材料延寿与可持续发展 材料环境适应性工程PDF电子书下载

第1章 绪言 1

1.1 材料与人类社会的发展 1

1.2 材料环境适应性概念的出现 1

1.3 航空航天工业中材料环境适应性问题的典型案例 2

1.4 材料环境适应性的方法论 4

1.5 材料环境适应性系统工程的意义 6

1.6 本书的内容和章节安排 7

参考文献 8

概念与方法篇 10

第2章 材料环境适应性工程基础 10

2.1 材料环境适应性工程的内涵 10

2.2 一般系统论简介 12

2.2.1 一般系统论在材料环境适应性工程中的作用 12

2.2.2 系统论的发展历史 13

2.2.3 系统论中的基本概念 16

2.2.4 一般系统论的原理 17

2.2.5 构造系统的方法 19

2.2.6 研究一般系统的方法 20

2.3 工程系统的基本原理 24

2.3.1 工程要素 24

2.3.2 工程的系统特征、工程系统及其复杂性 25

2.3.3 工程系统组成和结构 27

2.3.4 工程系统的协调器 27

2.4 材料环境适应性工程的组成和指标 28

2.4.1 材料环境适应性工程的子系统 28

2.4.2 材料环境适应性工程的指标 29

2.4.3 材料环境适应性工程理论的三维结构 29

2.4.4 工程技术维的逻辑结构 30

2.4.5 专业知识维的演化模式 31

2.5 材料环境适应性工程的特点 32

2.6 材料环境适应性工程与相关学科的关系 33

2.6.1 材料环境适应性工程与系统工程 33

2.6.2 材料环境适应性工程与材料科学与工程 34

2.6.3 材料环境适应性工程与装备环境工程 34

2.6.4 环境适应性、可靠性和材料环境适应性工程与可靠性工程 34

2.6.5 材料环境适应性工程与管理科学 37

2.7 材料环境适应性在装备全寿命周期中的地位 38

2.8 材料环境适应性工程中的剪裁原理 39

参考文献 40

专业知识篇 43

第3章 材料种类和性质 43

3.1 高温合金 43

3.1.1 概述 43

3.1.2 主要的高温合金 44

3.1.3 高温合金的发展趋势 45

3.2 铝合金 47

3.2.1 概述 47

3.2.2 主要的铝合金 49

3.2.3 铝合金的发展趋势 51

3.3 钛合金 51

3.3.1 概述 51

3.3.2 主要的钛合金 53

3.3.3 钛合金的发展趋势 54

3.4 超高强度钢 56

3.4.1 概述 56

3.4.2 主要的超高强度钢 56

3.4.3 超高强度钢发展趋势 58

3.5 复合材料 59

3.5.1 概述 59

3.5.2 主要的复合材料 62

3.5.3 复合材料的发展趋势 64

3.6 高分子材料 65

3.6.1 概述 65

3.6.2 主要高分子材料 66

3.6.3 高分子材料的发展趋势 69

3.7 功能材料及其他材料 71

参考文献 71

第4章 材料环境损伤理论 73

4.1 材料环境损伤的类别 73

4.2 材料疲劳理论 74

4.2.1 材料疲劳的概念 74

4.2.2 材料疲劳的分类 74

4.2.3 影响材料疲劳的因素 76

4.2.4 疲劳发生过程 81

4.2.5 疲劳裂纹萌生机理 83

4.2.6 疲劳裂纹扩展机理 84

4.3 材料摩擦磨损理论 86

4.3.1 基本概念 86

4.3.2 摩擦磨损的分类 87

4.3.3 磨料磨损 89

4.3.4 黏着磨损 92

4.3.5 疲劳磨损 93

4.3.6 腐蚀磨损 94

4.3.7 微动磨损 96

4.3.8 影响磨损的因素 98

4.4 材料腐蚀理论 98

4.4.1 材料腐蚀的概念 98

4.4.2 金属腐蚀的分类 99

4.4.3 金属的电化学腐蚀电池理论 101

4.4.4 电极电位和电化学腐蚀倾向 102

4.4.5 极化和极化曲线 103

4.4.6 影响金属腐蚀的因素 104

4.4.7 高分子材料的腐蚀 105

4.5 综合环境下材料损伤理论 106

4.5.1 金属腐蚀疲劳 107

4.5.2 氢脆 107

4.5.3 综合环境下材料损伤的进一步讨论 108

参考文献 108

第5章 材料加工工艺与表面工程技术 110

5.1 材料加工工艺 110

5.1.1 加工工艺对材料环境适应性的意义 110

5.1.2 主要加工工艺中材料环境适应性考虑 110

5.2 表面工程技术 112

5.2.1 表面工程分类 113

5.2.2 表面形变强化技术 118

5.2.3 电化学转化 119

5.2.4 电镀 122

5.2.5 涂覆有机涂料 126

5.2.6 热喷涂技术 129

参考文献 129

第6章 失效分析技术 130

6.1 失效分析基本概念 130

6.2 失效分析目的和意义 130

6.3 基本失效模式 132

6.4 失效分析的基本思路 132

6.4.1 失效过程的特点 132

6.4.2 失效原因的特点 134

6.4.3 几种典型的失效分析思路 134

6.4.4 失效分析的一般程序 137

6.5 失效分析技术 138

6.5.1 常规失效分析技术 138

6.5.2 定量分析技术 145

6.5.3 计算机模拟分析技术 146

6.5.4 其他失效分析技术 150

6.6 失效分析案例 158

6.6.1 应力腐蚀 158

6.6.2 液态金属致脆 159

6.6.3 氢脆 162

6.6.4 腐蚀疲劳 163

6.7 失效和故障分析的发展方向 165

参考文献 167

工程技术篇 170

第7章 环境条件及其效应分析 170

7.1 材料所面临的环境条件 170

7.2 获取材料的服役环境数据的方法 171

7.3 环境严酷度分类和材料的服役环境谱 173

7.4 常见环境因素对材料的影响 175

参考文献 183

第8章 材料环境适应性设计 185

8.1 材料环境适应性设计的基本原则 185

8.1.1 材料抗疲劳设计的基本原则 186

8.1.2 材料抗摩擦磨损设计的基本原则 187

8.1.3 材料抗腐蚀损伤的基本原则 187

8.2 材料选择 189

8.2.1 金属材料的选择 189

8.2.2 非金属材料的选择 190

8.3 控制环境设计 191

8.3.1 通风设计 192

8.3.2 排水设计 192

8.3.3 密封设计 193

8.3.4 缓蚀剂应用 194

8.4 结构设计 196

8.4.1 典型机械紧固连接件设计 196

8.4.2 特殊结构／机构设计 201

8.4.3 典型零组件设计 209

8.5 制造工艺性设计 224

8.5.1 材料表面防护设计 225

8.5.2 材料制造工艺设计 225

8.5.3 工序间防锈 229

8.5.4 清洗、干燥和除油 230

8.5.5 装配工艺设计 232

8.6 对海军用材料环境适应性设计的展望 233

参考文献 233

第9章 材料环境适应性试验与评价 235

9.1 概述 235

9.2 实验室疲劳试验技术 237

9.3 摩擦磨损试验技术 239

9.4 金属腐蚀试验技术 243

9.5 自然环境试验技术 244

9.5.1 大气暴露试验 244

9.5.2 我国自然环境试验条件资源及数据积累和共享现状 253

9.6 加速试验与材料环境适应性评价 258

9.6.1 加速试验方法 258

9.6.2 实验室加速试验的重现性及其与现场试验相关性讨论 262

9.7 加速试验评价案例 266

9.7.1 通过加速试验评价导弹橡胶密封圈贮存寿命案例 266

9.7.2 通过加速试验方法评价铝合金大气腐蚀案例 267

9.7.3 通过加速试验方法评价有机防护涂层性能案例 270

9.7.4 通过加速试验方法评价材料疲劳寿命案例 273

9.7.5 固体润滑球轴承寿命试验评价案例 274

参考文献 274

第10章 使用过程中材料环境适应性控制 276

10.1 概述 276

10.2 飞机结构材料的损伤 276

10.3 飞机结构材料损伤的检查 277

10.3.1 一般结构材料损伤的检查方法 277

10.3.2 对复合材料损伤的检查 278

10.3.3 腐蚀的主要检查部位和损伤形式 279

10.3.4 疲劳、断裂等机械损伤的主要损伤形式和检查部位 280

10.4 外场使用维护过程中腐蚀的预防性控制措施 280

10.5 飞机结构的损伤修理准则和修理方案 282

10.5.1 飞机结构损伤修理准则 282

10.5.2 飞机结构损伤修理方案 282

10.6 飞机结构损伤修理的方法 283

10.6.1 飞机一般结构损伤的修理方法 283

10.6.2 飞机复合材料损伤的修理方法 284

10.7 使用维护中信息采集和使用 285

10.7.1 采集使用维护信息的目的 285

10.7.2 使用维护信息采集的要求 286

10.7.3 使用维护信息采集的主要项目 286

10.8 使用维护过程中材料环境适应性控制案例 287

10.8.1 使用维护过程中发动机腐蚀的控制 287

10.8.2 使用维护过程中起落架疲劳损伤的控制 288

10.8.3 使用维护过程中涡轮叶片疲劳的控制 290

10.8.4 使用维护过程中航空发动机磨损的控制 291

参考文献 295

组织实践篇 297

第11章 材料环境适应性工程的管理和组织 297

11.1 概述 297

11.2 现代代表性的管理理论 297

11.3 航空航天产业中产品保证的管理实践 299

11.4 材料环境适应性工程组织和管理的模型 300

11.5 总体设计部的素质要求 302

11.6 几种材料环境适应性管理技术 303

11.6.1 材料的成熟度分级 303

11.6.2 加工制造工艺管理 304

11.6.3 材料环境适应性工程中的专家咨询法 305

11.6.4 材料环境适应性工程中的知识管理 306

11.6.5 材料环境适应性工程中的标准化 307

11.6.6 材料环境适应性工程中的人员素质要求 308

11.7 美国国防部腐蚀控制系统工程中的组织和管理 308

11.7.1 美国国防部腐蚀控制系统工程的发展过程 308

11.7.2 美国国防部腐蚀控制系统工程的目标 314

11.7.3 腐蚀控制经济效益分析 314

11.8 腐蚀控制研讨厅 320

参考文献 325

第12章 材料环境适应性工程实践案例 326

12.1 概述 326

12.2 飞机日历定寿中的材料环境适应性工程 327

12.2.1 飞机使用寿命、日历定寿和材料环境适应性 327

12.2.2 飞机日历定寿系统的目标和总体结构 328

12.2.3 飞机日历定寿系统的管理维 328

12.2.4 飞机日历定寿中腐蚀（老化）控制的工程技术维 331

12.3 航天装备贮存寿命和贮存延寿 342

12.3.1 贮存、贮存寿命、贮存延寿和材料环境适应性工程 342

12.3.2 航天装备材料环境适应性工程的目标和总体结构 343

12.3.3 航天装备材料环境适应性工程系统的管理维 343

12.3.4 航天装备贮存寿命和贮存延寿的工程技术 346

参考文献 354

索引 355