实用有色合金铸造技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:聂小武

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2009-1

价格:28.00元

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isbn号码:9787538156423

丛书系列:

图书标签:

• 铸造
• 有色合金
• 金属材料
• 铸造技术
• 金属工艺
• 材料科学
• 工程技术
• 实用技术
• 工业技术
• 合金材料

《金属材料的组织与性能》 图书简介： 本书是一本专注于深入剖析金属材料内部微观结构与其宏观性能之间相互联系的专业著作。内容涵盖了金属材料学领域的核心理论知识，旨在为读者构建一个系统、全面的认知框架，理解材料如何从微观层面决定其在实际应用中的表现。本书不仅是对现有金属材料知识的梳理与整合，更是对未来材料设计与开发方向的深度探索。 第一章 金属的晶体结构与缺陷 本章将从原子尺度出发，为读者揭示金属材料的微观基石——晶体结构。我们将详细介绍常见的金属晶体结构，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）以及密排六方（HCP）等，并深入分析这些结构类型对材料基本性能的影响。例如，FCC结构通常具有良好的塑性和延展性，而BCC结构则在室温下表现出更高的强度，但塑性相对较差。本书将通过清晰的图示和精炼的语言，帮助读者直观理解原子在空间中的排列方式及其规律。 除了理想的晶体结构，我们还将重点探讨实际金属材料中不可避免存在的晶体缺陷。这些缺陷，尽管在微观尺度上看似微不足道，却对材料的宏观性能起着至关重要的作用。本章将详细阐述点缺陷（如空位、置换原子、填隙原子）、线缺陷（位错）以及面缺陷（晶界、孪晶界、堆垛层错）的形成机制、类型及其对材料力学性能、电学性能乃至化学性能的影响。特别是对位错理论的深入讲解，将为后续章节中理解金属塑性变形机制奠定坚实基础。我们将分析不同类型的位错（刃位错、螺位错）如何运动，以及它们如何相互作用，从而解释金属的屈服、加工硬化等现象。 第二章 相变与显微组织 相变是金属材料内部发生结构和组分变化的关键过程，直接影响着最终的组织和性能。本章将系统介绍金属材料中常见的相变类型，包括固态相变（扩散型相变、无扩散型相变）和液固相变（凝固）。我们将深入分析相变的驱动力、相界面的形成与迁移机制，以及相变的动力学过程。通过铁碳合金相图的详细解读，读者将深刻理解不同温度和成分下，钢和铸铁中存在的各种相（如铁素体、奥氏体、渗碳体、石墨）及其相互关系，为热处理工艺的设计提供理论依据。 显微组织是决定材料宏观性能的关键因素。本章将详细阐述各种显微组织特征，如晶粒尺寸、晶粒形状、相分布、第二相粒子等，并分析这些特征如何影响材料的强度、韧性、硬度、耐磨性以及疲劳寿命。我们将介绍常见的显微组织表征方法，并重点讲解如何通过控制热处理工艺（如退火、正火、淬火、回火）来获得期望的显微组织。例如，细化晶粒尺寸通常可以提高材料的强度和韧性，而合理分布的第二相粒子可以有效阻碍位错运动，从而提高材料的屈服强度。本书将通过丰富的金相组织照片，帮助读者建立起微观组织与宏观性能之间的直观联系。 第三章 金属的强化机制 本章将聚焦于提升金属材料强度的关键策略。我们将系统地介绍多种有效的金属强化机制，并深入分析其背后的物理原理。 固溶强化 (Solid Solution Strengthening)： 介绍杂质原子或合金元素进入金属基体固溶体后，如何通过产生晶格畸变来阻碍位错运动，从而提高材料的强度。我们将分析不同溶质原子的影响程度，以及固溶度对强化效果的影响。 细晶强化 (Grain Boundary Strengthening)： 详细阐述减小晶粒尺寸如何通过增加晶界数量来提高材料强度。晶界是位错运动的障碍，晶界越多，位错需要跨越的路径就越短，从而起到强化作用。我们将介绍细化晶粒的常用方法，如快速凝固、机械合金化以及合适的 Bilbao-Eckhardt 强化等。 沉淀强化 (Precipitation Strengthening)： 这是金属合金中最重要和最有效的强化机制之一。本章将深入介绍第二相粒子在基体中析出并阻碍位错运动的原理。我们将详细阐述沉淀强化所需的关键要素，包括析出相的类型、尺寸、分布以及与基体的匹配关系。我们还将介绍时效处理（Age Hardening）这一关键工艺，它是实现高效沉淀强化的核心。 形变强化 (Work Hardening/Strain Hardening)： 解释通过塑性变形（如冷加工）诱导位错密度增加，并使位错之间相互缠结，从而限制位错运动，提高材料强度的机制。我们将讨论加工硬化的过程，以及其对材料塑性的影响。 第二相强化 (Second Phase Strengthening)： 除了沉淀强化，其他形式的第二相，如纤维、颗粒等，也可以通过阻碍位错运动来提高材料的强度。本章将探讨不同形态的第二相对强度的贡献。 通过对这些强化机制的深入剖析，读者将能够理解如何通过合理的成分设计和工艺控制，获得具有高强度和良好综合性能的金属材料。 第四章 金属的韧性与脆性 韧性是金属材料抵抗断裂的能力，而脆性则是材料在断裂前几乎没有明显塑性变形的倾向。本章将深入探讨影响金属材料韧性与脆性的复杂因素，以及如何改善材料的韧性。 韧性机理： 我们将介绍韧性断裂的微观机制，包括韧窝的形成、晶粒间的拔出现象以及裂纹扩展的阻碍。 脆性机理： 详细阐述脆性断裂的特点，包括沿晶断裂、穿晶断裂等。我们将重点分析导致脆性的主要因素，如低温脆性、应变时效脆性、氢脆、回火脆性等。 影响因素： 深入分析晶粒尺寸、相界面的性质、第二相粒子的形态与分布、杂质元素的影响（如硫、磷等）以及应力状态对材料韧性的影响。 韧性改善措施： 介绍提高材料韧性的主要途径，包括优化显微组织（细化晶粒、选择合适的相组成）、控制杂质含量、进行特殊的合金化处理（如稀土处理）以及采用合理的加工和热处理工艺。 本章将通过大量的实例和数据，帮助读者理解为何在某些条件下材料会发生脆性断裂，以及如何通过科学的方法来提高材料的断裂韧性，确保其在实际应用中的安全性。 第五章 金属的疲劳与断裂 疲劳是金属材料在反复应力作用下发生损伤并最终导致断裂的现象，在工程应用中具有极其重要的意义。本章将深入探讨金属材料的疲劳性能。 疲劳损伤机理： 详细阐述疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂的全过程。我们将介绍裂纹萌生与应力集中、微观缺陷（如夹杂物、表面划痕）的关系。 S-N 曲线与疲劳极限： 介绍疲劳性能常用的表征方法——S-N 曲线，以及疲劳极限的概念。 影响疲劳性能的因素： 分析应力幅、应力比、应力集中、环境因素（如腐蚀）、材料内部组织以及表面状态对疲劳寿命的影响。 提高疲劳寿命的途径： 介绍提高材料疲劳寿命的工程措施，包括优化表面处理（如喷丸、滚压）、降低应力集中、选择合适的合金设计以及改进热处理工艺。 断裂力学是研究材料在存在裂纹时如何断裂的学科。本章将引入断裂力学的基本概念，如应力强度因子 (K) 和断裂韧度 (KIC)。我们将解释如何利用断裂力学来评估材料在存在缺陷情况下的承载能力，预测裂纹的稳定扩展以及判断材料的临界断裂条件。 第六章 金属的蠕变与高温性能 在高温和恒定载荷作用下，金属材料会发生缓慢而持续的塑性变形，这种现象称为蠕变。本章将系统介绍金属材料的高温性能，重点关注蠕变行为。 蠕变过程与机制： 详细阐述蠕变的三个阶段（瞬时变形、稳态蠕变、加速蠕变）以及不同温度和应力水平下的蠕变机制（如晶内滑移、晶界滑动、空位扩散等）。 蠕变损伤与寿命预测： 分析蠕变过程中产生的微观损伤（如空洞、微裂纹）及其对材料寿命的影响。我们将介绍常用的蠕变寿命预测模型和外推方法。 影响高温性能的因素： 分析固溶原子、沉淀相、晶粒尺寸、晶界性质以及氧化腐蚀等因素对材料高温性能的影响。 高温合金的设计与应用： 介绍用于高温环境的特种合金（如镍基高温合金、钴基高温合金）的成分设计原则、微观组织特点及其在航空发动机、燃气轮机等领域的典型应用。 第七章 金属的耐磨性与表面工程 耐磨性是材料抵抗表面磨损的能力，对于许多工程部件至关重要。本章将深入探讨金属材料的耐磨性及其改善方法。 磨损的类型与机理： 详细介绍不同类型的磨损，如磨粒磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损等，并分析其各自的微观损伤机制。 影响耐磨性的因素： 分析材料的硬度、显微组织（如碳化物含量和分布）、表面粗糙度、摩擦系数以及工作环境对耐磨性的影响。 提高耐磨性的方法： 介绍提高材料耐磨性的各种手段，包括： 材料选择与成分设计： 选择高硬度、高耐磨性的材料，如高碳钢、轴承钢、硬质合金等。 热处理工艺： 通过淬火、回火、渗碳、氮化等热处理获得高硬度表面层。 表面改性技术： 渗层技术： 如渗碳、渗氮、碳氮共渗，在表面形成高硬度、耐磨的化合物层。 表面热处理： 如感应淬火、火焰淬火，提高表面硬度和耐磨性。 涂层技术： 如 PVD（物理气相沉积）、CVD（化学气相沉积）、电镀、喷涂等，在表面形成耐磨涂层。 表面加工： 如抛光、研磨、珩磨等，改善表面粗糙度，降低磨损。 表面工程的应用： 结合具体工程实例，说明如何通过合理的表面工程技术来显著提高零部件的耐磨寿命，降低维护成本。 第八章 金属材料的腐蚀与防护 金属材料在工作环境中会发生不同程度的腐蚀，导致性能下降甚至失效。本章将系统介绍金属的腐蚀现象及其防护措施。 腐蚀的基本原理： 阐述电化学腐蚀和化学腐蚀的基本机理，包括阳极反应、阴极反应和电解质的作用。 腐蚀的类型： 详细介绍金属常见的腐蚀类型，如均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、磨损腐蚀等，并分析其发生的原因和特点。 影响腐蚀的因素： 分析环境因素（如介质种类、浓度、温度、pH值）、材料自身因素（如电极电势、表面状态、组织结构、杂质）以及应力状态对腐蚀速率的影响。 金属的腐蚀防护措施： 材料选择： 选择耐腐蚀性优良的材料，如不锈钢、钛合金、镍基合金等。 改变环境： 调整介质的成分、pH值，降低温度，去除氧气等。 表面处理： 缓蚀剂： 在腐蚀介质中加入缓蚀剂，抑制腐蚀反应。 防腐涂层： 施加金属涂层（如镀锌、镀铝）或非金属涂层（如油漆、塑料、陶瓷）来隔离腐蚀介质。 钝化处理： 使金属表面形成一层致密的氧化膜，提高耐腐蚀性。 电化学防护： 阳极保护： 将被保护金属作为阳极，形成钝化膜。 阴极保护： 将被保护金属作为阴极，外加直流电源或牺牲阳极，使其电极电势降低，不易发生腐蚀。 腐蚀的检测与评估： 介绍常用的腐蚀检测方法，如电化学阻抗谱、极化曲线测量等。 第九章 特种金属材料及其应用 本章将介绍一些具有特殊性能和广泛应用前景的金属材料，它们在现代工业中扮演着越来越重要的角色。 功能材料： 形状记忆合金 (SMA)： 介绍镍钛合金等形状记忆合金的马氏体相变机制，以及其在医疗器械、航空航天、机器人等领域的独特应用。 磁性材料： 介绍软磁材料（如硅钢）、硬磁材料（如钕铁硼、钐钴）的磁畴结构和磁性能，及其在电机、传感器、存储设备等领域的应用。 压电材料： 介绍压电陶瓷和压电单晶的工作原理，以及其在传感器、执行器、换能器等方面的应用。 高性能合金： 铝合金： 介绍铝合金的种类（如硬铝、超硬铝）、性能特点（轻质、高强度、耐腐蚀）及其在航空、汽车、建筑等领域的广泛应用。 钛合金： 介绍钛合金的高比强度、优异的耐腐蚀性和生物相容性，及其在航空航天、医疗、化工等领域的应用。 镁合金： 介绍镁合金的轻质化优势，及其在汽车、电子产品等领域的应用前景。 先进制造材料： 粉末冶金材料： 介绍粉末冶金工艺的特点，以及其在制备难熔金属、硬质合金、多孔材料等方面的应用。 金属基复合材料： 介绍金属基体与陶瓷、碳纤维等增强相复合形成的材料，如何实现性能的协同提高，及其在航空航天、体育器材等领域的应用。 本书特点： 理论与实践相结合： 理论阐述深入浅出，结合大量工程实例，帮助读者理解抽象的理论知识在实际工程中的应用。 系统性与全面性： 覆盖金属材料组织与性能领域的关键知识点，构建完整的知识体系。 图文并茂： 配备大量高质量的金相组织图、显微结构图、示意图以及工程应用图，增强阅读的直观性和趣味性。 语言精炼： 避免使用过于晦涩的学术术语，力求语言清晰、简洁、易于理解。 注重前沿： 适当介绍一些新的材料概念和研究方向，激发读者的学习兴趣和探索精神。 目标读者： 本书适合于材料科学与工程专业的本科生、研究生，以及从事金属材料研发、生产、应用、检测和管理的工程师、技术人员和科研工作者。对于对金属材料性能及其背后机理感兴趣的广大读者，本书也将提供一个全面而深入的学习平台。 通过对本书的学习，读者将能够深刻理解金属材料的微观世界与宏观性能之间的奥秘，掌握材料选择、设计、加工和应用的基本原理，为解决实际工程问题提供坚实的理论基础和技术指导。

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我一直对铸造这个古老的行当抱有深深的敬畏，但总觉得缺乏一个能将理论与实践无缝衔接的桥梁。很多市面上的书籍要么是偏向材料科学的理论深潜，读起来像啃石头一样乏味，要么就是纯粹的工艺流程罗列，缺乏对“为什么”的解释。然而，《实用有色合金铸造技术》的独特之处在于，它非常巧妙地平衡了这一点。我特别欣赏其中关于“缺陷的成因及预防”那一章，作者没有简单地将缺陷归类，而是深入剖析了从熔炼纯净度到砂型湿度，再到后续热处理各个环节之间复杂的连锁反应。比如，书中对于“白斑病”的描述，不仅给出了化学成分的判断标准，更详细阐述了在快速冷却环境下，特定元素偏析如何诱发微观裂纹的产生，并提供了在不同炉型下的具体操作建议。我记得有一次，我们在尝试铸造一个大型异形件时，遇到了夹渣问题，尝试了多种清洗剂和过滤网组合都效果不佳。后来参考书中的“多级过滤与涡流分离结合技术”，我们调整了浇口杯的设计，大大改善了金属液的层流状态，效果出奇地好。这本书的价值，就在于它能让你从“知其然”迈向“知其所以然”，让每一个铸造决策都有坚实的科学依据支撑，而不是靠经验主义瞎猜。

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这本书的排版和插图质量真的令人印象深刻。对于一个偏重工程实践的技术书籍来说，清晰的图示往往比冗长的文字更具说服力。我尤其欣赏它在描述不同铸造设备操作界面时的详尽截图和流程图。比如，在介绍“熔炼过程中的除气和精炼”时，书中不仅图解了旋转精炼仪的内部结构和气体喷射角度对氢气去除效率的影响，还配上了真空拉伸测试仪的显微照片，直观地展示了去除氢气后铸件的延展性提升幅度。这种从设备操作到金相学结果的完整闭环展示，极大地增强了读者的信任感。而且，这本书的案例选择非常贴近现代工业需求，不仅仅局限于传统的砂型铸造，还花了不少篇幅讨论了压力铸造中模具的寿命管理和快速换模技术。对于我们这种需要不断优化生产节拍的工厂来说，这些“效率提升”的内容价值连城。它不是一本束之高阁的学术论文集，而是真正可以带进车间、在设备旁边随时翻阅的实战手册。作者的功底深厚，对行业痛点的把握精准到位，使得这本书具有极高的可操作性和时效性。

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我是一名刚刚从学校毕业，进入有色合金研发部门的新手。我发现很多教科书对“工艺窗口”的描述过于理想化，总假设所有变量都是完美的。但在实际生产中，原料的波动、环境湿度的变化、坩埚损耗带来的污染，都是绕不开的现实问题。这本书最让我感到“解渴”的地方，就在于它毫不避讳地讨论了这些“脏活累活”下的工艺调整。它教你如何在原料质量不理想时，如何通过调整合金化元素的顺序和加入时间来挽救批次；在砂芯烘干不完全时，如何通过提高浇注温度并适当延长保温时间来弥补。书中有一个关于“高熵合金”在铸造过程中的界面行为分析，虽然这部分内容难度较高，但作者给出了一个简化的“区域熔化”模型，帮助我们理解在复杂多组分体系下，微量元素对晶界强度的影响。这种从宏观操作到微观机制的层层递进，让我这个新手能够迅速建立起对整个铸造流程的系统认知。它不是教你如何一步步做实验，而是教你如何像一位经验老到的工匠一样，在面对突发状况时，能够迅速做出最合理的工程判断。可以说，这本书是连接学术知识与工业现实之间一座坚实可靠的桥梁。

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这本《实用有色合金铸造技术》简直是为我们这帮在车间里摸爬滚打的工程师准备的“救命稻草”！我记得有一次，我们接到一个紧急订单，需要铸造一批高精度、高强度的铝青铜零件，可问题是，我们现有的工艺流程总是在冷却阶段出现内部缩孔，废品率高得吓人。翻遍了手头的各种老旧手册，讲的都是理论上的皮毛，根本无法解决实际问题。直到我偶然发现了这本书，简直是醍醐灌顶。它没有过多地纠缠于枯燥的相图分析，而是直接切入了最核心的痛点——如何通过优化浇注系统和模具设计来控制凝固过程。书中关于“定向凝固的流体力学模拟”那几章，配着大量的现场案例图，让我立刻明白了我们之前在冒口设置上的致命错误。特别是关于“低压铸造过程中的气体卷入控制技术”，那套精细化的压力曲线调整方法，我回家后立刻在模拟软件里跑了一遍，效果立竿见影。这本书的语言非常朴实，没有那些晦涩难懂的学术套话，更像是经验丰富的大师傅手把手教你，让你感觉自己不是在读一本技术专著，而是在一个炉火旁听一位老专家传授毕生绝学。要说有什么遗憾，可能就是对特种难熔合金的涉及篇幅稍微少了些，但对于我们日常接触最多的铝、镁、铜系合金来说，这本书的实用性是无可替代的。

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说实话，我最初拿到这本书时，内心是抱有一丝怀疑的，因为“实用”二字在技术书籍里往往意味着牺牲深度。我主要关注的是精密铸造和增材制造的结合点。然而，这本书在“复杂模具设计中的应力分析与残余应力控制”这一块，给了我一个大大的惊喜。它没有停留在传统的有限元分析结果解读上，而是深入探讨了如何根据材料的特定收缩率和冷却速率曲线，反向推导出模具型腔的预变形量。这一点对于我们生产航空航天零部件至关重要，因为任何微小的残余应力都可能成为疲劳裂纹的萌生点。书中有一节专门讲解了如何利用不同材质的型芯（如陶瓷芯和石墨芯）在冷却速率上的差异来平衡铸件内外的冷却梯度，这个思路非常新颖，并且提供了详细的计算公式和实际操作的参数范围。更难得的是，它对后处理工艺，特别是针对特定有色合金的真空热处理参数，给出了非常详尽的“查找表”。这对于我们快速调整批次生产参数非常有帮助，避免了大量试错的成本。这本书的结构组织极其清晰，逻辑链条完整，读起来非常顺畅，是技术人员提升硬核技能的必备参考书。

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