金属凝固原理及技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:马幼平,许云华

出品人:

页数:361

译者:

出版时间:2008-5

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787502444969

丛书系列:

图书标签:

• 金属材料
• 凝固技术
• 金属物理
• 铸造
• 相变
• 热力学
• 材料科学
• 金属工艺
• 晶体生长
• 合金冶金

铸就辉煌：先进材料的塑性变形与连接技术 内容提要 本书聚焦于现代工业制造领域中至关重要的塑性加工与连接技术，系统阐述了材料在特定应力作用下的微观结构演变、宏观力学行为以及由此衍生的高效制造工艺。全书理论深度与工程应用并重，旨在为材料科学、机械工程、制造工程等领域的工程师、研究人员及高级学生提供全面且深入的参考。 第一部分：塑性变形基础理论与本构关系 本部分奠定了理解金属加工的基础，深入探讨了材料的本构关系及其在不同温场和应变速率下的响应。 第一章：晶体塑性与滑移机制 详细分析了金属材料的晶体结构特征，特别是体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和密排六方（HCP）晶格的滑移系激活条件。讨论了位错的产生、运动、交联与湮灭过程，这是宏观塑性变形的微观根源。重点剖析了叠位错、孪晶变形在特定晶体结构中的作用及其对材料力学性能的影响。 第二章：连续介质力学在塑性加工中的应用 引入连续介质力学框架，建立描述大变形的几何关系。系统阐述了描述材料应力状态的各种数学模型，包括应力不变量、等效应力和等效应变速率的计算方法。重点介绍了几种重要的本构模型，如弹塑性本构理论、率相关塑性模型（如Johnson-Cook模型、Perzyna模型）及其在有限元分析中的应用前提。探讨了各向异性和材料硬化规律（如线性硬化、随动硬化、恢复效应）。 第三章：材料的温粘塑性行为 分析温度和应变速率对金属流变特性的显著影响。探讨了热激活变形理论，尤其是高低温条件下的蠕变与松弛现象。详细介绍了热粘塑性本构方程，包括描述高温下动态再结晶、亚晶界形成及晶粒细化等动态回复机制的数学描述。阐述了热力学耦合效应在高速加工过程中的重要性，如加工硬化引起的内部热量累积与温度场分布。 第二部分：塑性成形工艺原理与控制 本部分转向宏观制造工艺，聚焦于如何通过精确的外部载荷控制来获得预期的几何形状和性能。 第四章：轧制工艺的理论与实践 深入分析了轧制过程中金属的流动、应力分布和变形区几何形状。建立了轧制力的精确计算模型，考虑了摩擦力、倾覆力矩和轧辊弹性变形的影响。讨论了宽幅轧制、精密轧制中平直度控制的技术难点，以及如何利用轧辊形状和轧制制度参数来控制带材的残余应力和组织性能。 第五章：锻压与冲压成形技术 系统解析了模锻、开式模锻、挤压等主要锻造工艺中的金属流动规律。着重分析了模具设计对材料填充完整性和表面质量的决定性作用。在冲压部分，详述了板料的拉深、弯曲和切边过程中的应变路径分析，并详细阐述了起皱、撕裂等常见缺陷的成因及预防措施，包括如何优化凸凹模间隙和压边力。 第六章：特种塑性加工技术 涵盖了传统工艺难以实现或效果不佳的新兴塑性加工方法。包括旋转锻造（旋压）、强力旋压、温/热挤压技术在复杂回转体零件制造中的应用。详细介绍了爆炸成形、磁力成形等高能率成形方法的物理原理、能量转换机制及适用的材料范围。 第三部分：先进连接技术与残余应力控制 本部分关注如何将加工后的部件进行可靠连接，并解决连接过程中引入的固有缺陷。 第七章：固相连接与扩散焊 阐述了固相连接（如爆炸焊、摩擦搅拌焊的某些变体）的物理基础，即原子间相互扩散与冶金结合的形成条件。重点分析了扩散焊过程中的温度、压力和时间参数对结合界面的影响，包括优化界面清洁度、抑制脆性相生成的技术策略。 第八章：熔焊过程的物理冶金学 聚焦于电弧焊、激光焊等熔焊过程中的传热与凝固现象。建立了焊缝熔池的流动模型，分析了磁流体动力学效应、表面张力梯度（马兰戈尼效应）对焊缝成形和夹渣、气孔等缺陷的控制作用。讨论了焊后热影响区（HAZ）的微观结构演变、相变动力学及其对材料韧性的影响。 第九章：连接过程中的残余应力与变形控制 系统分析了热循环、非均匀塑性变形以及焊缝收缩引起的残余应力场的产生机制。详细介绍了消除或释放残余应力的后处理技术，包括应力消除退火、振动时效处理、以及机械应力松弛法。探讨了在结构设计阶段如何通过优化焊缝布局和顺序来预先补偿焊接变形的工程方法。 总结与展望 本书总结了现代塑性加工与连接技术相互促进的发展趋势，强调了多尺度模拟（从原子尺度模拟到宏观有限元分析）在工艺优化中的核心地位，展望了增材制造与塑性加工的融合发展方向，以及面向极端服役环境材料的塑性行为研究前沿。 （总字数：约1500字）

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坦白说，我对材料科学领域的经典著作普遍持有一种敬畏中带着保留的态度，因为很多经典往往受限于年代，对现代新兴技术和工艺的覆盖不够及时。然而，当我翻开《金属凝固原理及技术》时，那种陈旧感瞬间烟消云散。这本书对于现代增材制造（3D打印）过程中金属粉末的快速凝固现象的讨论，尤其让我眼前一亮。它不仅基于传统的铸造理论，还引入了快速凝固、非平衡凝固等前沿概念，并将其与当前最热门的激光选区熔化（SLM）技术相结合进行分析。这种跨越传统边界的视野，体现了作者紧跟时代脉搏的能力。书中对快速冷却速率下合金元素偏析行为的建模分析，精准地解释了为什么某些高性能合金在快速凝固后能展现出优异的性能。它没有停留在理论的宏大叙事，而是将理论工具应用到了解决当下最棘手的工程难题上。这种面向未来、注重实战应用的学习体验，让我觉得手中的这本书不仅仅是一部学术著作，更像是一份指导未来产业升级的行动纲领。它激发了我去思考如何利用这些基础原理，去设计下一代的超细晶或非晶态金属材料。

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我要特别指出《金属凝固原理及技术》在专业术语处理上的独到之处。许多理工科书籍在引入新术语时，要么使用过于专业的定义，让新手望而却步，要么就是解释得过于口语化，失去了精确性。这本书则采取了一种非常巧妙的“双重注释”策略。它在第一次出现某个核心概念，比如“马氏体转变”或“包申格效应”时，会提供一个简洁明了的工程定义，而在页脚或章节末尾，则附带了更严谨的相图学或晶体学解释。这种设计极大地优化了我的学习路径。我可以在快速掌握概念的实际应用意义后，再深入挖掘其背后的微观机制。此外，书中对不同合金体系（如铁基、铝基、镍基高温合金）凝固行为的对比分析，展示了作者广阔的知识面和深厚的跨学科功底。它不仅仅关注某一类材料，而是力求构建一个统一的凝固理论框架，然后在该框架下讨论不同材料的特殊性。这使得我的知识结构不再是零散的板块，而是形成了一个具有高度可迁移性的知识网络，这对于构建真正的专业知识体系至关重要。

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这本书给我的感觉，更像是一部系统性的“故障排除手册”，而非单纯的理论教材。我们都知道，在实际的金属加工过程中，计划赶不上变化是常态，各种由凝固异常带来的结构缺陷常常令人头疼。这本书的独特之处在于，它详尽地列举了各种工艺参数波动可能导致的后果，并将其与最终材料的宏观性能联系起来。例如，关于蠕变和疲劳性能的研究，它没有停留在现象描述层面，而是深入剖析了这些性能的根源——即凝固过程中形成的残余应力和微观不均匀性。当我对照书中的描述去检查我们车间里出现的一批铸件缺陷时，我立刻找到了问题的症结所在：原来是某批次熔炼时的保温时间稍长，导致初晶相形核不均匀，而非我们原先怀疑的模具冷却速度问题。这种“拨云见日”般的清晰度，极大地提升了解决实际问题的效率。它教会我的不是死记硬背公式，而是如何将凝固动力学、热力学与工程实践中的温度场、流场紧密耦合起来，进行逆向工程式的分析。对于一线技术人员而言，这种实操性极强的指导价值，是任何空泛的理论都无法比拟的。

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这本《金属凝固原理及技术》的书，简直是理论与实践的完美结合体，让人读起来酣畅淋漓。初次翻阅时，我本以为这会是一本晦涩难懂的教科书，里面充斥着复杂的数学公式和高深的物理概念。没想到，作者在阐述金属凝固过程中的相变、晶体生长等核心原理时，采用了极其生动形象的比喻和图示。例如，书中对“枝晶生长”的描述，仿佛让人亲眼看到了液态金属内部原子排列的微观世界，那种从无序到有序的奇妙转变，被描绘得丝丝入扣。特别是关于凝固过程中产生的各种缺陷，如缩孔、裂纹的成因分析，不仅深入挖掘了其物理机制，更重要的是，提供了大量实际工程中可以借鉴的控制策略。我尤其欣赏其中关于“定向凝固技术”的章节，它详细介绍了如何通过精确控制温度梯度和冷却速率，来获得具有特定组织和性能的铸件。这不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的引导，它让我开始以一种更系统、更本质的角度去审视任何涉及材料成型的过程。这本书的价值，绝不仅仅停留在书本上，它真正教会我如何在实际操作中预见问题，并设计出更优化的工艺流程。对于从事铸造、焊接或材料科学研究的工程师和学生来说，这无疑是一部不可多得的宝典，读完后，我对“如何让金属服从我的意志”有了全新的理解。

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拿到这本《金属凝固原理及技术》后，我最直观的感受就是其排版和图文设计的用心。如今市面上很多技术书籍，内容或许扎实，但阅读体验却像是在啃一块干巴巴的木头，让人望而生畏。然而，这本书的编排却展现出一种近乎艺术的严谨。每一章节的逻辑递进都非常自然，知识点之间的衔接如同精心编织的丝线，几乎没有生硬的跳跃感。书中穿插的那些高质量的显微照片和热力学相图，清晰度极高，即便是放大查看细微的晶界结构，也能辨认得一清二楚。这对于我们这些依赖视觉信息来理解微观世界的科研人员来说，简直是福音。更让我惊喜的是，作者在讨论一些复杂的热力学计算时，并没有直接丢出最终结果，而是循序渐进地展示了推导过程，这极大地满足了我对“知其所以然”的渴望。我感觉自己不像是在被动接受知识，而是在与一位经验丰富的导师一同探索未知。这本书的深度足以让资深专家找到新的视角，而其清晰度又足以让初学者跨越入门的巨大鸿沟。它成功地在学术的严谨性和可读性之间找到了一个近乎完美的平衡点，这在专业技术书籍中是相当罕见的成就。

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