15th Wear of Materials pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science

作者:P Blau

出品人:

页数:1600

译者:

出版时间:2005-10-17

价格:USD 488.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780080447360

丛书系列:

图书标签:

材料学
材料科学
材料磨损
摩擦学
表面工程
材料耐久性
工程材料
机械工程
材料失效
纳米材料
生物材料

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具体描述

These proceedings of the 15th International Conference on Wear of Materials focus on the friction and wear of materials in various applications under different environments from the nanometer scale to the meter scale. The conference provides a unique international forum for researchers and practitioners from different disciplines to exchange latest results. Its coverage includes: wear assessment and monitoring; wear modeling, mechanisms, mapping and prediction; wear-corrosion testing and control; surface engineering for wear and wear-corrosion control; development of new wear test methods and wear test methodologies; wear of materials for biomedical applications; wear of non-equilibrium materials: from atomic dimensions to the micro-scale; wear of hard and superhard materials; and, wear of materials in the earthmoving, minerals processing and mining industries.

工程材料的力学行为与服役性能：一本关于现代材料科学与工程应用的深度探讨本书聚焦于工程材料在复杂服役条件下所展现的力学特性、微观结构演变及其对宏观性能的影响，旨在为材料工程师、结构设计师以及科研人员提供一个全面、深入且具有实践指导意义的参考。本书并非对特定研究年度（如“第15届”）的会议文集或概览，而是系统性地梳理了当前工程材料科学领域中几个至关重要且相互关联的研究前沿。内容结构围绕材料的“设计-制备-表征-服役-失效”这条完整的生命周期展开，强调从原子尺度到结构尺度的多尺度关联性。 --- 第一部分：先进结构材料的本构关系与性能调控本部分深入探讨了各类关键工程材料（包括高性能金属合金、先进陶瓷、聚合物复合材料以及功能梯度材料）在不同载荷模式下的本构描述与性能优化策略。 1.1 高温与蠕变行为的精细化模型本章详细分析了镍基高温合金、特种钢材在极端温度下的时间依赖性变形机制。重点讨论了非线性粘塑性本构模型（如Norton-Bailey、Bailey-Norton-Kachanov模型）在预测长期蠕变寿命中的局限性与改进方向。我们引入了考虑晶界扩散、位错运动和相变动力学的微观-介观耦合模型，用以更精确地模拟热机械疲劳（TMF）下的残余应力积累和寿命预测。特别关注了热障涂层（TBCs）与基体之间热膨胀失配导致的界面应力演化路径。 1.2 复合材料的界面力学与损伤演化复合材料，尤其是碳纤维增强聚合物（CFRP）和陶瓷基复合材料（CMC），其性能高度依赖于纤维-基体界面的质量。本章侧重于界面损伤的起始与扩展机理，包括脱粘、基体开裂和纤维断裂的相互作用。内容涵盖了利用内聚力模型（Cohesive Zone Models, CZM）对层合板的层间剪切和冲击响应进行数值模拟的方法。此外，针对纤维方向性对宏观模量的影响，提供了基于微机械模型（如Halpin-Tsai或Mori-Tanaka方法）的精确预测流程。 1.3 增材制造（AM）材料的微观结构各向异性增材制造技术，如选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM），引入了新的材料挑战。本章集中探讨了快速凝固过程对最终微观结构的影响，如枝晶尺寸、柱状晶的形成以及残余应力的分布。重点分析了由于构建方向导致的力学性能各向异性，特别是高应力集中区域（如未熔合区）的疲劳萌生机制。提出了通过优化扫描策略和后处理热循环来“驯服”这些特定微观结构，以提高材料均匀性的工程方案。 --- 第二部分：材料失效的物理机制与预测方法本部分是全书的核心，系统阐述了导致工程结构失效的几种主要物理机制，并介绍了先进的无损评估和寿命预测技术。 2.1 疲劳与断裂的尺度效应疲劳是结构设计中最关注的失效模式。本书详细区分了高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）的控制性因素。在HCF方面，重点在于裂纹萌生（从表面缺陷或内部夹杂开始）的统计学方法，如Basquin和Manson-Coffin曲线的适用性边界。在断裂力学方面，深入探讨了弹塑性断裂力学（EPFM），并详细介绍了裂纹尖端塑性区的J积分在评估材料抗韧性断裂能力中的应用，特别是对于厚度变化区域的应力强度因子修正。 2.2 腐蚀疲劳与应力腐蚀开裂（SCC）环境因素对材料寿命的影响往往是灾难性的。本章结合电化学和力学原理，分析了环境辅助断裂的机理。详细阐述了氢脆效应在钢铁和钛合金中的扩散、聚集与致裂过程。对于SCC，介绍了应力排移模型（Stress-Assisted Corrosion Model）和局部阳极溶解模型，并强调了在实际服役环境中，如何通过控制环境参数（如pH值、氯离子浓度）和预拉应力水平来规避高风险区域。 2.3 损伤容限与可靠性评估本节将材料科学与结构可靠性工程相结合。介绍了损伤容限设计（Damage Tolerance Design）的基本原则，即假设结构中已存在初始缺陷，并通过定期的无损检测（NDT）来确保在下一次检测周期内结构不会发生灾难性失效。内容包括概率断裂力学（Probability Fracture Mechanics）的应用，以及基于蒙特卡洛模拟的结构寿命概率分布预测。 --- 第三部分：前沿材料的力学响应与新兴测试技术本部分关注当前研究热点中材料力学性能的表征方法，特别是在极端条件下的响应。 3.1 纳米材料与超材料的力学特性随着材料尺寸的减小，表面效应和晶界滑移机制变得主导。本章探讨了纳米晶体材料的Hall-Petch关系的失效以及“反常”强化现象的力学本质。对于超材料（Metamaterials），则侧重于其宏观弹性模量（如负泊松比）如何通过精巧的亚结构设计来实现，以及这些结构在承受冲击载荷时的能量耗散特性。 3.2 原位表征技术在力学行为研究中的应用为了理解微观机制，先进的实验技术是不可或缺的。本章详细介绍了原位（In-situ）测试技术如何实时监测材料变形。具体包括：同步辐射X射线衍射（XRD）：用于测量样品内部的应力场和晶粒取向变化。原位扫描电子显微镜（SEM）/透射电子显微镜（TEM）：用于在加载过程中捕获裂纹萌生和位错运动的动态图像。原子力显微镜（AFM）：用于表征纳米尺度表面的形貌演变和局部力学模量分布。 3.3 生物医学材料的动态力学性能本部分特别关注生物相容性材料（如骨替代品和植入物）的力学挑战。重点分析了疲劳/磨损在植入物设计中的关键作用，以及骨-植入物界面的生物力学耦合问题。内容涵盖了形状记忆合金（如NiTi）在人体温度下的相变应力与阻尼特性，以及可降解聚合物在体内水解环境下的机械性能退化速率模型。 --- 总结而言，本书构建了一个从基础理论到前沿应用的严谨框架，强调了材料微观结构、制造工艺与宏观力学响应之间的内在联系。它旨在促进跨学科理解，推动下一代高性能、高可靠性工程材料的开发与应用。