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关键词： 工程材料  

ISBN: (纸本)9787114184048

摘要： 本教材主要内容包括基础理论篇(材料篇)和实训篇，其中基础理论篇包括六个项目(十八个任务)，即工程材料技术性质，石料、集料与土工合成材料，石灰与水泥，水泥混凝土和砂浆，沥青和沥青混合料，建筑钢材。实训篇包含八个项目。本书每个项目后都附有相关思考与练习题，方便学生对知识内容的掌握和学习。

关键词： 机械制造材料  

ISBN: (纸本)9787111718987

摘要： 本书重点介绍了机械行业中常用材料的性能指标、金属材料的基础知识、常用机械工程材料，以及零件的失效及选材原则和方法，并注重工程背景与工程应用。主要内容包括：金属材料的性能、金属材料的晶体结构和结晶、合金的结构和相图、金属材料的塑性变形与再结晶、钢的热处理、工业用钢与铸铁、有色金属及其合金、非金属材料及新材料、材料的选用等。

关键词： 机械制造工艺  

ISBN: (纸本)9787111714002

摘要： 本书立足于地方院校实际情况和学生的机械背景知识体系，从培养综合素质与应用能力出发，以机械制造工艺为主线，将加工方法与原理、工艺系统组成与功能、加工质量有机地结合起来，形成了宽结构、重实践的课程知识体系。旨在使学生掌握解决机械制造工艺问题所需的专业知识并应用于机械产品制造及改进中。理解机械制造工艺基本原理，能够识别、表达、并通过文献研究分析工艺问题并获得有效结论。逐步培养和提高设计针对机械加工工艺问题的解决方案的能力，能够设计满足特定需求的零件工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑经济、安全、环境等方面因素。

关键词： 机械制造材料  

ISBN: (纸本)9787122416896

摘要： 本书除介绍金属材料的制造过程，以及内部组织、性能、测试、检验、用途和材料的选择等知识外，还用了相当多的篇幅介绍了非金属材料、复合材料和新材料，并尽量以图作辅助说明。本书内容系统、全面、通俗，虽说是“入门”书籍，但也有相当多的知识面拓展和应用要点。本书宗旨是便于机械专业在校或毕业后新入职的大学生、职业院校学生系统、全面地学习，以便能对这方面的知识有一个更加全面的了解，更好地胜任自己的工作。

关键词： 土木工程  

ISBN: (纸本)9787111734864

摘要： 本书主要介绍常用土木工程材料的基本组成、材料性能、质量要求及应用等方面的要点，并对实际工程中出现的问题和案例进行分析，从整体上反映当代土木工程材料的新成果、新技术。

关键词： 高温结构陶瓷材料   高温断裂韧性   高温硬度   理论表征模型   氧化  

摘要： 高温结构陶瓷材料因具有较高的物理稳定性、耐磨性和耐腐蚀性等优良性能,被广泛应用于航空航天、军事装备、核工业及新能源等领域,且在使役过程中往往会遭受高温及氧化环境。这就对高温结构陶瓷材料的高温力学性能提出了严峻的挑战。合理表征及提高高温结构陶瓷材料的高温力学性能是材料科学和工程领域研究的重点。本论文主要针对高温结构陶瓷材料的重要的力学性能——断裂韧性及硬度开展了温度相关性理论及高温实验研究工作,建立了材料温度相关性断裂韧性及硬度理论表征模型。主要研究内容如下:(1)基于高温断裂力学理论、应力强度因子方法及Griffith能量平衡理论等,通过表征材料内部裂纹及表面裂纹等不同缺陷及其演化对不同温度下颗粒增强陶瓷基复合材料断裂强度与断裂韧性的影响,分别建立了含有内部临界缺陷与表面临界缺陷的颗粒增强陶瓷基复合材料温度相关性断裂韧性理论表征模型。所建模型考虑了温度、临界缺陷尺寸、晶粒尺寸及残余热应力等因素对材料断裂韧性的共同影响,且不含任何拟合参数。利用所建模型对具有不同临界缺陷的颗粒增强陶瓷基复合材料在高温及氧化环境下的断裂韧性进行了预测,并与实验结果进行了对比。结果显示模型预测的材料高温断裂韧性与实验结果吻合较好,大部分温度点的吻合率均可达89%以上,有的甚至能达到99.7%。基于模型预测值与实验值的对比结果,明确了材料内部颗粒簇、氧化层等微结构及其演化对材料在高温及氧化环境下断裂韧性的影响。此外,利用所建模型还系统研究了缺陷尺寸、增强颗粒体积分数及材料杨氏模量等对材料断裂韧性的影响及其随温度的演化规律。结果表明通过控制材料的临界缺陷尺寸、增加材料的杨氏模量和调整颗粒增强相的体积分数等可以达到提高材料高温断裂韧性的目的。本工作提出了一种合理预测材料断裂韧性、温度、材料微结构及其演化之间的定量关系的极为简易的理论表征方法,可为航天航空等领域的材料与结构的优化设计提供理论指导与潜在技术储备。(2)针对含有不同缺陷(内部缺陷和表面缺陷)的层状陶瓷基复合材料,在颗粒增强陶瓷基复合材料高温断裂韧性理论研究的基础上,进一步考虑层状结构及层间残余热应力的影响,建立了不含拟合参数的层状材料温度相关性断裂韧性理论表征模型。所建模型考虑了温度、层间残余热应力、临界缺陷尺寸、晶粒尺寸、层厚和层数等因素对层状材料断裂韧性的综合影响。利用所建模型预测了层状材料的高温断裂韧性,并与实验结果进行了对比。模型预测值与实验结果吻合较好,多数温度点的吻合率可达87.9%以上。此外,利用模型进一步分析了层状材料临界缺陷尺寸及层状结构参数等对材料断裂韧性的影响及其随温度的演化规律。研究结果表明,通过合理调控材料组分和结构来控制层状材料的临界缺陷尺寸、杨氏模量和层间残余热应力等,可以显著提高层状陶瓷基复合材料在不同温度下的断裂韧性。本工作为层状陶瓷基复合材料的结构设计和高温性能优化提供了理论基础和建议。(3)开展了温度及氧化作用等对高温结构陶瓷材料硬度的影响的理论与实验研究工作。以SiN陶瓷材料为例,开展了材料的高温氧化处理实验,并分别测试了未氧化和氧化的SiN材料在不同温度下的硬度。通过SEM图像等对材料孔洞簇、氧化层厚度、氧化层微结构及压痕形貌等进行了观察与定量分析。结果显示未氧化的材料在25℃、600℃和1000℃下的硬度分别为15.85 GPa,11.5 GPa和10.7 GPa,而氧化后的材料在25℃、600℃和1000℃下的硬度分别为16.85 GPa、14.2 GPa和12.58 GPa。未氧化和氧化后的SiN陶瓷材料硬度皆随温度升高而降低;在目标实验温度下氧化后材料的硬度均高于未氧化材料的硬度。基于力热能量密度等效原理及相关力学理论等,建立了高温结构陶瓷材料温度相关性硬度理论模型。通过进一步考虑高温氧化作用对材料热物理性能参数及对应材料屈服时的临界缺陷尺寸的影响,建立了可考虑高温氧化作用影响的高温结构陶瓷材料温度相关性硬度理论表征模型。利用建立的模型分别预测了未氧化和氧化后的材料在不同温度下的硬度,并与实验结果进行了对比。结果表明模型预测的材料在不同温度下的硬度与实验结果吻合较好,部分吻合率高达95.1%。基于理论预测值与实验测试值的对比结果,结合未氧化和氧化后的SiN陶瓷材料的微结构表征,明确了控制未氧化的SiN陶瓷材料在所研究温度范围内的硬度的主要机制为微结构中的最大的孔洞簇,而控制氧化后的SiN陶瓷材料在所研究温度范围内的硬度的主要因素为氧化层厚度。

关键词： 儿童题材   陶瓷绘画   陶瓷材料   童心  

摘要： 陶瓷绘画有多种艺术形式和创作手法,创作题材的多样性为绘画提供了不同的语言形式,作品能够直击心灵。一幅绘画作品可以实现人与人或者是人与自己的相互沟通,选择儿童题材和高温色釉这种材料进行创作,通过釉下五彩和高温色釉的特殊性,创作出有不同肌理、色彩、质地的儿童作品,表现儿童最单纯、真实、自然的感受,形成最根本的有力量的绘画作品,从而对人的视觉、情感产生冲击,让人们感受到纯净与天真。孩提时代是一个人一生当中最无忧无虑,也是最贴近自然原生的状态,总能激发人的内心深处最原始的爱意与渴望。《儿时的你》作品创作首先收集了大量的关于儿童题材的素材,从不同艺术家创作的作品中提炼其思想理念,学习不同的技法表达,同时在生活中对儿童进行大量的写生,为创作更加明确方向。其次在材料工艺上进行大量的釉料实践,掌握陶瓷材料的特性,最后作品以陶瓷材料为载体,结合陶瓷绘画语言,以高温色釉、釉下五彩、立体颜料等装饰技法进行创作,意在通过作品使人们看到某一个瞬间的自己,从而回想起童年,回归童心。

关键词： 矾土基陶瓷材料   二级矾土矿   长石   铁矿粉   高强度   冷却速率  

摘要： 我国的矾土资源储量位于世界前列,但也面临着供应不足、质量下降、分布不均等问题。矾土基陶瓷材料在工业中有着重要的应用,如石油压裂支撑剂等。通过改变微观结构提升矾土基陶瓷材料的物理化学性能,并提高其被实际应用的可能,拓宽材料的使用范围,使矾土基陶瓷材料能在其应用领域发挥作用,提高生产效率。同时力学性能的提高也可以减少相关原材料资源的使用,有利于自然环境的保护。因此研究矾土基陶瓷材料微观结构对抗弯强度的影响,从而制备出高抗弯强度的陶瓷材料具有重大意义。(1)通过物相分析和综合热分析,研究了本实验所使用的二级矾土矿煅烧过程中的物理化学变化,在此基础上以“锰矿石粉-长石”两种助烧结剂组合为添加剂,制备了抗弯强度最高有147.58 MPa的矾土基陶瓷材料。研究了二元添加剂体系中长石添加量对矾土基陶瓷材料烧结的影响。以“长石-白云石-铁矿石粉-锰矿石粉”四种组合助烧结剂为辅助原料,通过控制烧成温度等工艺参数,研究了四元添加剂体系中长石添加量对矾土基陶瓷材料微观结构以及性能的影响。在1360℃保温烧结30min的条件下,能够制得高抗弯强度的矾土基陶瓷材料,抗弯强度最高可达到183.83 MPa。长石:白云石:铁矿石粉:锰矿石粉=3:1:1:3时,制备出的陶粒支撑剂能够在1390℃完全烧结,闭合压力69 MPa下破碎率达到最低8.2%,酸溶解度7.6%,达到使用要求。(2)通过控制铁矿石粉的添加量,研究了铁矿石粉含量对矾土基陶瓷的微观结构和性能的影响。铁矿石粉的加入成功促进了二次莫来石反应过程,使绝大部分气孔可以在烧结过程中排出。通过控制莫来石晶须的形态和数量,成功地制备了一种高强度的矾土基陶瓷材料,最高抗弯强度为195.87 MPa。当铁矿粉:锰矿石粉=3:6时,在1390℃下,陶粒可完成二次莫来石化反应,达到烧结。闭合压力69 MPa下破碎率最低为5.5%,酸溶解度达到5.2%。配方极低的碱性成分含量有利于降低陶粒的破碎率和酸溶解度。(3)在以二级矾土矿为主要原料,以锰矿石粉和铁矿粉为添加剂制备出高强度陶瓷材料的基础上,研究了冷却速度对矾土基陶瓷材料的相组成、显微结构和性能的影响。通过XRD和SEM分析,冷却速度的降低导致了固溶在莫来石晶格中的Fe3+含量的降低,Fe3+进入液相中与其它碱性氧化物和石英形成的低共熔物,导致莫来石相含量的降低。冷却速率最快时莫来石晶粒为针状,冷却速率最慢时晶粒过度长大为棒状。降温过程中较快的冷却速率可以保持莫来石晶须在试样中增韧的作用,同时使闭合的气孔持续闭合,保持较高的抗弯强度,降温速率越快,材料性能越好。

关键词： 钒钛磁铁矿尾矿   钼尾矿   萤石尾矿   低温烧结   尾矿细泥   陶瓷材料  

摘要： 本论文针对承德三种典型尾矿细泥成分差异大、品位低、材料化利用难度大的共性问题,以承德地区钒钛磁铁矿尾矿细泥、钼矿尾矿细泥、萤石矿尾矿细泥为研究对象,通过三种尾矿细泥协同配比,加入废玻璃粉等添加剂促进陶瓷材料液相烧结,并以不同粒度三种尾矿为原料制备低温烧结仿石陶瓷材料。主要研究成果如下: （1）以承德钒钛磁铁矿尾矿细泥、钼矿尾矿细泥、萤石矿尾矿细泥为研究对象,对三种尾矿细泥的化学成分、物相组成、显微形貌进行分析,并分别将三种全体量尾矿细泥试样在不同温度下进行热处理,探究三种尾矿细泥物相转变过程及烧结性能,充分挖掘降低烧结温度的优势特性,为承德三种典型尾矿细泥低温烧结制备陶瓷材料提供实验基础。 （2）以承德钒钛磁铁矿尾矿细泥、钼矿尾矿细泥、萤石矿尾矿细泥为原料,通过三种尾矿细泥协同配比设计,研究承德三种典型尾矿细泥配比方案和热处理温度对降低承德三种典型尾矿细泥制备陶瓷材料烧结温度的影响。结果表明,当钒钛磁铁矿尾矿细泥:钼尾矿细泥:萤石尾矿细泥=50:45:5时,1100℃热处理后,承德三种典型尾矿细泥基陶瓷材料体积密度为2.23 g/cm3,常温抗折强度为38.85 MPa,常温抗压强度为64.93 MPa。 （3）为进一步降低烧结温度,在保持三种尾矿配比基础上,添加废玻璃粉、Na2CO3、K2CO3,探究热处理温度和废玻璃粉添加量对三种尾矿细泥低温烧结制备陶瓷材料性能的影响,结果表明,在850℃和900℃下,废玻璃粉添加量为14 wt.%时试样性能较佳;在950℃下,废玻璃粉添加量为12 wt.%时试样性能较佳,抗折强度为39.00 MPa,抗压强度为54.79MPa。与不添加废玻璃粉试样相比,抗折强度提高了99.15%。分析认为添加废玻璃粉可推动烧结进程,低熔点组分熔融使试样内部产生液相,有利于试样在较低温度下致密化烧结。 （4）为协同解决其他粒度尾矿利用和大块成品开裂问题,以不同粒径的钒钛磁铁矿尾矿、钼尾矿、萤石尾矿为主要原料,探究得到不同粒径尾矿制备仿石陶瓷较优颗粒级配和废玻璃粉添加量。结果表明,热处理温度为850℃,钒钛磁铁矿尾矿颗粒级配为大颗粒:中颗粒:小颗粒:细泥=25:10:5:20,废玻璃粉添加量为10 wt.%时,其体积密度为2.24g/cm3,显气孔率为18.21%,吸水率为8.14%,抗折强度为13.29 MPa,抗压强度为29.80 MPa。分析认为此颗粒级配试样紧密堆积情况较优,小颗粒及细泥可填充于试样内部大颗粒空隙中,添加12 wt.%废玻璃粉可产生适量玻璃相,降低烧结温度。根据本论文研究成果,可依据不同尾矿细泥禀赋特征,优化组分设计和烧结工艺,利用尾矿细泥低温烧结制备陶瓷材料。

关键词： 碳化硅陶瓷   振荡压力烧结   显微结构   力学性能   耐磨性  

摘要： SiC陶瓷具有优异的高硬度、高强度、低密度等性能,广泛应用于滑动轴承、机械密封圈、汽车水泵圈等耐磨领域。然而,作为一种共价键结合的结构材料,SiC陶瓷难以烧结致密及高脆性缩短了其服役寿命。以往的研究工作多采用恒定压力烧结和引入第二相来促进材料致密化和强韧化,但仍存在难以完全致密烧结和协同增强增韧SiC基陶瓷的问题。同时,SiC陶瓷在服役过程的摩擦磨损严重,对于如何调控SiC基陶瓷耐磨性的影响因素还缺乏系统地研究。针对上述问题,本论文采用动态振荡压力烧结技术,首先研究二维碳材料-石墨烯纳米片(GNPs)对SiC陶瓷显微结构及力学性能的影响;随后引入一维材料-碳化硅晶须(SiCw)为增强相来提升SiC陶瓷的强度和韧性;在此基础上,复合添加GNPs和SiCw为增强相,探讨SiC基陶瓷的力学性能与强韧化机理;最后,系统研究SiC基陶瓷的摩擦学性能和磨损行为,揭示材料的摩擦磨损机理。研究工作主要包括GNPs和SiCw单一或复合添加对SiC基陶瓷致密化行为、显微结构、力学及摩擦学性能的影响,并揭示其强韧化与摩擦磨损机理。通过上述研究工作,可以得出以下结论:1.添加1 wt%GNPs有效改善了SiC基陶瓷的力学性能。GNPs的引入,一方面发挥其自润滑作用促进了材料的致密化,另一方面通过细化晶粒和产生更多的裂纹桥接、裂纹偏转以及GNPs拔出有效抵抗裂纹的产生与扩展,制备的SiC-1 wt%GNPs复合材料具有最佳的力学性能,其维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为27.84 GPa、7.11 MPa·m和515 MPa。***和GNPs的复合引入显著促进了SiC基陶瓷材料的强韧化。SiC-6 wt%SiCw复合材料相对密度为99.45%,其断裂韧性和抗弯强度分别为6.66 MPa·m和733 MPa;材料中晶粒长径比的增加以及SiCw的载荷转移作用有效提升了材料强度。此外,SiC-1 wt%GNPs-5 wt%SiCw陶瓷材料具有最佳的力学性能,其维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为31.55 GPa、7.32 MPa·m和742 MPa;主要的增韧机制为裂纹的偏转、桥接以及GNPs与SiCw的桥接等。***良好的自润滑效果和SiC基陶瓷材料强韧化的提升显著增强了材料耐磨性。外加载荷的增加(20～60 N)导致材料脆性剥离和磨粒磨损的出现,摩擦应力以及材料表面粗糙度的增加加大了磨损率;滑动速度的增加(2～6 m/min)使得材料磨损表面温度的升高以及磨损接触面积的减少,进一步降低了材料耐磨性;不同摩擦副(GCr15、SiN、SiC、YG6和TC4)对材料的磨损率影响变化可归因于摩擦副与材料硬度的差异。SiC-1 wt%GNPs-5 wt%SiCw陶瓷材料在与GCr15球循环往复干摩擦过程中具有最佳的摩擦学性能,摩擦系数低至0.52,磨损率为3.28×10mm·N·m。