冷冲压模具设计与制造 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:

出品人:

页数:220

译者:

出版时间:1995-4

价格:10.00元

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isbn号码:9787561204511

丛书系列:

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00
冷冲压
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具体描述

数字化时代的高级材料科学与工程应用图书名称：数字化时代的高级材料科学与工程应用本书概述：本书聚焦于当前全球制造业和高新技术产业变革的核心驱动力——先进材料的研发、性能表征、数字化模拟以及在极端工况下的工程应用。面对“工业4.0”和智能制造的浪潮，传统的材料设计与制造模式已无法满足对轻量化、高强度、耐极端环境、多功能集成等日益严苛的需求。本书系统性地整合了材料科学的基础理论、前沿的研究进展，以及信息技术（如人工智能、大数据分析、高通量计算）在材料开发周期中的深度融合，旨在培养新一代材料工程师和研发人员。全书内容结构严谨，逻辑清晰，涵盖了从微观结构控制到宏观性能预测，再到复杂系统集成的全链条知识体系。它不仅是高校高年级本科生和研究生深入学习的专业教材，更是致力于新材料研发、产品升级和工艺创新的工程技术人员的必备参考手册。 --- 第一部分：先进材料的理论基础与前沿探索（约350字）本部分奠定了理解现代材料科学的理论框架，并深入探讨了当前研究热点。第一章：晶体塑性与微结构演化详细解析了金属、陶瓷和高分子材料的晶体结构、缺陷理论及其在应力状态下的塑性变形机制。重点阐述了先进的位错运动模型、晶界工程对材料宏观力学性能的调控作用，以及材料在循环载荷下的疲劳损伤起始与扩展机理。引入了计算材料学的基础方法，如分子动力学（MD）和蒙特卡洛模拟，用于预测原子尺度下的材料行为。第二章：功能梯度材料（FGM）与复合材料前沿本章超越了传统均匀材料的概念，深入探讨了成分和结构在空间上连续变化的材料设计。详细分析了热力学梯度、力学梯度以及电磁梯度材料的制备技术（如增材制造中的梯度沉积控制）。在复合材料领域，重点剖析了纳米增强复合材料（如石墨烯/碳纳米管增强基体）的界面行为、增韧机制和抗热震性能。第三章：极端环境下的材料行为与防护本部分关注材料在高温、高压、强辐射、强腐蚀等严酷工况下的稳定性。涵盖了超高温陶瓷（UHTCs）的抗氧化机制、核反应堆结构材料的辐照脆化模型以及深海、航空航天应用中特种合金的腐蚀疲劳问题。讨论了基于表面工程的先进防护涂层技术，如反应离子束沉积和等离子体喷涂的优化。 --- 第二部分：材料性能的数字化表征与模拟（约450字）本部分是本书的核心创新点，系统介绍了如何利用信息技术手段加速材料的研发周期，实现“材料基因组计划”的理念。第四章：高通量实验与数据驱动的材料筛选阐述了高通量实验技术（High-Throughput Experimentation, HTE）在快速合成和表征数千种潜在材料配方的能力。重点介绍了机器人自动化平台、微阵列反应器和并行测试系统的设计与应用。深入讨论了如何构建和管理大型材料数据库，并利用机器学习算法（如神经网络、支持向量机）从海量实验数据中挖掘隐藏的性能-结构关系。第五章：计算材料学的高级模型与仿真本章聚焦于多尺度模拟技术。从量子力学（DFT）计算材料基本性质，到介观尺度的相场法（Phase-Field Modeling）模拟材料的微观组织演变（如析出、晶粒生长），再到宏观尺度的有限元分析（FEA）。特别强调了如何建立不同尺度模型之间的耦合关系，以实现对复杂制造过程（如快速凝固、粉末冶金）的精确预测。第六章：人工智能在材料性能预测中的应用本章是面向未来的关键技术。详细介绍了如何利用深度学习模型（如卷积神经网络CNN和循环神经网络RNN）处理材料的谱学数据（XRD, TEM, XPS）和力学测试数据。讨论了“正向预测”（给定成分和工艺，预测性能）和“反向设计”（给定目标性能，反推所需成分和工艺）的具体实现路径和挑战。 --- 第三部分：先进材料的智能制造与应用工程（约500字）本部分将理论和模拟成果转化为实际工程应用，特别是与增材制造（3D打印）技术的深度融合。第七章：增材制造中的材料行为控制全面解析了金属激光熔融沉积（SLM/L-PBF）和电子束熔炼（EBM）过程中，液态金属池的快速凝固动力学。探讨了高扫描速度和高冷却速率下，材料微观结构中出现的独特现象，如细胞状/树枝状晶的重构、残余应力的生成与释放机制。详细介绍了如何通过优化工艺参数（激光功率、扫描策略）来控制晶粒尺寸和取向，以提升最终部件的力学性能和疲劳寿命。第八章：新型能源材料与储能系统的设计聚焦于锂离子电池（LIBs）和固态电池的关键结构材料。分析了高镍正极材料（NMC/NCA）的循环稳定性问题、固态电解质的界面阻抗控制，以及电池包热失控的材料学预防措施。同时，探讨了用于氢能存储的高熵合金和金属有机框架（MOFs）材料的设计原则。第九章：航空航天与生物医学工程中的应用本章展示了先进材料在极端可靠性要求领域的应用实例。在航空航天方面，深入研究了镍基、钛基单晶高温合金的蠕变机理与服役寿命评估，以及陶瓷基复合材料（CMCs）在涡轮叶片中的热障涂层系统。在生物医学领域，讨论了生物活性涂层、可降解植入材料（如镁合金）的腐蚀速率控制，以及与人体组织相容性的表面处理技术。 --- 结语：面向可持续发展的材料创新路径（约200字）本书的最后部分展望了材料科学的未来方向。强调了循环经济对材料设计的影响，包括易回收性、低能耗制造和环境友好型材料的开发。探讨了数字孪生（Digital Twin）技术在材料生命周期管理中的潜力，即在制造、使用和回收的每一个阶段，都能实时监控和预测材料的性能状态。本书旨在构建一个跨学科的知识桥梁，激励读者将深厚的材料理论知识与前沿的计算工具相结合，从而在数字化转型的浪潮中，成为推动下一代高性能工程材料实现产业化的关键力量。掌握这些知识，意味着能够更快速、更精准地将实验室成果转化为具有市场竞争力的尖端产品。