具体描述
《金属学及热处理》是有色金属行业职业教育培训规划教材之一，是根据有色金属企业生产实际、岗位技能要求以及职业学校教学需要编写的，并经人力资源和社会保障部职业培训教材工作委员会办公室组织专家评审通过。《金属学及热处理》共分8章，详细介绍了金属的性能、金属与合金的晶体结构、纯金属的结晶和铸锭组织、合金相和二元合金相图、金属的塑性变形和再结晶、金属热处理、铝镁及其合金、铜镍及其合金等。在内容组织和结构安排上，力求简明扼要，通俗易懂，理论联系实际，切合生产实际需要，突出行业特点。为便于读者自学，加深理解和学用结合，各章均附复习思考题。《金属学及热处理》可作为有色金属企业岗位操作人员的培训教材，也可作为职业学校（院）相关专业的教材，同时也可供有关的工程技术人员参考。
深入探索材料科学的基石：现代结构工程与材料行为 图书名称：现代结构工程与材料行为 作者： 张伟, 王芳, 李明 出版社： 科技文萃出版社 出版年份： 2023年 --- 内容提要 本书《现代结构工程与材料行为》是一部面向土木、机械、航空航天及材料科学等领域高年级本科生、研究生及工程技术人员的综合性专著。全书紧密围绕现代工程结构中对材料性能的严苛要求，系统、深入地阐述了从宏观结构设计到微观材料本构关系、再到复杂服役环境下的材料响应与失效机制。本书旨在构建一座连接理论基础与工程实践的桥梁，使读者不仅理解材料“是什么”，更能掌握其在实际应用中“如何”表现和“为何”会失效。 本书的创新之处在于其多尺度的分析视角和对前沿工程问题的关注。我们跳出了传统材料学中侧重于特定金属相变或热处理工艺的窠臼，转而聚焦于复合材料、功能梯度材料、智能材料在极端载荷、疲劳、蠕变以及环境侵蚀下的宏观力学响应和内部微观损伤演化过程。 全书共分七大部分，涵盖了二十个章节，结构清晰，逻辑严谨。 --- 第一部分：结构力学基础与本构关系重构（约 300 字） 本部分为后续分析奠定坚实的理论基础。 第一章：连续介质力学回顾与高级应力分析。 重点复习了张量分析在工程中的应用，深入探讨了广义应力状态下的等效应力与应变概念，尤其侧重于非线性弹性体的本构关系描述。 第二章：经典弹性与粘弹性理论。 详细阐述了线弹性、超弹性材料的本构方程，并引入了粘弹性体的松弛与蠕变现象的数学模型，如标准线性体、开尔文-Voigt模型及 Maxwell 模型的工程应用与局限性。 第三章：塑性理论与流动法则。 摒弃了对单一金属晶体塑性变形的细致分析，转而集中于宏观塑性行为。深入探讨了 Huber-Von Mises 屈服准则、Tresca 准则在壳体与厚壁结构分析中的适用性，并引入了各向异性材料的塑性流动规则。 第四章：损伤力学基础。 这是本部分的关键创新点之一。引入了连续介质损伤力学（CCDM）的概念，建立了描述材料强度退化的标量、矢量及张量损伤变量，并结合能量释放率理论，为后续的疲劳和断裂分析提供定量工具。 --- 第二部分：先进材料的力学行为与建模（约 350 字） 本部分聚焦于传统材料之外的新兴工程材料。 第五章：纤维增强复合材料的力学特性。 详细分析了层合板结构的等效力学性能计算方法（如经典层合板理论 CLT），重点讨论了界面剪切对宏观模量的影响，以及铺层设计如何优化结构的刚度和强度。 第六章：粘合与界面行为。 探讨了不同材料界面处的应力奇性问题，引入了 Barenblatt-Dugdale 裂纹尖端张开模型（CTOD），并讨论了粘结强度对结构整体性能的影响。 第七章：多孔材料与泡沫结构。 针对航空航天和能源领域广泛使用的多孔材料，系统介绍了其有效模量的计算模型（如 Gibson-Ashby 模型），以及孔隙率对材料吸能能力的影响机制。 第八章：智能材料与形状记忆合金（SMA）。 关注材料响应外部激励的能力。着重分析了 SMA 在热力耦合作用下的超弹性行为和应变恢复机理，而非传统的相变动力学。 --- 第三部分：结构的持久性与失效分析（约 400 字） 本部分侧重于材料在长期服役条件下的可靠性评估。 第九章：疲劳分析的高级方法。 区别于 S-N 曲线的经验描述，本章深入探讨了基于断裂力学的疲劳裂纹扩展速率（Paris 规律）的修正模型，包括应力强度因子范围的计算、裂纹起裂寿命的预测。重点讨论了应力集中对疲劳寿命的非线性影响。 第十章：蠕变与高温性能。 分析了高温下材料的粘塑性变形过程，引入了 Norton 幂律、Bailey-Norton 蠕变模型，并结合时间-温度等效原理（如 W L F 方程）来预测工程结构在加速老化环境中的寿命。 第十一章：断裂韧性与裂纹扩展。 详细介绍了 J 积分、弹塑性断裂力学（EPFM）的概念。着重讲解了小范围屈服（SRR）和大范围屈服（LRR）情况下的断裂判据，以及材料的韧性/脆性转变温度（DBTT）对安全评估的意义。 第十二章：疲劳与蠕变的耦合作用。 探讨了热机械疲劳（TMF）的复杂性，分析了周期性温度变化与交变载荷共同作用下材料损伤的累积效应，这对于燃气轮机叶片和核反应堆结构至关重要。 --- 第四部分：环境效应与材料退化（约 300 字） 本部分考察了材料与外部环境的相互作用。 第十三章：腐蚀与应力腐蚀开裂（SCC）。 概述了电化学腐蚀的基本原理，重点分析了在特定介质和拉应力协同作用下，材料局部材料微区的化学溶解和裂纹快速扩展机制。 第十四章：应力疲劳与氢脆。 聚焦于氢原子在金属晶格中的扩散、聚集及其对局部塑性区的强化作用，如何导致材料延展性急剧下降，诱发灾难性脆断。 第十五章：辐射损伤效应。 针对核能和空间应用，分析了高能粒子轰击对材料微观结构（如空位、间隙原子团簇）的影响，及其导致的材料膨胀、硬化和脆化现象。 --- 第五部分：先进的计算与实验技术（约 250 字） 本部分介绍现代工程分析和测试的前沿方法。 第十六章：有限元法在材料分析中的应用。 重点介绍如何利用商业软件（如 ABAQUS, ANSYS）进行复杂本构模型的编程实现（UMAT/VUMAT），以及网格划分策略对非线性分析精度的影响。 第十七章：微观结构表征与力学性能关联。 介绍同步辐射技术、透射电子显微镜（TEM）结合原子力显微镜（AFM）等工具，如何用于捕获材料在载荷下的瞬时微观形貌变化。 第十八章：原位（In-Situ）测试技术。 详述了在扫描电镜（SEM）或高分辨TEM内部施加载荷、加热或通电，实时观察材料损伤（如位错滑移、裂纹萌生）过程的技术和数据解释。 --- 总结 《现代结构工程与材料行为》超越了对单一材料（如钢、铝）的微观组织控制与热工艺优化，而是将重点置于结构系统可靠性、先进功能材料的服役性能预测，以及多场耦合作用下的失效判据建立。本书强调的是材料宏观力学行为与复杂工程环境的动态交互，为读者提供了解决当代工程难题所需的广阔视角和精深工具。全书配有大量的工程算例和最新的研究进展综述，是结构和材料领域工程师的必备参考书。
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目录信息
1 金属的性能 1.1 金属的力学性能 1.1.1 强度 1.1.2 塑性 1.1.3 硬度 1.1.4 冲击韧性 1.1.5 疲劳强度 1.2 金属的理化性能 1.2.1 金属的物理性能 1.2.2 金属的化学性能 1.3 金属的工艺性能 1.3.1 铸造性能 1.3.2 加工性能 1.3.3 焊接性能 1.3.4 切削加工性能 复习思考题2 金属与合金的晶体结构 2.1 金属键 2.1.1 固态金属特性 2.1.2 金属的原子结构 2.1.3 金属键 2.2 金属的晶体结构 2.2.1 晶体与非晶体 2.2.2 晶体结构的概念 2.2.3 金属中常见的晶格 2.3 晶体结构的致密度及晶面、晶向表示法 2.3.1 晶体中原子排列的密度 2.3.2 晶面与晶向及其表示法 2.3.3 晶面及晶向的原子密度 2.3.4 晶体的各向异性 2.4 纯金属的实际结构 2.4.1 单晶体 2.4.2 多晶体 2.5 实际金属晶体结构缺陷 2.5.1 点缺陷 2.5.2 线缺陷 2.5.3 面缺陷 复习思考题3 纯金属的结晶和铸锭组织 3.1 纯金属的结晶 3.1.1 金属结晶的概念 3.1.2 纯金属的结晶过程 3.1.3 晶粒大小对力学性能的影响 3.2 金属的同素异构转变 3.2.1 同素异构转变概念 3.2.2 同素异构转变与液态金属结晶的比较 3.3 铸锭组织及其缺陷 3.3.1 铸锭的典型结构 3.3.2 铸锭的缺陷 复习思考题4 合金相和二元合金相图 4.1 合金相组织基本知识 4.1.1 基本概念 4.1.2 合金相分类 4.2 二元合金相图的基本知识 4.2.1 二元合金相图的表示方法 4.2.2 二元合金相图的测绘 4.2.3 铅锡二元合金相图的分析 4.3 匀晶相图 4.3.1 相图分析 4.3.2 固溶体的平衡结晶过程 4.3.3 杠杆定律（相的成分和相的相对量求解方法概述） 4.3.4 匀晶系合金的不平衡结晶 4.4 共晶相图 4.4.1 相图分析 4.4.2 典型合金的平衡结晶过程及组织 4.4.3 共晶系合金的不平衡结晶 4.5 包晶相图 4.5.1 相图分析 4.5.2 典型合金的平衡结晶过程及其组织 4.5.3 包晶系合金的不平衡结晶 4.5.4 包晶转变的应用 4.5.5 包晶转变与共晶转变的比较 ……5 金属的塑性变形和再结晶6 热处理7 铝镁及其合金8 铜、镍及其合金参考文献
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