Cemented Tungsten Carbides pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Upadhyaya, G. S.

出品人:

页数:422

译者:

出版时间:1999-1

价格:$ 242.95

装帧:

isbn号码:9780815514176

丛书系列:

图书标签:

• 钨碳化物
• 硬质合金
• 水泥碳化物
• 材料科学
• 粉末冶金
• 陶瓷材料
• 工具材料
• 耐磨材料
• 机械工程
• 金属材料

现代材料科学与工程：新一代陶瓷复合材料的突破与应用 本书聚焦于前沿的先进陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites, CMCs）及其在极端环境下的应用潜力，深入探讨了高性能结构材料的设计、制备、微观结构表征及其工程性能的提升策略。本书旨在为材料科学家、工程师以及研究生提供一个全面、深入且具有实践指导意义的参考，以应对航空航天、能源、生物医学等领域对轻质、高强度、耐高温、耐磨损材料的迫切需求。 --- 第一部分：先进陶瓷基复合材料的基础理论与设计哲学 本部分首先系统梳理了结构陶瓷的内在局限性（如脆性、抗热震性差）以及复合化是克服这些缺陷的关键途径。在此基础上，我们引入了先进陶瓷基复合材料的设计范式，重点讨论了增强体（纤维或颗粒）的选择对整体材料性能的影响。 第一章：CMCs的结构与力学基础 本章详细剖析了两种主要的复合结构——纤维增强陶瓷基复合材料（F-CMCs）与颗粒/晶须增强陶瓷基复合材料（P/W-CMCs）的微观结构特征。 增强体界面调控： 详细阐述了界面作为决定CMCs断裂韧性与耐久性的关键因素。讨论了弱界面设计（如涂层技术，包括热解碳层（PyC）、氮化硼层（BN）等）如何促进裂纹偏转、桥接与拔出机制，从而实现增韧。对比了不同界面化学键合强度对宏观力学性能（如拉伸强度、弯曲强度）的影响模型。 断裂行为的非线性力学分析： 引入了非线性断裂力学概念，解释了CMCs中裂纹扩展的齐次化（Homogenization）过程。重点分析了纤维拔出能（Fiber Pull-out Energy）的贡献，并建立模型量化其对提高材料韧性的贡献值。 第二章：基体材料的演进与选择 本章深入考察了应用于CMCs中的高性能基体材料，着重于那些能够承受极高热负荷的氧化物与非氧化物陶瓷。 氧化物基体（如$ ext{Al}_2 ext{O}_3$, $ ext{ZrO}_2$）： 探讨了氧化物陶瓷在氧气环境下的优异抗氧化性，以及通过掺杂稳定化技术（如部分稳定化氧化锆, YSZ）提高其常温和高温韧性的方法。重点讨论了$ ext{Al}_2 ext{O}_3- ext{SiO}_2$体系在耐热冲击方面的应用潜力。 非氧化物基体（如SiC, $ ext{Si}_3 ext{N}_4$）： 详细分析了碳化硅（SiC）在极高温度下的热力学稳定性。对比了气相沉积（CVD）和固相烧结（Sintering）等制备方法对SiC基体晶粒尺寸和孔隙率的控制精度，以及这些微观特征如何影响材料的蠕变性能。 --- 第二部分：先进制造技术与微观结构控制 本部分将焦点转向CMCs的实际制备工艺，探讨如何通过精确控制工艺参数，实现特定微观结构与宏观性能的耦合。 第三章：浸渍-烧结耦合技术（PIP/CVI）的深化应用 本章详细解析了当前工业界最常用的两种制备技术——液体浸渍-烧结（PIP）和化学气相渗透（CVI）的原理、优势与局限性，并探讨了它们的优化策略。 反应性浸渍与烧结（R-PIP）： 重点介绍如何利用化学反应在浸渍过程中原位生成增强相或基体相，以提高浸渍密度并减少烧结收缩带来的缺陷。 梯度CVI技术： 探讨了梯度材料设计在CMCs制造中的应用。通过分步改变前驱体气氛或温度，实现在材料内部生成梯度界面结构，即外层高韧性、内层高强度的结构分布，以满足复杂载荷需求。 第四章：超高温陶瓷基复合材料（UHTCs）的制备挑战 本章专门讨论了针对极端温度环境（超过2000°C）的UHTCs的制备，如硼化物和碳化物体系。 熔融法与自蔓延高温合成（SHS）： 分析了熔融法在制备高纯度UHTC基体时的优势，以及如何通过控制冷却速率来细化晶粒。特别关注了SHS技术在快速合成具有特定孔隙结构的UHTC前驱体材料中的应用潜力。 微观结构与高温氧化行为： 阐述了UHTCs在高温氧化气氛下的腐蚀机制。介绍了保护性氧化层形成的动力学模型，以及如何通过添加阻氧元素（如Hf, Zr）来稳定形成致密的、自修复性的氧化物保护膜。 --- 第三部分：性能表征、耐久性与工程应用前沿 本部分侧重于CMCs的性能测试标准、服役环境下的耐久性评估，并展示了其在尖端工程领域中的实际案例。 第五章：多尺度力学性能的动态表征 本章强调了超越静态拉伸/弯曲测试的重要性，关注材料在真实服役条件下的动态响应。 高温蠕变与疲劳： 详细介绍了如何使用升温/恒温三点或四点弯曲试验台来测试CMCs在高温下的稳态与瞬态蠕变速率。探讨了纤维与基体间弛豫机制对高温蠕变断裂寿命的控制作用。 热机械疲劳（TMF）分析： 解释了TMF对CMCs的综合损伤效应。介绍了基于应变控制和应力控制下的TMF循环试验，以及如何通过耦合有限元分析预测TMF下的寿命。 第六章：环境退化与寿命预测模型 CMCs的服役寿命往往受制于环境腐蚀和热循环损伤的综合作用。本章致力于建立可靠的损伤演化模型。 腐蚀与氧化损伤的耦合： 讨论了腐蚀介质（如水蒸气、熔盐）如何侵蚀界面或导致基体晶界相的相变，从而加速材料的性能衰减。提出了考虑氧化生长与机械载荷相互作用的损伤演化方程。 无损评估（NDE）技术在服役监测中的应用： 介绍如何利用超声波C扫描、热成像（IR Thermography）等技术，实时监测CMCs内部的微裂纹扩展和脱层损伤的萌生与演化，为提前维护提供科学依据。 第七章：面向未来技术的集成应用 本书最后一部分展望了CMCs在要求极高可靠性的领域中的关键作用。 先进涡轮机叶片： 分析了SiC/SiC复合材料在下一代燃气轮机和航空发动机中的应用，重点在于其在1200°C以上环境下的热效率提升潜力。讨论了叶片气动弹性稳定性与复合材料刚度的关系。 核聚变与裂变反应堆材料： 探讨了硼化物和碳化钨基复合材料在强中子辐照环境下的抗辐照损伤能力。重点分析了辐照引起的晶格膨胀、氦致泡核以及对材料断裂韧性的长期影响。 --- 本书的特点在于： 强调材料制备与微观结构之间的精确映射关系，并辅以严谨的非线性力学分析工具，为工程师和研究人员提供从材料选择、工艺优化到服役寿命预测的完整技术链条。 目标读者： 航空航天工程师、高温能源设备设计师、先进陶瓷研究人员、材料学及工程学高年级本科生和研究生。

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说实话，这本书的装帧设计实在是太“学术”了，以至于我在书店第一次看到它时，差点就错过了。我本来是冲着寻找一本关于先进制造工艺中如何优化模具寿命的指南去的。当我翻开这本书，我期望看到的是关于涂层技术、表面改性或者模具设计规范的最新进展。然而，内容很快就引导我进入了一个我未曾深入涉足的领域——那些涉及到极高硬度和耐腐蚀性合金的冶金学基础。这本书并没有直接给我一个“如何延长模具寿命”的清单，但它提供了一种更为深刻的视角：如果你不了解你正在使用的刀具或模具的根本局限性，任何工艺优化都只是空中楼阁。书中对相变过程的描述，特别是关于碳化物在不同温度下的溶解与析出行为，让我对“热处理”这个概念有了全新的认识。以前我觉得热处理无非就是加热再冷却，但现在我明白，那是一个复杂而精密的化学与物理交织的舞台。特别是关于化学惰性的那几页，详细描述了在强酸环境下，材料表面是如何通过形成一层致密的氧化膜来抵御侵蚀的，这种防腐蚀机制的讲解，对于我目前处理的腐蚀性流体环境下的设备选型工作，提供了极具启发性的指导。这本书更像是一部材料的“传记”，讲述了它如何通过极端的环境考验来塑造自己的性格。

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我一直是个对工程力学有深度兴趣的爱好者，特别是关于材料在极端载荷下的表现。我手头已经有好几本关于疲劳分析和断裂韧性的经典著作，它们大多侧重于数学模型的建立和有限元分析的应用。当我开始阅读这本新书时，我立刻察觉到它与我已有的藏书有着显著的不同。这本书的重点似乎更偏向于“本征性能”的挖掘，而不是宏观层面的模拟。它深入探讨了材料微观结构如何直接决定其宏观响应，那种对原子间结合力的细致阐述，简直令人叹为观止。例如，书中有一章详细剖析了在超高压和高温环境下，晶界如何成为材料的薄弱环节，同时也描述了如何通过精确控制烧结气氛和冷却速率来“驯服”这些晶界，使其反过来成为增强材料韧性的关键。我特别欣赏作者在讨论材料的耐磨性时，引入了大量的实验数据和对比图表。这些数据不是孤立存在的，而是被巧妙地编织进一个关于“磨损机制演变”的故事线里。读到那些关于高速冲击测试的章节时，我都能想象出火花四溅的场景，那份震撼感是单纯的公式推导无法给予的。这本书对于那些希望从材料本源上理解其性能，并据此进行材料设计的工程师来说，无疑是一份极其宝贵的参考手册。它教会我，要真正理解材料的极限，必须先了解它最内在的构成。

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坦白说，我购买这本书时，主要是被其“前沿应用”的宣传语所吸引，我希望找到一些关于太空探索和深海工程领域中，对材料耐受性要求的最新解决方案。这本书在开篇部分确实用一些宏大的叙事描绘了极端环境对材料的挑战，但随后，它立即将焦点收回到材料本身的基础属性上，这一点出乎我的意料，但最终证明是极其明智的。它没有过多纠缠于具体的应用案例（比如哪艘潜艇用了什么材料），而是深入研究了材料在那些极端条件下的“内在逻辑”。我印象最深的是关于“蠕变”的研究，书中对高温下原子缓慢迁移导致材料永久变形的机制，给出了一个非常精炼而深刻的解释。作者似乎认为，只有彻底掌握了基础的原子尺度行为，才能真正预测和设计出能在未来几十年内保持性能的材料。这本书的阅读体验更像是在进行一次高强度的智力训练，它不提供快速答案，而是抛出深刻的问题，迫使读者自己去构建知识的联系。对于一个追求理论深度而非表面工程技巧的读者来说，这本书的价值是无可替代的，它让我看到了材料科学更深层次的美学与严谨。

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这本书的封面设计真是引人注目，那种深沉的灰色调搭配着银色的金属光泽，一下子就抓住了我的眼球。我拿到手的时候，厚重感和扎实的质感让我觉得这绝对是一本能让人深入钻研的专业书籍。说实话，我对材料科学的了解本来就有些皮毛，这次是想在我的一个新项目里引入一些高性能的结构件，所以才抱着试试看的心态翻开了它。一开始我对内容有点望而生畏，那些复杂的晶格结构图和热力学曲线，看着就让人头皮发麻。我本以为会是一本纯粹的理论堆砌，读起来会非常枯燥乏味，需要我带着字典和计算器才能勉强理解几页。然而，当我真正沉下心来，从前几章开始阅读时，我发现作者的叙事方式非常巧妙。他并没有一开始就抛出那些高深的公式，而是用了一种非常生活化的方式，从早期人类对硬度材料的追求讲起，逐步引入了合金化的概念。这种循序渐进的教学方法，极大地降低了我的阅读门槛。特别是关于材料制备过程的插图，那些微观尺度的图像展示得极其精细，让我仿佛亲手站在了实验室的显微镜前，观察着粉末是如何被烧结成坚不可摧的实体的。这本书的价值不仅仅在于知识的传授，更在于它激发了我对材料科学领域的好奇心，让我看到了一个充满无限可能性的微观世界。我花了整整一个周末来消化前三章，感觉自己的知识体系正在被重新构建，那种充实的成就感是无可替代的。

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我是一名长期从事金属加工和精密加工技术培训的讲师，我的主要工作是确保学员能够掌握当前行业内最前沿的切削技术。我们通常会使用一些关于刀具材料性能的概览性教材，但很少有书籍能像这本一样，如此细致地拆解刀具材料的“生命周期”。这本书的结构非常清晰，它不是线性地讲述，而是采用了一种模块化的方式，每一部分都像是一个独立的、经过充分验证的案例研究。我特别关注了其中关于“梯度材料”应用的部分。在制造复杂几何形状的刀具时，如何确保切削刃具有极高的硬度，而刀体部分又能保持足够的韧性以吸收冲击力，一直是行业内的难题。这本书用图表清晰地展示了通过梯度烧结技术，如何实现硬度从外到内的平滑过渡，这种工程上的智慧让我感到非常震撼。与我以前用的那些侧重于经验法则的资料相比，这本书提供了坚实的物理学支撑，使我的教学内容不再是“照着做”，而是“理解为什么这么做”。此外，书中对不同材料在高速切削过程中产生的热点区域的温度分布模拟分析，非常适合作为课堂演示的素材，能让学生直观地感受到温度对材料微观结构的影响。

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