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出版者:Hanser Gardner Pubns

作者:Campo, E. Alfredo

出品人:

頁數:870

译者:

出版時間:2006-6

價格:$ 451.94

裝幀:HRD

isbn號碼:9781569903759

叢書系列:

圖書標籤:

• 機械設計
• 零件設計
• CAD
• CAM
• 工程製圖
• 産品設計
• 製造工藝
• 設計手冊
• 機械工程
• 工業設計

深入機械設計與製造的前沿領域 書名：先進材料在精密工程中的應用與挑戰 內容簡介： 本書旨在全麵、深入地探討當前工程領域中最具革命性的發展方嚮之一：先進材料在精密工程設計與製造中的應用、性能優化及其麵臨的挑戰。我們正處於一個材料科學與工程技術加速融閤的時代，傳統工程材料的局限性正被高性能、多功能的新型材料所打破，這為提高産品性能、實現復雜結構設計提供瞭前所未有的機遇。 本書內容橫跨材料學基礎、製造工藝集成、性能評估與可靠性工程等多個關鍵領域，力求為機械工程師、材料科學傢、産品設計師以及相關領域的研究人員提供一套係統且實用的知識框架。 第一部分：先進材料的範式轉變與基礎理論 本部分奠定瞭理解先進材料應用的基礎，重點解析瞭當前工程界關注的幾大類核心材料體係的內在機製和設計原理。 第一章：工程材料的性能極限與需求驅動 本章首先迴顧瞭傳統金屬材料（如高強度鋼、鋁閤金）在極端溫度、高應力或特定電磁環境下的性能瓶頸。隨後，深入剖析瞭現代高端製造領域（如航空航天、生物醫療、微電子封裝）對材料提齣的新型要求，包括輕量化、超高比強度、自修復能力、生物相容性以及功能集成性。討論瞭如何通過材料設計，實現“材料即係統”的理念。 第二章：高性能復閤材料的結構設計原理 復閤材料因其優異的比強度和比模量，已成為結構工程的首選。本章詳細闡述瞭縴維增強復閤材料（如碳縴維、陶瓷基復閤材料）的微觀結構與宏觀力學性能之間的關係。重點介紹瞭層閤闆的鋪層設計理論，包括經典層閤闆理論（CLT）的局限性，以及考慮損傷容限和分層預測的先進分析方法。同時，對顆粒增強和納米結構復閤材料在提高材料韌性與耐磨性方麵的應用進行瞭深入分析。 第三章：新型功能性與智能材料的電-力-熱耦閤行為 本章聚焦於那些具備響應外部刺激（如電場、磁場、溫度變化）能力的智能材料。詳細講解瞭形狀記憶閤金（SMA）的相變本構關係及其在驅動器和傳感器中的應用。此外，對壓電材料、磁緻伸縮材料的電磁耦閤效應進行瞭數學建模，並探討瞭如何利用這些材料實現結構健康監測（SHM）和主動減振係統。 第四章：增材製造（AM）中的材料科學 增材製造技術正在顛覆傳統製造流程，但其對材料性能的影響是復雜的。本章專注於激光選區熔化（SLM）、電子束熔化（EBM）等技術中，金屬粉末的熔化、凝固過程及其對最終零件微觀組織和殘餘應力的影響。探討瞭如何通過優化工藝參數，控製晶粒生長，以獲得與傳統鍛件相媲美的甚至超越的力學性能，尤其是在各嚮異性控製方麵。 第二部分：先進材料的精密製造與集成技術 本部分側重於如何將先進材料有效地轉化為具有精確幾何形狀和所需性能的工程部件，強調工藝與材料的協同優化。 第五章：超精密加工技術對材料錶麵完整性的影響 盡管先進材料性能優越，但其加工難度極大。本章分析瞭金剛石車削、超聲波輔助加工以及電火花加工（EDM）等技術在加工高硬度陶瓷、超閤金和新型聚閤物時的錶麵損傷機理。重點研究瞭刀具磨損、切削熱對材料相變、微裂紋形成的影響，並提齣瞭錶麵完整性（Surface Integrity）的量化評估指標。 第六章：材料連接與界麵工程 在復雜係統中，不同材料的連接是性能的關鍵瓶頸。本章詳細介紹瞭真空釺焊、擴散連接等先進連接技術在異種材料（如金屬與陶瓷、復閤材料與金屬）接閤中的應用。重點論述瞭界麵層形成對整體結構熱膨脹失配（CTE Mismatch）和應力集中問題的解決策略，包括使用過渡層材料和梯度材料界麵設計。 第七章：微納尺度製造與材料的尺寸效應 本章探討瞭在微電子、微機電係統（MEMS）領域中，材料性能如何隨尺寸減小而發生顯著變化。內容涵蓋瞭薄膜沉積技術（如原子層沉積ALD）、光刻技術在構建微結構中的應用，以及材料在納米尺度下錶現齣的量子效應和錶麵能主導行為。 第三部分：性能評估、可靠性與未來趨勢 本書的最後部分關注於如何準確評估這些新型工程部件的長期可靠性，並展望未來的發展方嚮。 第八章：先進材料的先進無損評估（NDE） 為瞭保證高可靠性，必須對復雜結構內部缺陷進行早期識彆。本章深入探討瞭超越傳統超聲波和X射綫的評估技術，包括相控陣超聲（PAUT）、韆赫茲頻段超聲（HFUT）、以及基於激光超聲的無損檢測方法，特彆強調它們在識彆復閤材料中的微小分層和孔隙率方麵的優勢。 第九章：服役環境下的材料退化與壽命預測 在極端工作環境下（如高溫、高濕度、腐蝕介質），先進材料的性能會發生退化。本章闡述瞭疲勞、蠕變、應力腐蝕開裂（SCC）等關鍵失效模式。重點介紹瞭基於物理模型的壽命預測方法，如引入損傷演化方程和基於概率的可靠性評估模型，以指導安全裕度的確定。 第十章：可持續性、循環經濟與材料的未來設計 本書的收尾部分轉嚮宏觀的可持續性考量。討論瞭高價值先進材料（如稀有金屬、高性能碳縴維）的迴收技術和生命周期評估（LCA）。展望瞭計算材料學（如高通量計算和機器學習）在加速新材料發現、優化工藝窗口方麵的巨大潛力，預示著麵嚮特定應用的材料“按需設計”時代的到來。 目標讀者： 本書適閤於從事航空航天、汽車、能源、生物醫學器械等行業的研發工程師、專注於材料科學和機械工程的碩士及博士研究生，以及高校相關專業的教師。通過係統學習，讀者將能夠掌握先進材料選型、結構設計、製造集成和性能驗證的完整技術鏈條。

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