金属、陶瓷和聚合物的加工方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 洛兰·弗朗西斯 著

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• 金属加工
• 陶瓷加工
• 聚合物加工
• 材料加工
• 制造工程
• 机械工程
• 材料科学
• 加工技术
• 表面工程
• 成形工艺

出版社： 中南大学出版社

ISBN：9787548730194

版次：1

商品编码：12280966

包装：精装

开本：16

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

内容简介

本书主要介绍金属、 陶瓷和聚合物三种材料加工的基本原理， 着重探讨加工的基本概念及其在典型工艺中的应用， 主要内容包括材料加工概述、 原材料、 熔融加工固态法、 粉末法、 分散体与溶液法、 气相法等。

本书采用的统一分类法是基于新形状形成时的物质状态。这种分类法有助于探究和应用先前已有的知识， 帮助建立加工工艺和物质结构之间的联系。

本书可供材料、 冶金等领域的科研人员、 工程技术人员使用， 同时也可作为高等院校材料、 冶金等相关专业学生的参考书。

作者简介

Lorraine F. Francis 博士， 美国明尼苏达大学教授， 在明尼苏达大学任教25余年。主要研究方向是涂层、 陶瓷和复合材料的材料科学与加工， 研究重点是材料的加工及其微观结构的控制。1985年获得美国阿尔弗雷德大学纽约州立陶瓷学院的学士学位， 1987年获得美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校陶瓷专业的硕士学位， 1990年获得美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校陶瓷专业的博士学位。

目录

序
致谢
1 材料加工概述
1.1 材料加工：定义与适用范围
1.2 材料加工的三种方法
1.3 材料加工的步骤
1.4 金属的加工
1.5 陶瓷的加工
1.6 聚合物的加工
1.7 总结
延伸阅读
参考文献

2 原材料
2.1 什么是原材料？
2.2 金属
2.2.1 引言
2.2.2 块状金属原材料
2.2.3 粉末金属原材料
2.3 陶瓷
2.3.1 引言
2.3.2 陶瓷粉末原材料
2.3.3 玻璃原材料
2.4 聚合物
2.4.1 引言
2.4.2 热塑性聚合物原材料
2.4.3 热固性聚合物原材料
2.5 总结
延伸阅读
参考文献
习题与问题
习题
问题

3 熔融加工
3.1 引言
3.2 基本原理
3.2.1 熔体结构与表面张力
3.2.2 熔体流变学
3.2.3 流变原理
3.2.4 热传导原理
3.2.5 凝固
3.3 成型铸造
3.3.1 概述
3.3.2 金属熔体的制备
3.3.3 砂模铸造
3.3.4 金属模铸造
3.3.5 压力铸造
3.3.6 铸件的加工后处理
……

4 固态法
5 粉末法
6 分散体与溶液法
7 气相法
附录A
索引

新材料的塑形之道：超越传统的制造工艺探索 本书是一部深入探讨现代材料加工前沿技术的权威著作，旨在为工程师、设计师、材料科学家以及对制造业充满好奇的读者提供一个全面而细致的视角。我们关注的并非金属、陶瓷或聚合物本身，而是那些赋予它们生命、塑造其形态、解锁其潜能的精妙工艺。本书将引领读者穿越由激光、等离子体、超声波、磁场和精密机械交织而成的技术图景，展现如何通过非传统手段，突破现有材料加工的瓶颈，创造出性能卓越、功能多样的新型构件。 第一部分：能量束的精确雕刻——激光与等离子体技术 在这一部分，我们将聚焦于利用高能能量束进行材料改性的革命性方法。 激光加工：从微观到宏观的精准控制。 我们将详细阐述激光在材料加工中的多重角色。从微细加工的角度，探讨激光熔融、汽化、烧蚀等基本原理，以及它们如何应用于微纳结构的制造、表面改性的精细调控。例如，激光诱导等离子体沉积（LIP）如何实现高纯度薄膜的制备，激光冲击强化（LSP）如何显著提升材料的疲劳寿命和耐磨性。在宏观层面，本书将深入分析激光焊接、激光切割、激光熔覆等工业主流工艺，重点解析不同激光器类型（光纤激光、CO2激光、纳秒/飞秒激光）在加工效率、精度和适用材料上的差异。我们将揭示如何通过优化激光参数（功率、脉冲宽度、扫描速度、焦点位置）以及辅助介质（气体保护、冷却系统），实现对材料熔深、切缝宽度、热影响区（HAZ）的精准控制，从而生产出高质量、低变形的零件。本书还将介绍激光增材制造（3D打印）的原理，如选择性激光熔化（SLM）和激光近净成形（LENS），如何将数字模型转化为实体，实现复杂结构的自由构型。 等离子体加工：激活物质的化学与物理能量。 等离子体，作为物质的第四态，蕴含着巨大的能量和反应活性。本书将深入探讨等离子体在材料表面处理中的应用。例如，等离子体蚀刻技术如何用于半导体制造中的图案化，以及如何实现高精度、无损伤的表面清洁和活化。我们将详细解析等离子体增强化学气相沉积（PECVD）和物理气相沉积（PVD）的机理，展示如何利用等离子体的高温和高能粒子，在基材表面形成具有特定功能（如硬质涂层、疏水/亲水涂层、生物相容性涂层）的薄膜。此外，本书还将介绍等离子体喷涂技术，如何将金属、陶瓷粉末在高温等离子体射流中熔化并高速喷射到基材表面，形成致密的涂层，以提高材料的耐磨、耐腐蚀和隔热性能。我们还会探讨等离子体弧焊及其在汽车、航空航天等领域的应用，分析其与传统焊接方式在效率和质量上的优势。 第二部分：振动与磁场的奇妙力量——超声波与磁场辅助加工 本部分将揭示两种看似温和却具有强大潜力的加工手段：超声波振动与磁场。 超声波技术：微观尺度的能量传递与改性。 超声波振动在高频下传递能量，能够在材料内部或表面产生复杂的物理化学效应。本书将详述超声波辅助加工的原理，例如超声波辅助切削，如何通过引入高频振动，降低切削力，改善切屑的形成和排出，从而提高加工效率和表面质量，尤其适用于加工难加工材料。我们将深入研究超声波熔焊，它利用超声波产生的摩擦热和塑性变形，实现金属、塑料等材料的连接，无需加热到熔点，具有节能、高效的特点。本书还将探讨超声波表面处理技术，如超声波清洗、超声波强化，以及超声波诱导的化学反应，它们如何在微观尺度上改变材料的表面结构和性能。 磁场应用：无接触的力与场的引导。 磁场作为一种特殊的场，能够对导电材料施加非接触式的作用力，并影响材料的微观结构。本书将介绍电磁流体力学（MHD）在金属熔体加工中的应用，例如电磁搅拌，如何通过施加磁场改变熔体流动状态，消除宏观缺陷，提高铸件的致密性和均匀性。我们将深入探讨磁流体动力学（MHD）加工原理，如何利用强大的磁场控制熔融金属的形态，实现精密铸造和成形。此外，本书还将介绍磁力研磨和抛光技术，它利用磁场驱动含有研磨介质的液体，实现对复杂形状零件的高精度表面处理。 第三部分：精密机械的极致追求——超越传统车铣磨的新锐技术 尽管传统机械加工历史悠久，但现代技术仍在不断突破其边界。本部分将聚焦于那些代表着精密机械加工前沿的新兴工艺。 精密微纳加工技术：挑战物理极限。 我们将深入探讨基于精密机械运动的微纳加工技术。例如，聚焦离子束（FIB）刻蚀，它能够实现纳米尺度的材料去除，用于制造微电子器件、扫描探针显微镜探针等。本书将详细阐述纳米压印（NIL）技术，它利用模板进行复制，实现大面积、高分辨率的纳米结构制造。我们将探讨微型铣削和钻削技术，它们如何通过微型刀具和高精度运动控制，实现微小零件的精密加工。 电化学与电解加工：精确的溶解与沉积。 本部分将详细解析电化学加工（ECM）和电解加工（EDM）的原理。ECM利用电解液作为工作介质，通过电化学腐蚀去除金属，具有加工效率高、无刀具磨损、加工表面光洁度好等优点，特别适用于加工高硬度、高强度材料以及复杂形状的零件。本书将深入探讨ECM的电解液选择、电极设计以及加工参数优化。EDM则利用脉冲放电产生的瞬时高温，使工件材料熔化和汽化，实现精密加工，尤其适用于硬质合金、淬火钢等难加工材料。我们将分析不同类型的EDM（电火花线切割、电火花成形加工）及其适用范围，并重点介绍脉冲参数对加工精度和表面质量的影响。 新型表面工程技术：赋予材料“超级能力”。 除了上述加工方法，本书还将介绍一些创新的表面工程技术，它们并非直接改变材料的整体形状，而是通过在材料表面引入特定层，赋予其全新的功能。例如，气相沉积（CVD）、溅射沉积等技术如何制备超硬涂层、耐磨涂层、抗腐蚀涂层；电泳沉积（EPD）如何制备功能性陶瓷涂层；以及等离子体聚合如何制备具有特殊表面性能的聚合物薄膜。 本书旨在为读者构建一个关于材料加工的宏观框架，从能量驱动到机械引导，从宏观成形到微观改性，全面展现现代制造业的创新活力。我们相信，理解并掌握这些前沿加工技术，将为新材料的开发、新产品的设计以及产业的升级换代提供坚实的技术支撑。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对材料科学抱有极大热情的学生，我一直在寻找一本能够系统性地梳理各种材料加工方法的书籍。《金属、陶瓷和聚合物的加工方法》这本书绝对是我近期的一个重大发现。它不仅仅是罗列各种加工技术，更是将每种技术背后的科学原理、工艺流程以及最终产品性能之间的关联性，都进行了清晰的阐述。我尤其对书中关于聚合物加工的部分印象深刻。作者没有将聚合物处理得过于简单，而是细致地讲解了注塑、挤出、吹塑、热成型等多种工艺。他对不同聚合物类型（如热塑性塑料和热固性塑料）在加工过程中的行为差异，以及如何通过控制温度、压力和冷却速率来影响最终制品的结构和性能，都进行了深入浅出的讲解。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对材料科学和工程应用都非常感兴趣的人，我一直在寻找一本能够将理论与实践相结合的书籍。《金属、陶瓷和聚合物的加工方法》这本书，无疑满足了我的这一期待。作者在描述金属加工时，不仅仅局限于宏观的工艺描述，更是深入到微观的材料结构变化。他详细解释了金属晶体的原子排列、缺陷以及在塑性变形过程中的演变，并将其与最终的力学性能（如强度、韧性、硬度）联系起来。这让我明白，为什么同样的金属，在不同的加工方式下，会有如此截然不同的表现。例如，他对于热处理工艺的深入剖析，让我理解了退火、淬火、回火等过程如何通过改变金属的微观组织来调整其性能。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够帮助我理解不同材料加工方法之间联系和区别的书籍。《金属、陶瓷和聚合物的加工方法》这本书可以说是一部百科全书，它系统地梳理了金属、陶瓷和聚合物这三大类材料的加工技术。在聚合物部分，作者对各种成型工艺进行了详尽的阐述，从我们常见的注塑成型，到更复杂的吹塑、发泡成型，都给出了清晰的解释。我尤其对书中关于聚合物分子结构如何影响加工性能的论述感到惊讶。作者解释了链结构、结晶度等因素如何决定了聚合物的熔点、粘度和最终力学性能，这让我对材料的设计和选择有了更深的理解。

评分☆☆☆☆☆

我一直对各种工业制造的细节充满兴趣，尤其是那些能够将基础材料转化为复杂产品的过程。《金属、陶瓷和聚合物的加工方法》这本书，就像一本详细的操作手册，让我对这些过程有了更直观的认识。在金属加工部分，作者对各种成型方法的介绍，从基本的铸造、锻造，到更精密的精密铸造、模具成型，都给出了详细的阐述。他不仅仅是描述了流程，更深入分析了每种方法的技术要点、难点以及如何通过优化工艺参数来获得最佳的加工效果。我尤其对书中关于金属表面处理的章节印象深刻，它让我了解到，最终产品的性能和美观，往往离不开精密的表面加工。

评分☆☆☆☆☆

这本书我翻阅了好几次，每一次都有新的体会。我之前一直对各种材料的成型过程充满了好奇，尤其是那些我们日常生活中随处可见，但其背后制造工艺却鲜为人知的金属、陶瓷和聚合物。这本书就像一位循循善诱的老师，用非常清晰易懂的语言，将那些看似复杂的加工原理一一拆解。例如，在讲到金属加工时，作者并没有止步于简单的切削、锻造、铸造等概念，而是深入剖析了每种工艺背后的力学原理、热力学变化，甚至材料微观结构的演变。我印象特别深刻的是关于金属塑性变形的部分，作者详细介绍了不同温度和应力条件下，晶格结构如何发生变化，以及这些变化如何影响最终产品的性能。他用图文并茂的方式，展示了位错运动、晶粒细化等过程，让我第一次真正理解了“柔韧性”和“强度”是如何在材料层面被塑造出来的。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些“硬核”的工业技术怀有敬畏之心，尤其是在材料成型领域。《金属、陶瓷和聚合物的加工方法》这本书，确实让我对这些技术有了更深刻的理解。作者在介绍金属加工时，对一些传统工艺，如冲压、焊接等，也进行了细致的讲解。他不仅仅是描述了操作步骤，更是探讨了不同焊接方法（如电阻焊、弧焊、激光焊）在材料熔合、热影响区以及最终强度上的差异。对于冲压工艺，他详细解释了模具设计、材料塑性流动以及可能出现的缺陷，并提出了相应的控制方法。这种深入到细节的讲解，让我觉得非常受用。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一个宝库，为我打开了通往材料世界的大门。我一直以来都对那些造型独特、性能优异的材料制品充满好奇，但对其背后的加工过程却知之甚少。《金属、陶瓷和聚合物的加工方法》恰好满足了我的求知欲。书中对陶瓷加工的讲解尤其让我印象深刻。我之前以为陶瓷就是一种简单的材料，没想到其加工过程如此精细和复杂。作者详细介绍了从原材料准备、成型到最终烧结的整个流程，特别是对不同成型方法（如注浆、挤出、流延）的特点和适用范围进行了比较，让我对陶瓷制品的制造有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本《金属、陶瓷和聚合物的加工方法》给我最直观的感受就是它的全面性。我一直对不同材料的界限和它们各自独特的加工挑战感到好奇，这本书恰恰满足了我的这一需求。从最坚硬、最耐用的金属，到那些需要精细控制温度和环境的陶瓷，再到千变万化、应用广泛的聚合物，作者都给予了详尽的论述。在陶瓷部分，让我颇为惊叹的是作者对于粉末冶金过程的细致描绘。我从未想到，那些我们眼中坚不可摧的陶瓷制品，其诞生过程需要如此精确的粉末制备、压制成型、烧结等一系列复杂步骤。他对不同烧结气氛、温度曲线对陶瓷微观结构影响的分析，以及如何通过控制这些参数来获得理想的致密度和力学性能，都让我大开眼界。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对工业生产流程有浓厚兴趣的爱好者，尤其是那些能够将原材料转化为精密零部件的加工技术。这本书正好填补了我在这方面知识的空白。作者在讲述金属加工时，对各种成型方法的优劣势以及适用范围进行了深入的比较分析。比如，他详细阐述了锻造和铸造在材料性能、尺寸精度和生产效率上的差异，并结合实际应用场景，给出了相应的选择建议。我尤其喜欢他对于金属切削过程的描述，不仅仅是告诉读者“如何切”，更是解释了“为什么这样切”。他对切削力、切削热、刀具磨损等因素的深入分析，以及如何通过优化切削参数来提高加工效率和表面质量，都让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这是一本真正能够激发读者思考的书，它不仅仅是提供信息，更是引导读者去理解“为什么”。我一直对材料的加工过程充满疑问，为什么同一种材料，用不同的方法加工，最终的性能会有如此大的差异？《金属、陶瓷和聚合物的加工方法》这本书，在我阅读金属加工章节时，就解答了我很多疑惑。作者详细解释了金属的晶体结构、位错运动以及在不同加工方式下的变形机制。比如，在讲到热加工和冷加工时，他深入分析了温度对金属内部结构和性能的影响，以及不同加工方式对材料强韧性、延展性等关键指标的作用。