具体描述
《机械设计实用手册》从机械设计的思考过程、思考方法和设计顺序人手，阐述机械设计必须掌握的基础知识，引导设计者了解并掌握整个设计的全过程及各设计阶段的任务。在此基础上，手册提供了实际机械设计所需的详细、充分的设计内容，包括：主要机械传动、机构、结构的设计步骤、设计参数的选择、设计的计算及数据；液压及气动系统的组成、元器件结构原理、系统设计；现代数字自动化设计中必须采用的变频电动机、伺服电动机、传感器等的工作原理、技术参数和产品。
手册中编人的标准件、工程材料、外购通用零部件产品等，均重点说明了选用方法或选用实例，务求达到选用准确、合理，并加快选用过程。
为启发设计者的构思并为具体设计提供借鉴，专门选择了部分实际生产设备中应用的典型机构及减速器设计图例，并对图例作了设计分析及工艺性的详细说明。
《现代工程材料学》 面向实践的材料科学与工程深度指南 图书简介 《现代工程材料学》是一本全面、深入、注重工程实践的教科书和参考手册，旨在为机械、土木、航空航天、电子以及材料科学等领域的工程师、研发人员和高年级学生提供关于当代工程材料的系统性知识体系。本书不仅涵盖了传统材料的经典理论，更紧密结合了21世纪以来新材料的快速发展与应用前沿，强调材料的微观结构、性能、加工工艺与服役行为之间的内在联系。 本书结构严谨，内容详实，共分为五大部分，二十个章节，旨在构建一个从基础理论到前沿应用的完整知识链条。 --- 第一部分：材料科学基础与结构 本部分奠定了理解所有工程材料的基础，深入剖析了原子尺度上的相互作用如何宏观地决定材料的宏观性能。 第一章：工程材料概论与分类 系统介绍工程材料的范畴、重要性及其在现代工业中的地位。详细阐述金属、陶瓷、高分子、复合材料的宏观分类标准、基本特点和相互区别。引入材料性能与应用相匹配的设计哲学。 第二章：晶体结构与晶格缺陷 深入探讨金属和陶瓷的晶体结构，包括晶格常数、晶系、密堆积与非密堆积结构。详细分析点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的存在形式、对材料塑性和强度的影响机制。这是理解金属塑性变形与强化原理的基石。 第三章：扩散与相变动力学 解析固态扩散的基本定律（菲克定律），扩散系数的影响因素（温度、晶体结构）。重点阐述热力学驱动下的相变过程，包括形核与长大理论，以及冷却速率对微观组织演化的关键作用。内容涵盖时-温-转化（TTT）图和C曲线的精确解读与应用。 第四章：电子结构与材料性能 从量子力学角度阐释材料的导电性、导热性和光学性能的本质。讨论能带理论在半导体分类（本征、外质半导体）中的应用，以及材料电学性能对掺杂和温度的敏感性。 --- 第二部分：金属材料的强化、断裂与服役行为 本部分聚焦于应用最为广泛的金属材料，深入探讨其力学行为的规律及其在复杂载荷条件下的可靠性。 第五章：金属的塑性变形与强化机制 详细阐述位错运动是金属塑性变形的微观基础。系统介绍多种强化方法：晶粒细化强化（Hall-Petch关系）、固溶强化、加工硬化（形变孪晶与多晶体交互作用）以及沉淀强化（第二相粒子钉扎）。 第六章：金属材料的热处理工艺 详述退火、正火、淬火、回火等基础热处理工艺的目的、过程控制和对组织性能的影响。特别关注调质处理在兼顾强度与韧性方面的重要性。引入相变与扩散在热处理中的耦合作用。 第七章：断裂力学基础与韧性评估 系统介绍经典韧性断裂力学理论，包括应力集中、裂纹尖端塑性区模型。详细阐述线弹性断裂力学（LEFM）的核心参数：应力强度因子 ($K_I$)、断裂韧度 ($K_{IC}$)。讲解与韧性相关的测试方法，如Charpy冲击试验和显微硬度法。 第八章：疲劳与蠕变 疲劳：深入分析低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）的机理差异，S-N曲线的建立与应用，疲劳裂纹的萌生、扩展与最终断裂。蠕变：介绍高温下材料的粘塑性变形机制，蠕变本构方程（如Norton定律），以及保证结构寿命所需的设计极限。 第九章：工程金属材料的应用实例 聚焦于重要的结构钢（如低合金高强度钢、不锈钢）、铝合金（7xxx、6xxx系）、钛合金及高温镍基合金。分析不同合金体系的冶金特性、典型热处理状态及其在航空航天、汽车制造中的选型依据。 --- 第三部分：陶瓷、高分子与复合材料 本部分拓宽了材料视野，涵盖了非金属功能和结构材料的特性与应用。 第十章：结构陶瓷的特性与制备 讨论氧化物、非氧化物陶瓷的离子与共价键结构特点，解释其高硬度、耐高温性、但脆性的根本原因。重点介绍粉末冶金、烧结技术，以及先进的增材制造技术在陶瓷成型中的应用。 第十一章：功能陶瓷与电子陶瓷 阐述铁电、压电、半导体陶瓷的基本原理。深入分析陶瓷材料在传感器、电容器、热敏电阻等电子器件中的具体功能和性能要求。 第十二章：高分子材料的结构与力学行为 详解聚合物的分子链结构（线型、支化、交联）、结晶度与非晶区对宏观性能的影响。深入探讨粘弹性理论，包括蠕变、应力松弛现象，以及不同温度对高分子材料力学性能的显著影响。 第十三章：复合材料的设计与界面科学 系统介绍纤维增强复合材料（FRP）和颗粒增强复合材料的力学性能预测模型，特别是混合律（Rule of Mixtures）的局限性与修正。强调增强相与基体之间的界面粘结强度对整体性能的决定性作用。 --- 第四部分：材料加工与表面工程 本部分侧重于如何将原材料转化为具有特定形状和性能的工程部件，以及如何通过表面技术提升服役性能。 第十四章：材料的成形与连接技术 介绍金属材料的塑性加工方法：轧制、锻造、挤压和深冲。探讨焊接过程中的热影响区（HAZ）的组织演变与残余应力问题。简述增材制造（3D打印）中金属粉末的熔化与凝固过程。 第十五章：材料的切削与磨损 分析切削过程中的力学、热学和摩擦学行为。详细分类和阐述磨损机制（磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损），并介绍减少磨损的工程措施。 第十六章：材料的腐蚀与防护 深入分析电化学腐蚀的机理，包括析氧反应和析氢反应。详述常见腐蚀类型：均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。重点介绍防腐蚀的工程手段：牺牲阳极保护、外加电流保护、缓蚀剂和涂层技术。 第十七章：先进表面改性技术 介绍通过热处理、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等方法，在工件表面形成耐磨、抗氧化或具有特殊光学/电学性能的薄膜。深入分析渗碳、渗氮等热化学扩散层的强化机理。 --- 第五部分：材料的计算与前沿应用 本部分引导读者将理论知识应用于实际工程问题，并展望未来材料科学的发展方向。 第十八章：有限元分析（FEA）在材料力学中的应用 介绍如何利用数值方法（有限元法）模拟材料在复杂载荷下的应力分布、塑性变形和裂纹扩展路径。侧重于将材料本构模型（如弹塑性模型）准确输入FEA软件进行结构安全评估。 第十九章：生物材料与能源材料概述 简要介绍医用植入材料（如生物相容性、可降解性要求）和用于能量存储与转换的材料（如锂离子电池电极材料、燃料电池催化剂）的基本性能要求和设计挑战。 第二十章：智能材料与自修复系统 探讨形状记忆合金（SMA）、压电材料等智能材料的工作原理和工程响应。展望材料自修复技术（如微胶囊技术）在延长结构寿命和提高可靠性方面的潜力。 --- 本书特色： 结构与性能的深度关联： 每章均以微观结构解释宏观性能，强调“为什么”材料表现如此。 丰富的工程案例： 穿插大量真实工业故障分析和设计优化案例，增强理论的实用性。 定量分析工具： 提供必要的数学模型和计算方法，方便工程师进行性能预测和验证。 面向未来的视野： 兼顾传统材料的优化与新材料的引入，满足未来工程对轻量化、高性能和可持续性的要求。 《现代工程材料学》是每一位致力于从事产品设计、质量控制和材料研发工作的专业人士不可或缺的工具书。
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