高温合金材料学制备工艺（中册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:郭建亭

出品人:

页数:568

译者:

出版时间:2008-4

价格:95.00元

装帧:

isbn号码:9787030215994

丛书系列:

图书标签:

• 高温合金
• 材料科学
• 制备工艺
• 金属材料
• 航空材料
• 冶金工程
• 材料工程
• 粉末冶金
• 铸造
• 热处理

《金属凝固与铸造工艺学》 内容概述 本书聚焦于金属在凝固过程中的物理化学变化及其在铸造工艺中的应用。本书的撰写旨在为读者提供一个系统、深入的金属凝固和铸造基础理论框架，并在此基础上探讨各种先进的铸造技术和智能化制造的应用。本书涵盖了从基础的凝固驱动力、相变动力学，到复杂的枝晶生长、界面迁移，再到不同铸造工艺中的传热传质、充型与凝固过程控制等一系列重要内容。 第一篇 金属凝固的基础理论 第一章 凝固的驱动力与形核 本章深入探讨金属凝固的本质，即过冷驱动力。我们将详细解析热力学过冷和动力学过冷的区别与联系，以及它们对形核过程的影响。内容将涵盖均匀形核和非均匀形核的机理，包括形核的自由能变化、临界形核尺寸、形核率的计算模型，以及多种形核促进剂（如杂质、晶界、表面缺陷）的作用。读者将了解到如何通过控制过冷度来调控材料的微观组织和性能。 第二章 枝晶生长与界面演化 本章重点研究金属凝固过程中最普遍的宏观形态——枝晶的形成与生长。我们将详细解析枝晶生长的驱动机制，包括热量和溶质再分配对枝晶尖端形貌的影响，以及不同枝晶生长模型（如Mullins-Sekerka不稳定性、Chernov模型）的适用性。此外，本章还将探讨枝晶生长过程中的界面迁移，包括固液界面的粗化、聚结以及二次枝晶的形成。读者将理解枝晶形态与宏观性能之间的关系。 第三章 凝固过程中的传热与传质 传热与传质是金属凝固过程中不可或缺的两个方面。本章将系统阐述凝固过程中的主要传热方式（传导、对流、辐射）及其在不同铸造环境中的表现。同时，我们将深入分析溶质在凝固过程中的再分配规律，包括偏析的形成机制（如科利-斯塔夫模型）及其对铸件成分均匀性的影响。本章还将介绍数值模拟方法在预测凝固过程中的传热传质行为中的应用。 第四章 凝固组织与性能的关系 本章旨在连接凝固过程与材料宏观性能。我们将重点阐述晶粒尺寸、枝晶臂间距、相分布等微观组织特征如何影响材料的力学性能（强度、韧性、疲劳寿命）、物理性能（导电性、导热性）以及化学性能（耐腐蚀性）。读者将学习如何通过控制凝固过程来优化材料的微观组织，从而获得理想的宏观性能。 第二篇 铸造工艺及其应用 第五章 砂型铸造技术 砂型铸造作为历史最悠久、应用最广泛的铸造方法之一，在本章得到详尽介绍。我们将从砂型的制备（包括砂的种类、粘结剂、工艺流程）、模样设计与制造、浇注系统与冒口设计，到金属液的充型与凝固过程的控制等方面进行深入讲解。本书将重点分析不同砂型材料（如水玻璃砂、树脂砂、陶瓷砂）的特性及其对铸件质量的影响。 第六章 金属型铸造技术 金属型铸造，如压铸、低压铸造、倾斜铸造等，具有生产效率高、铸件尺寸精度好、表面质量高等优点。本章将详细阐述各类金属型铸造工艺的原理、设备、模具设计与制造，以及在充型、凝固过程中需要重点关注的关键参数。例如，压铸过程中高压高速充型对金属液流动行为和组织的影响，低压铸造中压力控制对铸件内部质量的意义。 第七章 特种铸造工艺 本章将介绍一些具有特殊应用价值的铸造工艺。其中包括： 熔模铸造（失蜡法）：详细介绍蜡模制作、陶瓷壳模焙烧、浇注、脱蜡等工艺环节，以及其在精密铸造领域的应用。 离心铸造：阐述其原理、设备及在生产管材、套筒等回转体零件中的优势。 连续铸造：介绍其在生产长条形金属坯料（如板坯、方坯、圆坯）中的高效性，以及其与传统锭模铸造的对比。 定向凝固与单晶生长：深入探讨这些先进制造技术在航空航天、能源等领域中对高温合金、镍基合金等特殊材料的应用，以及其背后的物理化学原理。 第八章 铸造工艺中的充型与凝固模拟 随着计算机技术的发展，数值模拟已成为现代铸造设计中不可或缺的工具。本章将重点介绍基于有限元法（FEM）或有限差分法（FDM）的铸造充型与凝固模拟软件及其应用。内容将涵盖模型建立、网格划分、物理模型选择、边界条件设定、参数化模拟以及结果分析等关键步骤。读者将学习如何利用模拟结果来优化浇注系统设计、预测铸件内部缺陷（如气孔、缩松、裂纹），并指导工艺参数的调整。 第九章 铸件质量控制与缺陷分析 铸件质量直接关系到产品的可靠性和使用寿命。本章将系统梳理常见的铸造缺陷，包括气孔、缩孔、缩松、夹砂、裂纹、热节线等，并深入分析其产生的原因。在此基础上，本章将介绍各种质量检测方法，如无损检测（X射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤）、金相检验、力学性能测试等。读者将学习如何通过对缺陷的精准分析来改进铸造工艺，提高铸件一次合格率。 第十章 铸造工艺的智能化与绿色制造 本章展望铸造行业未来的发展方向。我们将探讨如何将人工智能（AI）、大数据、物联网（IoT）等先进技术应用于铸造生产过程的智能化控制，例如实现浇注温度、压力、时间等参数的实时监测与自动调整，预测设备故障，优化生产调度。同时，本章还将关注绿色铸造的发展趋势，包括环保型砂技术、节能型设备、废旧铸件的回收与再利用等，为读者提供面向未来的视野。 总结 《金属凝固与铸造工艺学》旨在为从事材料科学、冶金工程、机械工程等领域的科研人员、工程技术人员以及高等院校的师生提供一本全面、深入、实用的参考书籍。本书不仅注重基础理论的讲解，更强调理论与实践的结合，通过对各类铸造工艺的详尽阐述和模拟应用的介绍，帮助读者掌握现代铸造技术的核心知识，为解决实际生产问题和推动行业技术进步提供有力的支撑。

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我对这本书的整体评价是，它像是一份详尽的、但略显陈旧的“工艺地图”。它清晰地标示了传统高温合金（如镍基单晶、定向凝固叶片）从熔炼、铸造到后续热处理的每一个关键步骤和工艺窗口。例如，在谈到定向凝固技术时，对于液相线和固相线温度梯度的控制、以及保温时间的设定对晶界形态的影响，描述得相当到位，附带的实验数据图表也很有参考价值。然而，当我试图寻找关于**功能梯度材料（FGM）**在热端部件中的集成应用信息时，发现这部分内容非常稀疏，几乎可以忽略不计。现代航空发动机的发展趋势越来越强调梯度材料以平滑热应力梯度，从而提高寿命。这本书似乎更多地关注于单一合金体系的优化，而非跨材料体系的结构设计。如果能增加一个专门探讨如何将不同性能的材料（例如，抗氧化涂层、过渡层、基体材料）通过梯度方式连接起来的制备技术，比如梯度激光熔覆或者梯度烧结，那这本书的实用价值会瞬间提升一个档次，更符合当前多材料复合结构的应用需求。

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这本书的参考引用部分做得相当出色，能看出作者在搜集资料时投入了巨大的心血，标注了大量来自上世纪末和本世纪初的经典文献。这使得读者在追溯某些基础理论的源头时非常方便，为构建扎实的理论框架提供了可靠的支撑。我特别喜欢它在讨论合金化元素对高温性能影响的章节中，对“稀土元素微量添加”的机制解释，非常到位地阐述了其对晶界强化的作用，以及如何通过优化添加量来避免有害相的析出。但有一点让我感到稍许遗憾，那就是在关于**先进模拟与计算材料学**应用方面的介绍略显不足。例如，计算材料学工具如相场法（Phase-Field Method）或密度泛函理论（DFT）在预测新合金相稳定性和扩散行为方面的最新成果，在书中似乎只是一笔带过，没有深入展开其在工艺优化中的实际应用案例。现在的材料研发越来越依赖于高通量计算和数据驱动的筛选，如果这本书能更紧密地结合这些计算工具来指导工艺参数的选择，而不是仅仅依赖传统的试错法，那么它在指导未来研究方向上会更具前瞻性和指导性。

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这本书的排版和用词习惯，让我产生了一种非常“老派”的学术氛围感。它不像现在很多网络出版物那样追求轻快的叙述风格，而是非常注重术语的精确性和定义的严谨性。阅读过程中，我经常需要停下来，查阅一下某些德文或俄文文献翻译过来的专业名词的准确含义，这既是学习的必要步骤，也稍微拖慢了阅读进度。我特别关注了关于粉末冶金（PM）工艺的部分，尤其是对热等静压（HIP）参数如何影响最终合金的致密度和均匀性的讨论。书中详细描绘了不同温度和压力组合下，残余孔隙的消除过程和晶粒的再结晶行为，这部分内容非常具有指导意义。但是，我注意到，对于**非平衡凝固**过程中微观偏析的控制策略，似乎着墨不多。在快速凝固技术（如快凝粉末或电磁悬浮熔炼）日益重要的今天，如何通过调控冷却速率来精确塑造合金的化学成分分布，这个环节的理论支撑和实验验证的结合点，如果能再加强一些，相信对提升材料的整体性能上限会更有帮助。总而言之，这是一部需要耐心去啃的“硬骨头”，但回馈也是实打实的学术深度。

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这本书的封面设计着实吸引眼球，那种深邃的蓝色调搭配着金属质感的标题字体，立刻让人联想到高温、高压、以及那些在极端环境下默默工作的精密材料。我原本以为这会是一本偏向理论推导的教材，结果翻开前几页，发现它在引言部分就非常注重实践案例的引入，比如宇航发动机叶片的气孔率控制、燃气轮机叶片的抗蠕变性能提升等等。作者似乎很懂得如何平衡理论深度与工程应用之间的关系，不像有些纯理论书籍那样晦涩难懂。不过，说实话，对于我这种刚接触这个领域不久的研究生来说，前几章关于晶体结构和相变的基础知识还是需要反复咀嚼才能完全消化。特别是涉及到某些复杂合金体系的微观结构演变路径时，图表的清晰度和注释的详尽程度，直接决定了我理解的效率。我期待后续章节能提供更多关于增材制造（3D打印）在高温合金成型中的最新进展，毕竟这已经是当前材料制备领域的热点，如果能有专门的章节深入探讨激光选区熔化（SLM）过程中的热梯度控制和缺陷抑制策略，那就太完美了。整体而言，这本书的布局严谨，内容扎实，为深入学习打下了坚实的基础，但阅读过程也需要投入相当的精力和时间去消化那些硬核知识点。

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我借阅这本书主要目的是想了解一些前沿的表面改性技术。这本厚重的书卷在手里的分量感，仿佛预示着里面承载了大量的工程经验和数据积累。我花了大量时间对比了其中关于热障涂层（TBCs）制备工艺的章节。作者对等离子喷涂（PS/HVOF）和电子束物理气相沉积（EB-PVD）两种主流技术的优缺点分析得相当透彻，尤其是在讨论涂层与基体材料的界面粘结强度、热循环寿命的差异时，引用的具体数据和图谱对比极具说服力。然而，我个人感觉，在探讨新型陶瓷涂层材料，比如钇稳定氧化锆（YSZ）的替代品，如钆锆或双层/多层结构的设计哲学方面，深度可以再挖掘一些。现在市场上涌现出很多基于纳米复合结构的设计思路来提高抗烧蚀和抗氧化性能，如果书里能更系统地梳理这些新思路的制备瓶颈和性能优势，对我们做前沿应用研究的人来说，价值会更大。目前的内容更侧重于成熟技术的工艺窗口优化，对于“下一代”技术的前瞻性布局略显保守。不过，对于需要快速掌握现有主流工艺的工程师来说，这本书无疑是一部不可多得的工具书。

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