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編輯推薦: |
本书遵循教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念,融入思政元素,注重理论与实践相结合。
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內容簡介: |
本书讲述燃气轮机材料相关的基本知识,主要包括材料的组织结构、性能效用、生产制备、加工处理、材料选择等方面的内容,同时在有关基础知识上考虑了不同种类材料的学习需求。全书共分为11章,第1章介绍燃气轮机的结构与材料;第2~3章介绍材料的结构与性能;第4~5章分别介绍金属的凝固与相图、塑性变形与再结晶方面的内容,是燃气轮机材料的基础;第6章介绍钢铁中的合金元素及作用,既承接第1~5章的内容,又为后续内容做铺垫;第7章介绍金属热处理的基本知识;第8章从材料学的角度介绍各类钢铁材料;第9章介绍在燃气轮机热端部件上广泛应用的高温合金材料;第10章介绍陶瓷材料;第11章介绍复合材料。本书可作为普通高等学校燃气轮机专业、能源与动力专业或机械类与近机械类等相关专业的本科生教材,也可供相关专业的科学研究与工程技术人员参考。
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目錄:
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前言第1章燃气轮机简介11.1燃气轮机结构21.2燃气轮机类型31.2.1按热力循环基本原理分类41.2.2按轴系方案分类41.2.3按机组结构类型分类41.2.4其他分类41.3燃气轮机技术特点51.4燃气轮机技术发展历程51.5燃气轮机部件材料与工艺61.5.1透平叶片61.5.2燃烧室81.5.3透平轮盘10复习思考题12第2章材料的结构132.1材料结构的层次132.2原子结构与键合162.2.1孤立原子的结构162.2.2固体中的电子状态172.2.3固体材料中的结合键172.3材料的晶体结构192.3.1晶体学基础192.3.2典型的金属晶体结构212.3.3合金相的结构222.3.4共价晶体的晶体结构242.3.5离子晶体的晶体结构242.4实际材料的晶体缺陷252.4.1点缺陷252.4.2线缺陷262.4.3面缺陷27复习思考题29第3章材料的性能303.1材料的力学性能303.1.1强度303.1.2塑性323.1.3硬度333.1.4冲击韧性363.1.5疲劳强度373.1.6断裂韧性373.2材料的物理性能383.2.1密度和熔点383.2.2热性能383.2.3弹性性能393.2.4磁性能403.2.5电性能403.2.6光电性能413.3材料的化学性能413.3.1成分413.3.2耐蚀性413.3.3高温抗氧化性413.4材料的工艺性能423.4.1铸造性能423.4.2锻造性能423.4.3焊接性能423.4.4热处理性能423.4.5切削加工性能43复习思考题43第4章金属材料的凝固与相图444.1纯金属的结晶444.1.1金属结晶的基本规律444.1.2晶核的形成与晶体的长大464.1.3金属结晶后晶粒的大小及控制514.2合金的凝固与相图524.2.1合金相图的建立与基本规律524.2.2匀晶相图及固溶体的结晶544.2.3共晶相图及其合金的结晶554.2.4包晶相图及其合金的结晶584.2.5其他类型二元合金相图594.2.6相图与合金性能的关系604.3铁碳合金平衡态的相变614.3.1铁碳合金相图614.3.2典型铁碳合金的平衡相变过程分析644.3.3铁碳合金的成分-组织-性能关系724.3.4Fe-Fe3C相图的应用74复习思考题76第5章金属的塑性变形与再结晶775.1金属的塑性变形775.1.1单晶体的塑性变形785.1.2多晶体的塑性变形805.1.3合金的塑性变形805.2冷变形对金属组织和性能的影响815.2.1塑性变形对金属组织结构的影响815.2.2塑性变形对金属性能的影响825.3冷变形金属的回复与再结晶835.3.1回复835.3.2再结晶845.3.3晶粒长大855.4金属的热变形与动态回复、动态再结晶865.4.1金属的热加工与冷加工865.4.2动态回复与动态再结晶865.4.3热加工对金属室温力学性能的影响865.4.4热加工后的组织与性能86复习思考题87第6章钢铁中的合金元素及作用886.1钢铁中常见合金元素及其偏聚行为886.1.1钢铁中的常见合金元素886.1.2合金元素原子的偏聚896.2铁基固溶体906.3钢铁中的碳化物和氮化物926.3.1钢铁中的碳化物926.3.2钢铁中的氮化物与碳氮化物946.4金属间化合物956.4.1σ相956.4.2拉弗斯相(AB2相)966.4.3有序相(A3B相)966.5合金元素对铁碳相图的影响976.6合金元素对钢性能的影响996.6.1合金元素对钢力学性能的影响996.6.2合金元素对钢耐蚀性能的影响100复习思考题101第7章金属材料的热处理1027.1钢在加热时的组织转变1037.1.1奥氏体形成的热力学条件1037.1.2奥氏体的组织结构性能1037.1.3奥氏体形成机理1057.1.4奥氏体等温形成动力学1067.1.5连续加热时奥氏体的形成1087.1.6奥氏体晶粒长大及其控制1097.2钢在冷却时的转变1107.2.1过冷奥氏体转变1107.2.2珠光体转变1147.2.3马氏体转变1187.2.4贝氏体转变1237.2.5钢的回火转变1267.3钢的退火与正火1327.3.1退火1327.3.2正火1347.4钢的淬火1347.4.1淬火工艺1347.4.2钢的淬透性与淬硬性1367.5钢的回火1397.5.1低温回火1397.5.2中温回火1407.5.3高温回火1407.6钢的表面热处理1417.6.1表面淬火1427.6.2化学热处理1447.7其他热处理工艺简介148复习思考题149第8章钢铁材料1508.1钢铁冶炼1508.1.1炼铁1508.1.2炼钢1528.1.3浇铸1538.1.4轧钢与钢材品种1568.2钢的分类与牌号1578.2.1钢的分类1578.2.2钢的牌号1588.3工程结构钢1618.3.1碳素结构钢1628.3.2低合金高强度结构钢1628.3.3微合金钢1648.4机械制造结构钢1648.4.1渗碳钢1648.4.2调质钢1658.4.3弹簧钢1668.4.4滚动轴承钢1678.4.5其他通用机械制造结构钢1688.5工具钢1698.5.1刃具钢1698.5.2模具钢1718.5.3量具钢1738.6不锈钢1738.6.1金属的腐蚀1738.6.2不锈钢种类及应用1748.7耐热钢 1768.7.1铁素体型耐热钢1778.7.2工业炉用耐热钢1808.7.3奥氏体型耐热钢1828.8铸铁1858.8.1铸铁显微组织的形成与控制1868.8.2常用铸铁材料189复习思考题191第9章高温合金1929.1高温合金的应用1939.2高温合金的分类1959.3高温合金的发展1979.4镍基高温合金2049.4.1镍基高温合金简介2049.4.2定向凝固高温合金2079.4.3粉末高温合金2099.4.4氧化物弥散强化(ODS)高温合金209复习思考题210第10章陶瓷材料21110.1陶瓷性能要求21210.2陶瓷原料21310.2.1可塑性原料(以黏土类原料为代表)21410.2.2瘠性原料(以石英类原料为代表)21610.2.3熔剂原料(以长石类原料为代表)21710.2.4其他原料21810.3陶瓷坯料及制备21910.3.1坯料的分类与品质要求22010.3.2坯料的制备22010.4陶瓷成型工艺22110.4.1成型和成型方法22110.4.2陶瓷成型方法22210.5陶瓷装饰技术——施釉22410.5.1釉的分类与组成22410.5.2施釉方法22510.6陶瓷的干燥与烧成22510.6.1干燥22510.6.2烧成22610.7陶瓷后加工技术22710.8特种陶瓷22810.8.1结构陶瓷22810.8.2功能陶瓷230复习思考题231第11章复合材料23211.1复合材料的定义和分类23311.1.1复合材料的定义23311.1.2复合材料的分类23311.2增强材料23411.2.1纤维23411.2.2晶须及颗粒23611.2.3增强材料的表面处理23711.3复合理论23811.3.1复合原则23811.3.2复合材料的界面设计原则23911.4聚合物基复合材料(PMC)24011.4.1PMC的分类24011.4.2PMC性能特点24111.4.3PMC制备工艺24211.4.4PMC的应用24311.5金属基复合材料(MMC)24411.5.1MMC的分类24411.5.2MMC制备工艺24611.5.3MMC的性能24711.6陶瓷基复合材料(CMC)24911.6.1陶瓷基体24911.6.2CMC的制备25011.6.3CMC的界面25111.6.4CMC的增韧25111.6.5CMC的应用25211.7复合材料的用途253复习思考题254参考文献256
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內容試閱:
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燃气轮机是一种集众多高新技术于一体、涉及诸多学科的先进动力机械装置,被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。燃气轮机设计的有效性直接依赖于所选部件材料的性能,因此对于燃气轮机专业的学生来讲,燃气轮机材料方面的基础知识非常重要。北京科技大学的材料学科实力雄厚,承担着为国家及相关企业和研究院所培养材料方向的研究和设计人才的任务与使命。2020年以来,北京科技大学牵头负责“重型燃气轮机材料与制造工艺知识领域”的教学资源建设和新型教材研发工作,取得了很大进展。2022年,北京科技大学牵头多所高校共建重点领域“燃气轮机材料课程虚拟教研室”,在燃气轮机材料课程和人才培养方面,开展了大量联合教学研究活动。在重点领域教学资源及新型教材建设项目专家工作组的指导下、在虚拟教研室的组织下,几所高校共同编写了《燃气轮机材料基础》(本书)和《燃气轮机部件与制造工艺》,作为燃气轮机方向材料类课程的教材。前者主要介绍燃气轮机材料的相关基础知识,例如材料结构、材料性能、金属材料的凝固与相图等,后者则聚焦燃气轮机主要部件的具体选材和制造工艺。燃气轮机方向材料类课程的讲授时长,建议是48学时,其中讲授“燃气轮机材料基础”课程32学时,讲授“燃气轮机部件与制造工艺”课程16学时。本书详细介绍了材料结构、材料性能、金属材料的凝固与相图、金属的塑性变形与再结晶、金属材料的热处理等材料基础知识,以及在燃气轮机中广泛用到的关键材料,例如高温合金、不锈钢、耐热钢、陶瓷材料、复合材料等。本书由北京科技大学材料科学与工程学院王浩教授负责全书的策划和具体章节内容的确定,参加本书编写的还有辽宁工程技术大学薛维华副教授、沈阳理工大学高志玉副教授、中国联合重型燃气轮机技术有限公司的张涛高级工程师、北京航空航天大学姜宏志副教授、辽宁工程技术大学魏宝佳副教授和北京科技大学陈颖芝副教授。其中,王浩负责第2章的编写和全书统稿,张涛负责第1章的编写,薛维华负责第3~5章的编写,高志玉负责第6章和第7章的编写,姜宏志负责第8章的编写,陈颖芝负责第9章的编写,魏宝佳负责第10章和第11章的编写。本书得到了北京科技大学教材建设经费资助,得到了北京科技大学教务处的全程支持,在此表示诚挚的谢意。潘炎熙、郭卜文、曹世航、韩壹琪、窦国辉、成博源等帮助整理了部分章节的相关内容。本书的编写参考了部分国内外有关教材、著作和论文,在此特向有关作者致以衷心的感谢。尽管编者在编写本书时努力注意概念和理论准确,但是由于水平所限,难免有错漏之处,诚恳希望读者予以指正。编者
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