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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Horst Czichos

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1978-01

价格:CAD 113.41

装帧:Hardcover

isbn号码:9780444416766

丛书系列:

图书标签:

• Maschinenbau
• 摩擦学
• 润滑
• 磨损
• 表面工程
• 材料科学
• 机械工程
• 工程材料
• 生物摩擦学
• 纳米摩擦学
• 工业润滑

摩擦学的世界：探索表面与运动的奥秘 在宏观世界里，我们习以为常的运动，从微小的分子振动到庞大的星体运转，都离不开一个关键的物理现象：摩擦。而在微观层面，无数精密的机械设备，从心脏起搏器到航空发动机，其稳定运行和持久寿命，同样依赖于我们对摩擦、磨损和润滑的深入理解。这门古老而又充满活力的学科，便是“摩擦学”（Tribology）。 《摩擦学》一书，并非一本枯燥的理论堆砌，而是带领读者穿越物质世界的表面，深入探索运动的本质。它将是一次对我们日常生活中被忽视的，但又至关重要的物理现象的全面解析。本书将从最基础的定义出发，逐步深入到摩擦学发展的各个分支，旨在为读者构建一个完整且生动的学科图景。 第一章：摩擦的本质——来自表面的低语 本书的开篇，我们将聚焦于“摩擦”这一核心概念。摩擦，并非简单的“阻碍运动”这般简单。它源于物质表面之间错综复杂的相互作用，是微观形貌、表面化学性质乃至原子层面的粘附力的综合体现。 我们将首先剖析宏观的摩擦现象，例如我们推拉一个物体时感受到的阻力。通过解释库仑摩擦定律，我们将理解静摩擦和动摩擦的区别，以及它们与正压力的关系。但这仅仅是表象。本书将进一步引导读者进入微观世界，探索表面粗糙度的影响。即使是最光滑的表面，在显微镜下也会呈现出山脉般的起伏。这些微观的“山峰”相互接触，是摩擦力的重要来源。我们将探讨不同的表面形貌如何影响摩擦系数，以及抛光、研磨等表面处理技术背后的物理原理。 更深层次的探索将触及粘附理论。当两个物体表面足够接近时，原子之间的范德华力和其他化学键合会使得表面产生粘附。这种粘附力，在一定条件下，甚至会比“山峰”的机械阻碍更加显著。本书将通过解释金属、聚合物、陶瓷等不同材料的表面粘附机制，来揭示摩擦力背后更深层的物理机制。我们将讨论材料的杨氏模量、泊松比等弹性力学参数如何影响表面接触和变形，从而间接影响摩擦。 此外，环境因素在摩擦中的作用也将被深入讨论。空气中的水分、氧气，以及可能存在的污染物，都会在物体表面形成吸附层或氧化层，改变表面的化学性质，进而影响摩擦特性。例如，在潮湿环境下，某些材料的摩擦系数可能会显著下降，而另一些则可能上升。本书将通过实例说明，环境因素如何与材料表面性质相互作用，共同决定摩擦的最终表现。 第二章：磨损的代价——侵蚀与损伤的痕迹 如果说摩擦是运动中的“阻力”，那么“磨损”则是这种阻力带来的“代价”。磨损是物体表面材料因相对运动而发生损失的现象。它不仅会降低零件的使用寿命，导致机械故障，甚至可能产生有害的微粒，对环境和健康造成影响。 本书将系统介绍磨损的几种主要类型。首先是“粘着磨损”（Adhesive Wear），这是由表面粘附力引起，在相对滑动时，粘附点被撕裂，导致材料转移或损失。我们将通过金属相互滑动时的粘着磨损实例，来解释其发生机制，并讨论材料的硬度、延展性以及表面污染物对粘着磨损的影响。 其次是“磨粒磨损”（Abrasive Wear），这是由硬质颗粒嵌入或划过表面而引起的磨损。无论是外部进入的灰尘，还是零件自身产生的磨屑，都可能成为磨粒。本书将区分单颗粒磨损和多颗粒磨损，并分析磨粒的大小、形状、硬度以及表面的形貌如何影响磨损的程度。例如，在砂土环境中工作的机械设备，磨粒磨损的风险会大大增加。 “疲劳磨损”（Fatigue Wear）则与循环应力有关。在重复的接触和分离过程中，材料表面会产生裂纹，并最终剥落。我们将通过轴承、齿轮等承受循环载荷的零件来阐述疲劳磨损的原理，并讨论材料的屈服强度、疲劳极限以及接触应力如何影响疲劳磨损的发生。 此外，本书还将探讨“腐蚀磨损”（Corrosive Wear）和“冲蚀磨损”（Erosive Wear）。腐蚀磨损是在化学腐蚀和机械作用共同作用下发生的磨损，例如在腐蚀性介质中运动的金属部件。冲蚀磨损则是流体携带的颗粒高速冲击物体表面而引起的磨损，例如管道内壁的磨损。 理解磨损的类型和机制，是制定有效防护措施的基础。本书将为读者提供一个清晰的框架，帮助识别不同工况下的磨损风险，并为后续的润滑和防护策略打下坚实基础。 第三章：润滑的艺术——减少摩擦与磨损的智慧 在摩擦学领域，润滑扮演着至关重要的角色，它如同身体的血液，维系着机械的健康运转。润滑的目的在于减少摩擦和磨损，延长机械寿命，同时还能起到冷却、清洁、密封和防锈等作用。 本书将首先介绍润滑的几个基本理论。我们将从“流体润滑”（Fluid Lubrication）开始，深入探讨油膜的形成和特性。在流体润滑条件下，两运动表面之间完全被润滑剂隔开，形成一层油膜，从而实现零摩擦和零磨损。我们将介绍牛顿流体和非牛顿流体在润滑中的作用，以及润滑剂的粘度、剪切应力与速度的关系。 “边界润滑”（Boundary Lubrication）则是当油膜不足以完全隔开表面时发生的润滑状态。在这种情况下，润滑剂分子会在表面形成一层吸附膜，起到一定的减摩作用。本书将详细讲解润滑剂中的极性分子如何吸附在金属表面，形成保护层，以及表面活性剂的作用。 “混合润滑”（Mixed Lubrication）则是流体润滑和边界润滑之间的过渡状态，既有油膜存在，又有部分表面直接接触。我们将分析混合润滑的特点，以及如何通过优化润滑剂配方和表面处理来改善混合润滑的性能。 除了理论，本书还将深入探讨润滑剂的种类及其应用。我们将介绍矿物油、合成油、动植物油等不同基础油的性能特点，以及各种添加剂（如抗磨剂、极压剂、抗氧化剂、粘度指数改进剂等）在润滑剂中的作用。读者将了解到，针对不同的工作环境和工况，需要选择不同类型的润滑剂。例如，高温高压环境下需要使用具有高粘温特性的合成油，而食品机械则需要使用符合食品安全标准的润滑剂。 本书还将触及干润滑和固体润滑的领域，例如石墨、二硫化钼等固体润滑剂在真空、高温或极低摩擦环境下的应用。 第四章：摩擦学在工程实践中的应用——无处不在的守护者 摩擦学并非只存在于实验室的理论研究，它早已渗透到我们生活的方方面面，成为现代工程技术不可或缺的一部分。本书的第四部分将通过一系列生动具体的案例，展现摩擦学在不同工程领域中的重要作用。 我们将探讨汽车工业中的摩擦学应用。从发动机内部的活塞环与气缸壁的摩擦，到轮胎与地面的摩擦，再到刹车片的摩擦，每一个环节都涉及复杂的摩擦学问题。本书将解析这些应用如何通过优化材料、设计润滑系统和选择合适的润滑剂来提高燃油经济性、降低排放并提升安全性。 航空航天领域对摩擦学的要求尤为严苛。飞机起落架的收放、飞控表面的运动、发动机叶片的旋转，都在极端条件下承受着巨大的摩擦和磨损。本书将讨论在真空、极端温度和高载荷条件下，如何通过先进的表面工程技术和特殊的润滑材料来保证飞机的可靠运行。 在生物医学领域，摩擦学同样扮演着关键角色。人工关节的滑动表面的磨损，心脏瓣膜的启闭，甚至是药物输送系统的微观运动，都需要摩擦学的深入研究。本书将介绍仿生材料、纳米润滑技术在医疗器械中的应用，以及如何通过摩擦学来提高人造器官的寿命和患者的生活质量。 此外，本书还将涉及能源领域（如风力发电机、水轮机）、制造领域（如切削加工、精密仪器）以及日常消费品（如家电、滑板）中的摩擦学应用。通过这些案例，读者将深刻认识到摩擦学研究的广泛影响力和实际价值。 结论：面向未来的摩擦学 《摩擦学》一书的结尾，我们将展望摩擦学未来的发展趋势。随着新材料、新能源、微纳技术和人工智能的不断进步，摩擦学研究正面临着新的机遇和挑战。 我们将探讨如何利用先进的计算模拟技术，如分子动力学模拟和有限元分析，来更精确地预测和优化摩擦学性能。新一代的纳米润滑材料，例如石墨烯、二维过渡金属硫化物等，因其独特的结构和性能，正成为研究的热点。同时，智能化和自适应的摩擦学系统，能够根据实时工况自主调整润滑策略，有望实现前所未有的节能和减摩效果。 摩擦学的发展，离不开跨学科的合作。材料科学、化学、物理学、机械工程学以及计算机科学等领域的知识融合，将不断推动摩擦学理论和技术的突破。 《摩擦学》这本书，旨在为读者提供一个系统、全面且深入的学科认知。它不仅仅是一本关于摩擦、磨损和润滑的书，更是一次对物质世界运动规律的探索，对工程技术发展脉络的梳理，以及对未来科技创新方向的启迪。希望通过本书的阅读，读者能够重新审视我们习以为常的运动，并从中发现更多奥秘与可能。

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阅读这本书的过程，更像是一场与作者智慧的深度对话。作者的语言风格非常具有个人色彩，时而充满哲学的思辨，时而又回归到最朴实的工程直觉。我注意到，书中对于一些经典理论的介绍，作者总是会追溯其历史渊源和提出背景，这使得读者不仅知其然，更知其所以然。例如，在阐述接触理论时，他详细回顾了赫兹、康特等先驱们在不同历史时期所面临的挑战和取得的突破，这不仅丰富了阅读体验，也让人对科学探索的艰辛历程有了更深切的体会。书中还穿插了一些作者自己团队在解决特定工业难题时的“幕后故事”，这些真实的案例极大地增强了代入感。我可以清晰地感受到，作者在面对技术瓶颈时的挣扎与最终豁然开朗的喜悦。这种真诚的分享，使得这本书超越了一般的学术专著，更像是一本充满洞察力的行业指南。对于希望在专业领域深耕的后辈而言，这本书所蕴含的经验教训远比公式本身更有价值。

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说实话，这本书的排版和印刷质量达到了一个令人赞叹的水准。纸张的质感很舒服，即使长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。内容上，作者似乎有一种独特的叙事方式，他总能将那些晦涩难懂的物理过程用非常生动的比喻来阐述。比如，在讨论接触力学时，他将两个表面之间的相互作用比作是“微小的舞蹈”，每一个接触点都是一次精密的、受控的能量交换。这种文学性的描述，极大地降低了阅读的门槛，让非专业背景的人也能大致领略到其中的奥妙。我特别喜欢其中关于失效分析的章节，作者没有停留在表面的磨损现象，而是深入挖掘了导致材料疲劳的根本原因，从热力学角度进行了剖析。书中对实验方法的介绍也十分详尽，从传统的摩擦测试台到先进的原子力显微镜技术，都做了详细的原理介绍和操作步骤概述，让人感觉自己仿佛真的置身于实验室之中，亲手操作着那些精密仪器。这本厚重的著作，读起来却丝毫不觉得枯燥乏味，反而像是在聆听一位经验丰富的教授娓娓道来他的毕生所学。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮，深邃的蓝色调搭配着简洁的几何图形，一下子就抓住了我的目光。翻开内页，首先映入眼帘的是作者对材料科学领域一些基本概念的深入探讨，从微观层面的晶体结构到宏观层面的摩擦学现象，逻辑清晰，条理分明。尤其让我印象深刻的是，作者在介绍材料的表面特性时，引用了大量的实验数据和图表，这些详实的资料让原本抽象的理论变得具体可感。比如，对于不同润滑剂在极端压力下的表现分析，书中不仅给出了详细的化学成分对比，还配有显微镜下的组织形貌图，这对于我们理解润滑机理至关重要。阅读过程中，我多次停下来，对照着自己正在进行的项目，思考这些理论知识如何能更好地指导实践。整本书的行文风格非常严谨，充满了学术的厚重感，但又不失探讨的深度和广度，让人感觉作者是一位真正沉浸在科研一线的大师。这本书无疑是理工科学生和工程师案头必备的工具书，它提供的不仅仅是知识的罗列，更是一种解决复杂工程问题的思维框架。

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这本书在参考文献和延伸阅读部分的处理上，做得非常出色。它不是简单地罗列文献，而是对每一类重要理论和研究方向进行了精炼的导读，指明了不同学派的观点和前沿热点所在。这对于希望进一步深化学术研究的读者来说，无疑是一张清晰的路线图。我个人特别关注了其中关于自润滑材料和智能表面技术的部分，作者的论述既紧跟国际前沿，又保持了审慎的批判性。他没有盲目鼓吹某些“黑科技”，而是冷静地分析了这些新兴技术的成熟度和局限性。例如，在讨论纳米结构对摩擦性能的影响时，作者深入剖析了尺度效应带来的复杂性，提醒我们不要被表面的“小即是美”所迷惑，而忽略了宏观环境的制约。整本书读完，我感到自己对这个看似简单的“摩擦”现象，有了一个百科全书式的、立体化的认知。它不仅为我提供了解决眼前问题的工具，更重要的是，它构建了一套完整的、适应未来技术发展的分析和评估体系，其价值是长久且深远的。

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这本书的结构安排颇具匠心，它不像传统教科书那样僵硬地按照学科划分，而是以问题为导向，层层递进地构建知识体系。开篇就提出了几个重大的工程难题，然后逐步引入所需的理论工具来解决它们，这种“应用驱动”的学习路径非常适合实践工作者。我尤其欣赏作者在跨学科整合方面的努力。书中多次引用了材料学、化学、机械工程乃至热力学领域的知识点，将它们巧妙地编织在一起，构建出一个完整的摩擦与磨损的理论网络。举例来说，在讨论如何提高零件寿命时，作者不仅仅推荐了某种涂层材料，而是结合了涂层的制备工艺（化学气相沉积、PVD等）与涂层在实际运行环境中的力学响应，提供了一个全方位的解决方案。这种系统性的思考方式，极大地拓宽了我解决问题的思路。对于那些希望在现有知识基础上更进一步，追求创新性解决方案的读者来说，这本书提供的思维启发是无价的。它成功地架起了理论与工程实践之间那座常人难以逾越的鸿沟。

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