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出版者:

作者:Joshi, Vydehi Arun

出品人:

页数:248

译者:

出版时间:2006-1

价格:$ 259.84

装帧:

isbn号码:9780849350108

丛书系列:

图书标签:

• 钛合金
• 材料科学
• 金属材料
• 航空材料
• 生物材料
• 合金材料
• 材料工程
• 机械工程
• 冶金学
• 工程材料

现代冶金工艺与材料科学的深度探索：高性能合金的演进与应用 本书聚焦于一系列具有突破性意义的现代工程金属，深入剖析了从基础理论到尖端应用的完整产业链条。本书并非一本关于单一金属体系的专著，而是旨在构建一个广阔的视野，涵盖多种对现代工业至关重要的关键结构材料。 第一部分：先进金属材料的基础理论与设计哲学 本部分奠定了理解现代工程金属的理论基石。我们将追溯材料科学的百年发展脉络，重点阐述晶体结构、缺陷工程与相变动力学在决定材料宏观性能中的核心作用。 第一章：晶体塑性与强化机制的再评估 传统金属的强化机制，如固溶强化、晶界强化和析出强化，在极端服役条件下已显现其局限性。本章着重探讨梯度结构材料和超细晶/纳米晶材料的设计原理。我们将详细分析高熵合金（HEA）中的“高熵效应”和“迟滞效应”，解释其如何通过打破传统固溶强化模型的束缚，实现优异的综合力学性能。此外，对贝里亚特关系（Hollomon-Jaumann/Ludwik-Hollomon方程）在复杂合金体系中的适用性进行严格检验，并引入基于第一性原理计算的材料性能预测模型。 第二章：高温与耐腐蚀合金的相稳定性分析 在航空航天、能源转换等领域，材料必须承受极高的热负荷与化学腐蚀。本章深入研究了镍基、钴基高温合金中$gamma'/gamma$ 相的析出动力学及其对蠕变性能的影响。我们不仅分析了传统的MC、M23C6碳化物的形貌控制，更侧重于拓扑密堆积（Topologically Close-Packed, TCP）相的抑制策略，阐述了微量元素（如铼、钌）对晶界稳定性和抗氧化性的决定性作用。同时，针对极端环境，对新型单晶与定向凝固合金的生长缺陷控制进行了详尽的阐述。 第三章：轻质与功能性合金的界面工程 本书将轻质金属（如镁合金、铝锂合金）的设计理念提升到界面控制的层面。重点探讨了先进复合材料中基体与增强相（如碳纳米管、SiC纤维）之间的化学键合强度与热力学匹配性。我们详细介绍了通过反应熔覆技术和固态扩散连接来优化界面层的研究案例，以解决传统复合材料界面脆性大、负载能力差的问题。此外，对形状记忆合金（SMA）中的马氏体相变与热弹性循环行为进行了深入的本构模型解析。 --- 第二部分：先进加工技术与制造工艺的革新 高性能合金的优异性能往往依赖于极其精准的制造过程。本部分聚焦于如何通过工艺创新来精确控制材料的微观结构，从而实现性能的最大化。 第四章：增材制造（AM）对合金凝固行为的影响 增材制造，尤其是选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM），正在彻底改变合金的制造方式。本章的核心在于分析高扫描速度下的快速凝固过程及其对材料微观结构的影响。我们将探讨液滴的快速冷却速率如何导致非平衡态相的形成和微观偏析。对于不同基体合金（如高强钢、镍基粉末床），我们详细分析了再熔池再凝固现象引发的残余应力、孔隙率和晶粒粗化的控制策略。 第五章：高能塑性变形与动态再结晶控制 传统的锻造和轧制工艺仍然是制造大型构件的关键。本章深入分析了热机械过程（TMP）对合金内部微观结构演化的影响。重点研究了动态再结晶（DRX）的临界应变、驱动力以及其在实现细小等轴晶结构中的作用。针对难变形合金，本章引入了等通道转角挤压（ECAP）和高精度旋锻等超高应变加工技术，量化了这些技术如何通过诱导晶界迁移和孪晶形成来提升材料的延展性。 第六章：表面改性和防护技术的前沿应用 即使是高性能合金，在实际服役中也面临严峻的表面失效问题。本章超越了传统的涂层技术，重点介绍了激光熔覆（LC）、冷喷涂（CS）和离子束注入（IBI）技术在合金表面构建功能梯度保护层方面的应用。我们将对比不同技术在粘附力、残余应力分布和耐磨损性上的差异，并展示如何利用这些技术在单一构件上集成耐热、耐磨损与抗氧化等多重功能。 --- 第三部分：极端服役环境下的材料失效分析与寿命预测 本部分将理论与实践相结合，侧重于理解和预测材料在复杂载荷和腐蚀环境下的失效机理，为工程应用提供可靠的寿命评估工具。 第七章：疲劳裂纹的萌生与扩展的非线性模型 疲劳是工程结构中最常见的失效模式。本章超越了传统的S-N曲线分析，引入了基于裂纹尖端应力场参数（如$T$应力张量）的疲劳寿命预测模型。我们详细探讨了高周疲劳（HCF）中晶界滑移诱导的微裂纹萌生，以及低周疲劳（LCF）中塑性应变累积对疲劳阈值的影响。对于增材制造件中特有的缺陷敏感性，本章提供了基于概率的缺陷容限评估方法。 第八章：应力腐蚀开裂（SCC）的电化学-力学耦合机制 腐蚀环境下的力学载荷是造成灾难性失效的重要原因。本章系统阐述了电化学腐蚀与机械应力相互作用的耦合机制。我们分析了不同合金（如高强度钢、铝合金）在氯离子、硫化物环境下的氢致脆化（HE）敏感性，并介绍了电偶反应对局部腐蚀速率的影响。通过原位拉伸测试结合电化学监测，揭示了SCC裂纹的扩展路径和速度的精确调控手段。 第九章：热机械疲劳（TMF）与长期可靠性评估 在航空发动机叶片、核反应堆部件等场合，材料同时承受周期性的温度变化和机械载荷，这构成了最严苛的热机械疲劳（TMF）环境。本章提出了生命周期累积损伤模型，重点分析了热应力与机械应力在In-phase（同相）和Out-of-phase（反相） TMF循环下的作用差异。最后，本书将介绍数字孪生技术在金属结构长期服役性能监控与剩余寿命预测中的前沿应用框架。 本书的读者对象包括材料科学家、冶金工程师、航空航天设计师以及从事先进制造技术研发的专业人员。通过对这些关键工程金属体系的全面梳理，读者将能够掌握从材料设计到服役评估的全套知识体系，为下一代高性能结构件的开发奠定坚实基础。

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我得承认，我对这本书的期望值本来就不高，主要目的只是想快速了解一下钛合金的基本分类和主要应用场景，权当是做一次快速的背景知识扫盲。然而，书中关于钛合金生物相容性的章节，彻底颠覆了我的认知。我原以为这部分内容无非是重复强调它在骨科植入物中的惰性，但作者却花了大量的篇幅去探讨钛金属表面改性和与细胞外基质的动态交互作用。他对“生物活性”钛合金的描述，让我看到了这个领域远比我想象的要复杂和富有活力。比如，书中详细比较了不同表面粗糙度对成骨细胞附着率的影响，以及通过微弧氧化技术在表面形成氧化层以增强生物惰性的过程。这种从“无反应”到“主动引导生物反应”的思维转变，让我意识到，即便是看似“简单”的生物惰性材料，其背后的科学深度也是惊人的。对于任何想跨界了解医疗器械材料的人来说，这一部分是必读的精华。

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这本书最大的槽点，在于它在叙事节奏和内容详略上的分配极度不均衡。前半部分，尤其是在介绍早期冶炼和海绵钛制备工艺时，描述得细致入微，仿佛在进行一场时间缓慢流动的纪录片拍摄，每一个坩埚的升温曲线都得到了详尽的交代。这对于希望快速掌握主干知识的读者来说，无疑是一种折磨，阅读体验极其拖沓。但是，当读到最新的超塑性成形技术和下一代高熵钛合金的研究进展时，作者的笔锋突然变得极其仓促，仿佛被编辑催稿了一般，很多重要的参数和实验结果只是草草提及，缺乏深入的解释和图表支持。这使得我对这本书的整体印象变得非常矛盾：它要么过于细碎冗长，要么过于轻描淡写，缺少一个贯穿始终的、平稳递进的知识曲线。如果你想了解的是某个特定且前沿的应用，你可能需要从它庞杂的文本中进行大量的“淘金”工作。

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我对这本书的学术严谨性非常好奇，所以特意挑了一些我比较熟悉的领域进行交叉验证，比如增材制造（3D打印）中钛合金粉末床的性能退化问题。结果发现，作者在这一前沿领域的探讨深度，远超出了我的预期。他不仅提到了激光功率、扫描速度对孔隙率的影响这些基础参数，还深入剖析了热循环过程中局部过热导致的微观组织异常演变，甚至引用了最新的计算流体力学模拟结果来佐证其观点。这种对前沿技术动态的敏锐捕捉能力，让这本书立刻摆脱了“老生常谈”的窠臼。书中对于如何通过后处理热压（HIP）来消除打印缺陷的论述，充满了实战经验，而不是空泛的理论推导。读到这里，我感觉自己仿佛正在听一位资深的材料科学家在茶歇时分享他最新的研究心得，那种不拘泥于教科书框架的开放性思维，是真正有价值的知识分享。

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说实话，这本书的排版和装帧设计简直是当代技术书籍的一个灾难，它让我深刻体会到了什么叫“金玉其外，败絮其中”。封面虽然采用了那种冷峻的金属质感印刷，试图营造出高精尖的氛围，但内页的字体选择和行间距处理简直是对阅读者视力的挑战。我不得不经常停下来，眯着眼睛去分辨那些密密麻麻的脚注和图表编号，很多关键的微观结构图，像是被缩小了一百倍塞进了角落里，即使用放大镜也难以看清那些晶界和析出相的细节。更令人抓狂的是，书中对不同合金系列（比如Ti-6Al-4V的各种改型）的命名和代号转换缺乏一个清晰的索引或对比表格，导致我经常需要在前言和附录之间来回翻找，确认我正在阅读的到底是哪一种具体牌号的材料。如果作者和出版方愿意投入资源进行一次彻底的重新设计，我相信这本书的价值能提升至少一个档次，但就目前的呈现来看，它更像是一个匆忙赶工的学术草稿，而不是一本精心打磨的市面流通读物。

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这本书绝对是近期阅读体验中的一匹黑马，我原本以为这会是一本偏学术、晦涩难懂的技术手册，但事实证明我的判断完全失误了。作者在开篇就展现了一种近乎诗意的叙事能力，他没有急于抛出复杂的合金成分表，而是选择了一种更引人入胜的方式——通过追溯钛合金从军用到民用领域的演变史，将冰冷的科学知识融入了波澜壮阔的历史洪流之中。我尤其欣赏其中关于20世纪中期航空航天竞赛的描述，那种紧张感和技术突破的激动人心，仿佛能透过纸面感受到当时工程师们的呼吸。更别提那些关于材料疲劳和应力腐蚀的案例分析，作者似乎拥有将最枯燥的工程力学问题，转化为引人入胜的侦探故事的天赋。读完关于喷气发动机叶片寿命的章节，我甚至产生了想要去查阅更多原始论文资料的冲动，这对于一本面向“大众”的科普读物来说，是极高的赞誉。它成功地在深度和广度之间找到了一个完美的平衡点，既满足了专业人士对细节的渴求，也为初学者搭建了一座清晰的认知桥梁。

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