层次的理解。书中对不同材料（如金属、陶瓷、复合材料）的加工工艺参数优化也给出了详细的指导，这对于我们未来从事实际生产和研发工作非常有帮助。总的来说，这本书的学术严谨性和实践指导性结合得非常好，是深入了解超声加工领域的必备参考书。

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作为一个跨界研究人员，我更关注的是基础物理学原理与工程应用的结合点。这本书在理论的深度上做得非常出色，它没有止步于现象描述，而是深入到了微观层面去解释。例如，书中对于超声波在固体中传播时的波导效应、驻波场的建立以及能量的衰减规律，都有非常严谨的数学模型支撑。我对其中关于“声场聚焦技术”的章节产生了浓厚的兴趣，作者详细介绍了如何通过声透镜或反向传播算法来实现超声能量在微小区域的集中，这对于开发更高精度的微纳加工技术至关重要。这本书的行文风格偏向学术论文的严谨性，逻辑链条非常清晰，每一个结论都有前置的理论铺垫。虽然对初学者来说，可能需要反复阅读才能完全消化其中复杂的数学推导，但对于致力于在超声领域进行原创性研究的人员来说，这本书提供的理论框架是极其宝贵的财富。它为我们指明了未来技术发展的理论瓶颈和突破口。

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我本来以为这本关于“超声加工技术”的书会是一本枯燥的技术手册，充满了密密麻麻的公式和晦涩的理论，但读完前几章后，我的看法完全改变了。作者的叙事方式非常生动，仿佛在和我进行一场深入的学术对话。这本书的视角很宏大，它不仅仅是罗列技术，更是将超声加工置于整个现代精密制造的大背景下来讨论其战略地位和发展趋势。我特别喜欢其中关于“绿色制造”的章节，书中详细论述了超声加工在减少切削液使用、降低能耗方面的巨大潜力，这与当下工业界对可持续发展的追求高度契合。更让我惊喜的是，作者似乎非常懂得工程人员的痛点，书中穿插了许多“工程实践中的常见问题与对策”，这些经验之谈比纯理论推导更有价值。例如，在讨论振幅与功率匹配时，它不仅给出了理论模型，还详细说明了在实际机床上如何通过振动测试来判断最佳工作点，这种接地气的处理方式，让这本书的实用价值飙升。对我这种刚刚接触这个领域的工程师来说，这本书简直是及时雨，它让我少走了很多弯路。

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我以一个热爱技术历史和行业变迁的读者的身份来评价这本书。我发现《超声加工技术》的魅力不仅在于传授技术，更在于它为我们构建了一个完整的技术演进图景。书中开篇对超声波技术早期探索的追溯，以及关键人物和里程碑事件的梳理，让这本书读起来充满了故事感。它清晰地展示了从早期的简单机械振动到现代复杂智能化的超声波系统是如何一步步发展起来的。书中对各国在该领域的技术路线差异也有微妙的对比，这使得我们能够更全面地认识到超声加工技术的全球格局。例如，它对比了欧美和亚洲在超声波换能器设计理念上的侧重点，这种宏观的视野让我对技术背后的文化和市场驱动力有了新的认识。这本书的排版和插图质量非常高，所有的流程图和结构示意图都清晰准确，显示出出版方在制作这样一本专业书籍上的用心。它不仅是一本教材或手册，更像是一部记录了人类工程智慧的编年史，读完后让人对这个领域充满了敬意和探索的激情。

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