材料加工原理（材料科学与工程系列精品教材） 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

本书是为材料科学与工程学科本科生编写的教材，也适用于机械工程学科材料成形与控制专业。内容包括： 基于液—固转变的材料加工； 基于气—固转变的材料加工； 基于固态转变的材料加工。这是同类教材中首次采用按材料加工制备过程中的主要相变类型进行的内容分类。教材将在更广阔的领域为学生打下加工过程中材料成分、组织及性能的形成和变化规律的知识基础。

作者简介

李言祥是本书2005年第一版的主编。材料加工原理第一版获2007北京市高等教育精品教材奖。清华大学材料加工课程2006年获评国家精品课，李言祥现在是该课程负责人。

目录

目录

第1篇基于液—固转变的材料加工

1液态金属与凝固结晶

1.1液态金属的结构和性质

1.1.1金属从固态熔化为液态时的变化

1.1.2液态金属的结构

1.1.3液态金属的性质

1.2凝固结晶热力学和动力学

1.2.1金属液—固转变的热力学条件

1.2.2均质形核

1.2.3异质形核

1.2.4晶体长大

习题

参考文献

2液态金属的流动与凝固传热

2.1液态金属的流动性和充型能力

2.1.1液态金属流动性与充型能力的基本概念

2.1.2液态金属的停止流动机理

2.1.3液态金属充型能力的计算

2.2液态金属的流动

2.2.1凝固过程中液体流动的分类

2.2.2凝固过程中液相区的液体流动

2.2.3液态金属在枝晶间的流动

2.3凝固传热

2.3.1铸造过程中的传热

2.3.2焊接过程中的传热

习题

参考文献

3凝固过程与组织控制

3.1凝固过程概述

3.1.1凝固过程简介

3.1.2凝固过程中的溶质分配与传质

3.2单相合金的凝固

3.2.1平衡凝固

3.2.2近平衡凝固

3.2.3界面稳定性与晶体形态

3.3多相合金的凝固

3.3.1共晶合金的凝固

3.3.2偏晶合金的凝固

3.3.3包晶合金的凝固

3.4凝固组织控制

3.4.1普通铸件的凝固组织与控制

3.4.2定向凝固组织控制

3.4.3焊缝凝固组织控制

3.4.4快速凝固

习题

参考文献

目录

材料加工原理

4熔体质量控制

4.1气体与液态金属的相互作用

4.1.1氢与液态金属的相互作用

4.1.2氮与液态金属的相互作用

4.1.3氧与液态金属的相互作用

4.2熔渣与液态金属的相互作用

4.2.1熔渣及其特性

4.2.2活性熔渣对金属的氧化

4.2.3脱氧处理

4.2.4渗金属反应

4.2.5脱硫与脱磷

4.3液态金属的处理与保护

4.3.1液态金属的净化处理

4.3.2液态金属的细化处理

4.3.3液态金属的变质处理

4.3.4液态金属的保护

习题

参考文献

5凝固缺陷

5.1偏析

5.1.1微观偏析

5.1.2宏观偏析

5.2气孔

5.2.1析出性气孔

5.2.2侵入性气孔

5.2.3反应性气孔

5.2.4气孔的有害作用及防止措施

5.3非金属夹杂物

5.3.1非金属夹杂物的来源和类型

5.3.2非金属夹杂物的影响

5.3.3控制非金属夹杂物的措施

5.4缩孔与缩松

5.4.1金属的收缩

5.4.2缩孔与缩松的形成

5.4.3影响因素和防止措施

5.5应力与裂纹

5.5.1金属凝固过程中的内应力

5.5.2凝固裂纹

习题

参考文献

第2篇基于气—固转变的材料加工

6气—固转变基础

6.1气体与固体

6.1.1气体分子运动论

6.1.2固体表面的特点

6.1.3物理吸附和化学吸附

6.1.4吸附几率、吸附(弛豫)时间和吸附等温线

6.2薄膜的生长模式

6.2.1核形成与生长

6.2.2连续薄膜的生长

6.3薄膜的外延生长

6.3.1晶格匹配与外延缺陷

6.3.2外延薄膜的成分控制

6.3.3外延生长的特点

6.4非晶薄膜

6.5薄膜的内部应力与附着强度

6.5.1热应力和生长应力

6.5.2附着力

6.6台阶覆盖率

习题

参考文献

7物理气相沉积Ⅰ——真空蒸发镀膜

7.1真空蒸发原理

7.1.1真空蒸发物理过程

7.1.2蒸发热力学

7.1.3残余气体对蒸发过程的影响

7.1.4蒸发粒子在衬底的沉积

7.2物质的蒸发特性及膜厚分布

7.2.1点蒸发源

7.2.2小平面蒸发源

7.2.3细长平面蒸发源

7.2.4环状蒸发源

7.2.5蒸发源与衬底的相对位置

7.3蒸发源的类型

7.3.1电阻蒸发源

7.3.2电子束蒸发源

7.3.3高频感应蒸发源

7.3.4激光熔融蒸发源

7.4特殊的真空蒸发

7.4.1分子束外延法

7.4.2电弧蒸发法

7.4.3热壁法

7.4.4离子镀

习题

参考文献

8物理气相沉积Ⅱ——溅射镀膜

8.1溅射原理

8.1.1溅射过程

8.1.2溅射机理

8.1.3溅射特性

8.1.4辉光放电

8.2溅射技术

8.2.1二极直流溅射

8.2.2射频溅射

8.2.3磁控溅射

习题

参考文献

9化学气相沉积

9.1概述

9.2化学气相沉积基本原理

9.3化学气相沉积热力学

9.4化学气相沉积动力学

9.5化学气相沉积成膜的影响因素

9.6常用化学气相沉积工艺简介

9.6.1常压和低压化学气相沉积

9.6.2等离子体化学气相沉积

9.6.3金属有机化合物气相沉积

9.6.4激光(诱导)化学气相沉积

9.7几种常用薄膜的制备

9.7.1二氧化硅(SiO2)薄膜

9.7.2氮化硅(Si3N4)薄膜

9.7.3氮化钛(TiN)薄膜

9.7.4硅化钨(WSix)薄膜

9.7.5多晶硅薄膜

9.7.6金属薄膜

习题

参考文献

第3篇基于固态转变的材料加工

10塑性成形的物理基础

10.1冷塑性成形

10.1.1单晶体的塑性变形机理

10.1.2多晶体的塑性变形机理

10.1.3合金的塑性变形

10.1.4冷塑性变形对组织性能的影响

10.2热塑性成形

10.2.1软化

10.2.2热塑性变形机理

10.2.3合金的热塑性变形

10.2.4热塑性变形对组织性能的影响

10.3超塑性成形

10.3.1超塑性变形的特点

10.3.2超塑性变形的类型

10.3.3超塑性变形对组织性能的影响

10.3.4超塑性变形机理

10.4塑性和变形抗力的影响因素

10.4.1塑性指标和塑性图

10.4.2塑性的影响因素

10.4.3提高塑性的途径

10.4.4变形抗力及其影响因素

习题

参考文献

11塑性成形的力学基础

11.1基本假设

11.2应力分析

11.2.1外力、内力、应力和点的应力状态

11.2.2直角坐标系中一点的应力状态

11.2.3张量

11.2.4任意斜面上的应力

11.2.5主应力及应力张量不变量

11.2.6主切应力和最大切应力

11.2.7应力球张量和应力偏张量

11.2.8八面体应力和等效应力

11.2.9应力莫尔圆

11.2.10应力平衡微分方程

11.3应变分析

11.3.1应变的概念

11.3.2应变与位移的关系

11.3.3应变张量分析

11.3.4应变协调方程

11.3.5平面问题和轴对称问题

11.3.6应变增量和应变速率

11.3.7有限变形

11.4屈服准则

11.4.1Tresca屈服准则

11.4.2Mises屈服准则

11.4.3屈服准则的几何表示

11.4.4两屈服准则的统一表达式

11.5本构方程

11.5.1塑性应力应变关系

11.5.2弹性应力应变关系

11.5.3塑性变形的增量理论

11.5.4塑性变形的全量理论

11.6塑性成形问题求解方法

11.6.1主应力法

11.6.2主应力法的应用——长矩形板镦粗时的变形力和平均压力

习题

参考文献

12粉末冶金原理

12.1概述

12.2粉末的制备及表征

12.2.1粉末的制备

12.2.2粉末的表征

12.3粉末的成形

12.3.1成形前粉末的预处理

12.3.2粉末压制成形原理

12.4粉末的烧结

12.4.1烧结的基本过程

12.4.2烧结的热力学问题

12.4.3烧结驱动力

12.4.4物质迁移及烧结动力学

12.4.5烧结过程的孔隙变化

12.5粉末冶金材料的结构、特性及工程应用

12.5.1粉末冶金材料的性能特点

12.5.2粉末冶金材料的工程应用

习题

参考文献

前言/序言

　　前言

　　材料是可以用来制造产品的物质，是人类社会发展的物质基础。把材料制造成产品的过程和方法就是材料加工。因为物质产品总有一定的形状和尺寸，所以材料加工也称为成形制造。材料加工的方法千变万化，不同的材料需要用不同的适宜加工方法，同样的材料制造不同的产品也需要用不同的适宜加工方法。成形制造属机械工程学科。在制造学科领域，材料在制造成产品过程中的尺寸、外形、表面状态和最终性能是其主要的关注和控制内容。材料加工关注制造过程中材料内部成分、组织和性能的变化，其学科属性是材料学科，属于材料工程。本书以金属材料为主要加工对象，根据加工过程中材料经历的主要相变，分为基于液—固转变的材料加工；基于气—固转变的材料加工和基于固态转变的材料加工三篇。这种按材料加工过程中经历的主要相变类型进行内容分类的结构，将使学习者更好地了解制造过程中材料成分、组织及性能的形成和变化规律及其材料学原理。

　　本书的编写目的是为了适应学科调整的要求。《材料加工原理》前一版本出版于2005年。当时是为了适应清华大学学科调整，即将原来的铸造、锻压、焊接等专业合并成机械工程专业，所以《材料加工原理》包含了《铸件形成原理》《塑性加工原理》和《焊接冶金原理》的内容。

　　随着清华大学材料学院的成立，原机械工程系的材料加工工程学科转入材料学院。材料学院与机械工程系在学科定位，整体培养方案等方面有很大差别。所以，材料加工原理教材需要重新编写，内容需做较大调整，以适应材料学院的培养要求。

　　本书是为材料科学与工程学科本科生编写的教材，也可作为机械工程学科材料成形与控制专业的教学参考书。教材将在更广阔的领域为学生打下加工过程中材料成分、组织及性能的形成和变化规律的知识基础。这是同类教材中首次采用按材料加工制备过程中的主要相变类型进行的内容分类。

　　本书由李言祥主编（第1篇主编及第1、2、3章撰稿），李文珍（第4章初稿，第3篇主编），朱跃峰（第5章初稿，第2篇主编）副主编，赵明（第6、7、8章初稿编写），巩前明（第9、12章初稿编写），张华伟（第10、11章初稿编写）参加编写。

　　编者

　　2017年3月

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