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本书以新材料的制备、组织结构特点、性能特征、应用及发展前景为重点，分别介绍了快速凝固技术、喷射成形技术、机械合金化技术、半固态金属加工技术、非晶态合金制备技术、准晶材料制备技术、纳米材料制备技术、自蔓延高温合成技术、激光快速成形技术等内容，尽可能将目前已有的新材料制备技术从理论到实际中的应用较全面、系统地进行阐述，力争通俗易懂，使读者能够高效、深入地学习新材料的制备技术。

本书可作为高等院校材料成型及控制工程、金属材料工程、材料科学与工程及相近专业本科学生的专业基础课使用的教材，亦可作为材料学及材料加工工程专业硕士研究生使用的教材，还可供材料领域科研人员和相关工程技术人员参考。

第1章快速凝固技术

11快速凝固概述

12快速凝固的物理冶金基础

121定向凝固过程的传热

122体积凝固过程的传热

13实现快速凝固途径

131急冷法

132深过冷法

133定向凝固法

14快速凝固制备工艺

141气体雾化法

142液态急冷法

143束流表层急冷法

15快速凝固技术在金属材料中的应用

151金属粉体的快速凝固

152金属线材的快速凝固

153金属带材的快速凝固

154金属体材的快速凝固

16快速凝固其他新型合金材料

161快速凝固镁合金的研究

162快速凝固耐热铝合金的研究

习题与思考题

参考文献

第2章喷射成形技术

21喷射成形技术原理与工艺

211技术原理

212工艺过程

213工艺特点

214喷射成形技术工艺分析

22喷射成形的雾化过程

221气体雾化

222离心雾化

23喷射成形技术关键和装置

231装置结构布局

232雾化喷嘴系统

233喷射成形装置

24喷射成形材料特性

241晶粒组织

242气体含量

243宏观偏析

244致密度

245热塑性

246力学性能

25共喷射成形技术

251共喷射成形的技术特点与工艺

252增强颗粒对喷射沉积过程的影响

26非连续增强金属基复合材料的喷射成形技术

27多层喷射沉积技术

28喷射成形技术的工业化应用现状

281喷射成形铝合金

282喷射成形高温合金

283喷射成形钢铁合金

284喷射成形铜合金

285喷射成形硅铝合金

习题与思考题

参考文献

第3章机械合金化技术

31机械合金化概述

311机械合金化的概念

312机械合金化的球磨装置

32金属粉末的球磨过程

33机械合金化的球磨机理

331延性／延性粉末球磨体系

332延性／脆性粉末球磨体系

333脆性／脆性粉末球磨体系

34机械合金化原理

341机械力化学原理

342机械力化学作用过程及其机理

35机械合金化技术制备弥散强化合金

351镍基ODS超合金

352铁基ODS合金

353弥散强化铝合金

36机械合金化制备功能材料

361机械合金化制备贮氢材料

362机械合金化制备电工材料

37机械合金化制备非平衡相材料

371机械合金化制备非晶合金

372机械合金化形成非晶的机制

373机械合金化制备准晶合金

374机械合金化制备纳米晶材料

习题与思考题

参考文献

第4章半固态金属加工技术

41半固态金属加工技术概述

411半固态金属成形基本原理

412半固态金属成形方法

42半固态金属关键成形技术

421半固态金属浆料制备

422半固态金属坯料的二次加热

43半固态金属的触变成形

431半固态金属的触变压铸成形

432半固态金属的触变锻造成形

433半固态合金的触变射铸成形

44半固态金属的流变成形

441机械搅拌式流变成形

442单螺旋机械搅拌式流变成形

443双螺旋机械搅拌式流变成形

444低过热度倾斜板浇注式流变成形

445低过热度浇注和弱机械搅拌式流变成形

446低过热度浇注和弱电磁搅拌式流变成形

447流变轧制成形

45半固态成形合金

451半固态成形用铝合金材料

452半固态成形用镁合金材料

46半固态金属加工技术的发展及应用

习题与思考题

参考文献

第5章非晶态合金制备技术

51非晶态合金概述

511非晶态的形成

512非晶态的结构特性

513非晶态合金的性能

52大块非晶合金形成的经验准则

521混乱原则

522Inoue三条经验准则

523二元深共晶点计算法

53非晶态合金形成理论

531熔体结构与玻璃形成能力

532非晶态合金形成热力学

533非晶形成动力学

534合金的玻璃形成能力判据

54非晶合金的制备方法

541熔剂包覆法

542金属模冷却法

543水淬法

544电弧加热法

545电弧熔炼吸铸法

546定向凝固法

55非晶态合金的应用

习题与思考题

参考文献

第6章准晶材料制备技术

61准晶概述

611准晶的发现

612准晶的结构

613准晶材料特性

62准晶的形成机理

621加和原则和相似性原则

622电子浓度特征

63准晶的分类

631按照准晶热力学稳定性分类

632按照物理周期性的维数分类

64准晶制备方法

641非熔炼制备工艺

642离子注入

643固溶体中析出

65准晶材料的应用前景

651不粘锅涂层

652热障膜

653选择吸收太阳光膜

654准晶复合材料

655准晶作为结构材料增强相的应用

656准晶材料研究意义及展望习题与思考题

参考文献

第7章纳米材料制备技术

71纳米材料概述

72纳米颗粒的气相、液相、固相法制备

721气相法制备纳米微粒

722液相法制备纳米微粒

723固相法制备纳米微粒

73一维纳米材料的制备

731纳米碳管的制备

732纳米棒的制备

733纳米丝(线)的制备

74二维三维纳米材料的制备

741纳米薄膜的制备

742纳米块体材料的制备

75纳米材料制备的新进展

751微波化学合成法

752脉冲激光沉积薄膜

753分子自组装法

754原位生成法

76纳米材料的应用展望

761纳米材料在机械方面的应用

762纳米材料在电子方面的应用

763纳米材料在医学方面的应用

764纳米材料在军事方面的应用

765纳米材料在环保方面的应用

766纳米材料在纺织物方面的应用

习题与思考题

参考文献

第8章自蔓延高温合成技术

81自蔓延高温合成技术的基本概念

811SHS体系的绝热温度

812燃烧波的结构

813燃烧反应机制

814燃烧模式

815点火理论

82SHS热力学与动力学

821SHS热力学

822SHS动力学

83SHS技术及应用

831SHS粉末合成技术

832SHS致密化技术

833SHS铸造技术

834SHS焊接技术

835小结

习题与思考题

参考文献

第9章激光快速成形技术

91激光快速成形技术的基本概念

911原型及原型制造

912成形方式的分类

913激光快速制造技术原理

914激光快速制造技术的特点

915激光快速成形系统中的激光器

92激光快速成形技术方法

921立体光固化成形(SLA)技术

922激光薄片叠层制造(LOM)技术

923选择性激光烧结(SLS)技术

924激光熔覆成形(LCF)技术

925激光诱发热应力(LF)技术

93LRP技术与相关学科间的关系

94激光快速成形用材料

941激光快速成形材料的分类

942激光快速成形工艺对材料性能的要求

943激光快速成形材料研究发展的趋势

95激光快速成形技术的应用

951激光快速成形技术在原型制造中的应用

952激光快速成形技术在模具制造中的应用

953激光快速成形技术在汽车行业中的应用

954激光快速成形技术在医学领域中的应用

955激光快速成形技术在生物力学领域的应用

956激光快速成形技术在法医学领域的应用

957激光快速成形技术在组织工程学领域的应用

958激光快速成形技术在仿生学中的应用

959激光快速成形技术在艺术领域中的应用

96激光快速成形技术的发展趋势

习题与思考题

参考文献

无

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前言

20世纪70年代开始，人们把信息、能源和材料誉为人类文明的三大支柱，把材料的重要性提到了一个前所未有的高度。20世纪80年代以来，又把新材料制备技术与信息技术、生物技术一起列为高新技术革命的重要标志。事实上，新材料和新材料制备技术的研究、开发与应用，反映着一个国家的科学技术与工业化水平。微电子技术、通信技术、超导技术、航空航天技术等，几乎所有高新技术的发展与进步，都以新材料和新材料制备技术的发展及突破为前提。

随着现代工业技术的迅猛发展，对材料性能要求的不断提高以及用途的不断扩大，具有比传统材料更加优异的特性和功能的新型材料相继问世。同时，对制备新型材料如纳米晶材料、准晶材料、功能材料和非晶材料等的制备技术也提出了更高的要求。新材料制备技术是近年来发展起来的，有些技术是新近研究成功或正在研制的，它是一门涉及材料、物理、化学、力学、机械、电子、信息等许多学科交叉的技术，各学科间的渗透和交叉也越来越多。大学某些专业课程相对滞后，已不适应材料学科技术的发展。为了拓宽本科生的知识面，适应我国高等教育发展和教学改革的需要，根据新世纪人才培养模式的新变化以及10年来各高校材料成型及控制工程专业教学改革的研究和实践，吸收各高校改革的成功经验，编者结合多年来为本科生讲授的“轻合金加工技术”、“快速成形技术”、“复合材料制备”、“铸造新技术”、“工程材料”、“材料成形工艺及机械制造基础”等课程，以及给硕士研究生讲授的“材料成形新技术”、“材料制备新技术”、“材料的合金化原理”等课程的教学经验并参考了大量的国内外相关教材、著作和研究论文编写了本书。本书共分9章，主要介绍了快速凝固技术、喷射成形技术、机械合金化技术、半固态金属加工技术、非晶态合金制备技术、准晶材料制备技术、纳米材料制备技术、自蔓延高温合成技术、激光快速成形技术等内容。本书具有如下特点:①教材力求反映专业教学改革的特点，注重理论密切联系实际，加强实用性，突出实践性，确保内容有一定的深度并与实际紧密结合；②书中既介绍了新材料制备领域的主要工艺方法，又反映了发展的新材料制备领域的前沿技术，通过本书的学习可以对新材料制备的重要工艺方法有较深入和全面的了解，并且为今后研究生阶段的学习打下良好的基础；③本书每章后还附有习题与思考题，便于课后复习，加深对各种材料制备新技术的理解，更好掌握本书的内容。

本书可作为高等院校材料成型及控制工程、金属材料工程、材料科学与工程及相近专业本科生的专业基础课使用教材，亦可作为材料学及材料加工工程专业硕士研究生使用教材以及材料领域科研人员和相关工程技术人员参考。

参加本书编写的人员有：太原理工大学材料学院许春香教授(第2、3、4、9章)，太原理工大学机械学院刘燕萍教授(第1、5、6、7章)，太原理工大学材料学院张金山教授 (第8章) 。全书由许春香教授统稿。

在编写过程中，太原理工大学许树勤教授、上海交通大学李金富教授给予了许多宝贵的指导性意见。同时，得到了许多专家学者的指导和本科生、研究生的帮助，在此一并表示感谢!

由于材料学科发展变化迅速，各种新材料制备技术日新月异，为了适应这一现实状况，本书将在今后的使用过程中不断改进和完善。加上作者水平有限，书中难免存在一些不妥之处，恳切希望广大师生和读者多提宝贵意见和建议。

编者

2010年5月

书籍介绍

《材料制备新技术》以新材料的制备、组织结构特点、性能特征、应用及发展前景为重点，分别介绍了快速凝固技术、喷射成形技术、机械合金化技术、半固态金属加工技术、非晶态合金制备技术、准晶材料制备技术、纳米材料制备技术、自蔓延高温合成技术、激光快速成形技术等内容，尽可能将目前已有的新材料制备技术从理论到实际中的应用较全面、系统地进行阐述，力争通俗易懂，使读者能够高效、深入地学习新材料的制备技术。

《材料制备新技术》可作为高等院校材料成型及控制工程、金属材料工程、材料科学与工程及相近专业本科学生的专业基础课使用的教材，亦可作为材料学及材料加工工程专业硕士研究生使用的教材，还可供材料领域科研人员和相关工程技术人员参考。