创意实作4:基础金属工艺

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具体描述

铸就辉煌:现代金属材料与创新加工技术 一、 序章:金属的时代回响 自人类文明的曙光伊始,金属便以其独特的物理与化学性质,深刻地塑造了社会的发展轨迹。从最初的采矿、冶炼到合金的发明,每一次技术的飞跃都伴随着文明的重大进步。《铸就辉煌:现代金属材料与创新加工技术》并非一部侧重于传统金属工艺的历史回顾,而是一部面向未来、聚焦于当代金属科学、工程应用及其尖端制造技术的深度探索之作。本书旨在为材料工程师、机械设计师、制造业从业者以及相关领域的高校师生,提供一个全面、前沿且极具实践指导意义的知识体系。 二、 第一篇章:现代金属材料的精微结构与性能调控 本篇深入剖析了当代工业中主流及新型金属材料的微观世界。我们摒弃了对基础物理的冗长阐述,直接切入高性能材料的设计哲学与性能优化路径。 1.1 晶体结构与晶界工程: 重点阐述了体心立方(BCC)、面心立方(FCC)以及密排六方(HCP)结构在宏观性能(如塑性、韧性、蠕变抗性)中的决定性作用。尤其深入探讨了晶界在材料力学行为中的双重角色——作为强化屏障与疲劳裂纹的萌生点。章节详细介绍了先进的晶界工程技术,如利用快速凝固技术控制晶粒尺寸,以及通过热/力协同处理实现晶界稳定化或活化。 1.2 高熵合金(HEA)的范式革命: 高熵合金是当前材料科学研究的前沿热点。本书系统梳理了五元或多主元合金的设计原则,如“高熵效应”、“迟滞效应”、“孔隙率效应”和“界面效应”。详细分析了CrMnFeCoNi等经典体系的微观相变行为,以及如何通过调整组元比例,实现极端环境下的优异性能,包括超高强度、超塑性或耐辐照性。 1.3 先进轻质合金的突破: 针对航空航天和新能源汽车领域对轻量化的迫切需求,本书对新一代铝基、镁基和钛基合金进行了深度解析。重点关注了新型Al-Li合金的析出相控制、稀土元素对镁合金的晶粒细化效果,以及用于增材制造的钛合金粉末的球形度与流动性对最终成品性能的影响。 1.4 智能与功能性金属材料: 涵盖了形状记忆合金(SMA)的马氏体相变机制、超弹性行为的本构模型,以及磁性形状记忆合金在驱动器中的应用。同时,对金属间化合物(如Ni3Al基高温合金)的抗氧化性、断裂韧性进行了评估,并探讨了如何通过表面改性技术(如渗碳、氮化)延长其在苛刻工况下的服役寿命。 三、 第二篇章:颠覆传统:现代金属加工与成形技术 本篇聚焦于如何高效、精准地将材料转化为具有特定几何形状和功能部件的技术体系,强调数字化、智能化制造的融合。 2.1 增材制造(AM)中的金属熔融动力学: 这是当前制造领域的核心变革力量。本书详述了选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)等主流技术的工艺参数对缺陷(如未熔合、孔隙率、残余应力)的敏感性。重点分析了粉末床内熔池的流动行为、凝固速率与微观组织演变之间的耦合关系,并提供了缺陷预测和控制的数值模拟方法。 2.2 塑性加工的精密控制: 传统塑性加工依然是工业的主流,但其精度要求不断提高。章节细致探讨了温/冷轧制过程中的残余应力分析,尤其关注了超薄板材和复杂截面型材的轧制工艺优化。针对锻造过程,本书提供了基于有限元法的模具设计策略,以避免中心部的纤维流线中断和表面缺陷的产生。 2.3 高能束流的精密加工: 激光切割、焊接与钻孔技术已进入“亚微米级”加工时代。本书分析了高功率激光与材料的相互作用机制,包括等离子体形成、热影响区(HAZ)的微观结构变化。特别讨论了飞秒激光在微纳尺度加工中的优势,以及深熔焊中的关键挑战——热输入与冷却速率的精确匹配。 2.4 表面工程与功能化处理: 金属部件的服役寿命往往受限于表面状态。本篇系统介绍了先进的表面强化技术,如高能等离子喷涂(HVOF)的沉积效率与涂层致密性研究,以及激光熔覆技术在复杂基体上实现梯度功能涂层(如耐磨/耐腐蚀复合涂层)的应用案例。 四、 第三篇章:过程质量控制与数字化集成 现代金属制造要求从“事后检验”转向“全流程质量保证”。本篇阐述了如何利用先进的传感、成像和数据分析技术,实现制造过程的闭环控制。 3.1 原位(In-situ)过程监测: 深入介绍如何使用高速红外热像仪、高速摄像机和声发射传感器,实时监测增材制造的熔池状态和塑性加工中的裂纹扩展。重点在于如何将采集到的海量实时数据转化为可操作的工艺反馈信号。 3.2 无损检测(NDT)的突破: 除了传统的超声波和X射线检测,本书详细阐述了基于相控阵超声(PAUT)和导波技术在复杂结构件(如涡轮叶片、压力容器)内部缺陷定位的精度提升。同时,探讨了基于涡流的表面缺陷检测技术在高速生产线上的应用。 3.3 数字化孪生与工艺模拟: 阐述了如何构建高保真的金属制造过程的“数字孪生模型”。通过多尺度、多物理场的耦合模拟(从原子尺度的扩散到部件尺度的应力场),实现对材料微观结构演变和宏观尺寸精度的提前预测,从而指导工艺参数的优化,最大限度地减少试错成本。 五、 结语:面向可持续发展的金属制造 本书的终极目标是推动金属制造业向更高效、更环保的方向发展。我们探讨了金属材料的循环利用技术,特别是难处理废弃合金的清洁回收方案,以及在能源密集型冶炼过程中采用绿色氢能替代传统碳还原剂的前景。通过对这些前沿技术的系统梳理,我们确信金属工业将继续作为先进制造业的基石,迈向更智能、更可持续的未来。

著者信息

图书目录

图书序言

课程引言

  在现今的社会,网路的全球化趋势,使得国际竞争力不再是技术之间的相互竞技,而是在于你能创造出多少的创新能量。当我们思考该如何在这样的创新世代趋势中去培养创新能力时,最大的影响力,就是从校园开始向下扎根。透过学校的教育翻转,让学生学会思考、学会分享、学会自己发掘问题,更重要的是,学会自己动手实作的态度。

  国立高雄第一科技大学率先在2010年宣示转型为「创业型大学」,致力于培育学生「具备创新的特质,以及创业家的精神」,透过课程来落实培育学生具备「创意思维、跨域合作、数位制造、创业实践」,并于2016年8月出版了《方法对了,人人都可以是设计师》一书,透过课程的设计来培养学生达到创意思维及跨领域的合作。有鑑于学生在数位制造及创业实践方面,较缺少动手实作的经验,本校陈振远校长集结了9位来自不同专业背景的学者专家,透过跨科系、跨专业的方式,共同编撰出以创梦工场的场域设备为主,教你如何动手实作的《创意实作》,书中有9个操作单元,包括风靡全球的创客运动、材质色彩资料库、木工机具操作轻松学、基础金属工艺、3D列印绘图与操作、CNC控制金属减法加工、LEGO运用于多旋翼、游戏APP开发入门,以及在地文化资源的调查方法与应用。9个单元皆透过由浅入深的介绍,让读者可以更轻松入门。单元从风靡全球的创客运动开始作介绍,接着进入手工具的手工制作,其中包含了木工机具的操作及金属工艺的认识,以便了解手作精神的重要性。在学习手作单元之后,才可以进入自动化设备的学习。

  了解手工设备的制作后,再开始进行机械自动化的3D列印加法加工及CNC减法加工的软体及设备操作。透过前面所包含的手工工艺制作及3D加工制作,之后就可以开始强调如何透过控制化程式来驱动动力进行加工。前7组单元从造型、结构、机构、逻辑、组装等动手实作练习之后,第8单元也透过现今APP市场爆炸性的发展,从中学习如何开发出易上手的APP游戏。

  课程透过风靡全球的创客运动、手工具的操作、自动化机械设备加工、程式控制带动马达、APP游戏过程操作,以及在地文化资源的调查方法与应用等9个单元,来达到玩中学、学中做的教育翻转,俾能符应我国技职转型高教创新的精神,亦能切合本校创业型大学愿景培育学生具备创新的特质及热忱、投入与分享的创业家精神。

  本书希望能培养更多想成为自造者的年轻学子,透过《创意实作》中所介绍的9个由浅入深的实作课程操作练习,让你我都可以成为这个产业趋势中的全能自造者,并且训练自己能拥有更多的技能专长!

  在现今的社会,网路的全球化趋势,使得国际竞争力不再是技术之间的相互竞技,而是在于你能创造出多少的创新能量。当我们思考该如何在这样的创新世代趋势中去培养创新能力时,最大的影响力,就是从校园开始向下扎根。透过学校的教育翻转,让学生学会思考、学会分享、学会自己发掘问题,更重要的是,学会自己动手实作的态度。
 

图书试读

用户评价

评分

《创意实作4:基础金属工艺》这本书,**绝对是我近期收到最实用、最值得入手的一本手作类书籍**!我平时喜欢在网上找些手作教程,但很多都零散且不系统。《创意实作4》就不一样了,它**提供了一个非常完整和系统的学习框架**。书中的内容组织非常合理,**逻辑性很强,层层递进**。首先,它从最基础的安全须知和工具准备讲起,**确保读者能够安全地进行实操**。接着,它深入讲解了各种金属材料的特性,**比如延展性、硬度、易加工性等,并且详细说明了不同材料适合制作哪些类型的作品**。最让我赞赏的是,书中**对各种基础工艺技巧的讲解,都非常到位,而且涵盖了相当全面的内容**。无论是金属的锯、锉、钻、磨,还是更进阶的焊接、铆接、压花等,**都给出了详细的操作步骤、注意事项以及可能遇到的问题和解决方法**。而且,它**善于利用图文结合的方式,将每一个动作和技巧都分解得很清楚,让人一目了然**。我特别喜欢书中**“小贴士”和“常见误区”的版块**,这些内容往往是教科书上看不到的,但却是实际操作中非常宝贵的经验。这本书**不仅仅是教你“怎么做”,更重要的是教你“为什么这么做”**,让你在掌握技术的同时,也能理解其背后的原理。我感觉通过这本书的学习,我**对金属工艺的理解上升了一个层次,不再是盲目地模仿,而是能够有意识地去创作**。

评分

这本《创意实作4:基础金属工艺》真的太让人惊喜了!我一直对金属工艺充满好奇,但总觉得门槛很高,不知道从何下手。收到这本**感觉就像收到了一把开启金属世界大门的钥匙**!书的封面设计就很有质感,让人迫不及待想翻开。内容上,它**不是那种枯燥乏味的理论堆砌,而是非常接地气,一步一步教你如何从零开始**。从最基础的工具介绍,比如锉刀、锯条、打磨工具的使用方法,到不同金属材质的特性讲解,比如铜、铝、铁在实作中有什么不同表现,都讲得**非常细致,而且配有大量的精美插图,清晰直观,让人一看就懂**。最让我印象深刻的是,它**把一些看起来很复杂的技巧,比如金属的连接、塑形、焊接,都分解成简单易懂的步骤**,而且还给出了很多**安全注意事项**,这点对新手来说太重要了,大大降低了操作的风险。书中还包含了一些**非常棒的实作案例,从简单的饰品到稍微复杂一点的生活小物,都有详细的制作流程和图解**。我真的觉得,即使是没有丝毫金属工艺基础的人,只要跟着这本书的指引,**也能做出属于自己的、独一无二的金属作品**。它不仅仅是一本教材,更像是一位耐心又专业的老师,引导你一步步走进这个充满魅力的手作世界。我迫不及待地想找块铜片,开始我的第一个金属工艺作品了!

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对于我这样一个**“理论派”的读者**来说,《创意实作4:基础金属工艺》这本书简直是**一场及时雨**!我一直对金属的质感和光泽着迷,也阅读过不少关于金属艺术的书籍,但总觉得**缺乏实践的指导**。这本书恰好填补了这一空白。它**在理论深度上做得非常出色**,不仅仅是简单介绍,而是**深入剖析了金属材料的物理化学性质,以及这些性质如何影响其在工艺制作中的表现**。例如,它会详细讲解不同合金的成分构成,以及这些成分对焊接性能、延展性的影响,这对于想要深入理解金属工艺的读者来说,**非常有启发性**。而且,书中**不仅仅停留在理论层面,而是将理论知识与具体的实操技巧紧密结合**。它会先解释某个理论概念,然后立刻给出相应的工艺方法和步骤,**形成一种“知行合一”的学习模式**。我尤其欣赏书中**对工具原理的讲解**,比如不同类型的焊枪如何工作,不同抛光剂的化学成分和作用机理,这让我对所使用的工具**有了更深刻的认识,从而能更好地掌控它们**。书中还**引用了大量的科学实验数据和专业术语,但同时又用非常易懂的语言进行了解释,避免了晦涩难懂的问题**。这本书**让我对金属工艺有了更系统、更科学的认识,也为我将来进行更复杂的金属创作打下了坚实的基础**。

评分

我一直对金属工艺有着**一种“匠人精神”式的向往**,渴望能够用双手创造出有温度、有质感的金属物件。《创意实作4:基础金属工艺》这本书,**完美地满足了我对这种“匠心”的追求**!这本书的**叙事方式非常“有故事感”**,它没有生硬地罗列知识点,而是**通过一个个生动的案例,引导读者进入金属工艺的世界**。书中的每一个案例,都**不仅仅是展示最终作品,而是详细讲述了从设计构思、材料选择、到具体制作过程的每一步“心路历程”**。我喜欢它**对于“细节”的极致追求**,比如在讲解金属抛光时,它会细致到不同目数的砂纸使用顺序,以及不同抛光膏对最终光泽度的影响,**每一个环节都充满了对完美的执着**。书中还**强调了“循序渐进”的学习方法**,从最简单的金属片切割、弯折,到稍微复杂一点的金属焊接、打磨,**每一步都经过精心设计,确保读者能够逐步掌握核心技能**。而且,它**非常注重“创意”与“实作”的结合**,在教授基础技巧的同时,**鼓励读者大胆发挥想象力,将自己的创意融入到作品中**。我尤其喜欢书中**“灵感激发”的版块**,它会提供一些不同风格的金属作品,并分析其创作思路,**为我打开了新的创作视角**。这本书**不仅仅是教授技术,更是传递一种对艺术的热爱和对完美的追求,让我深受启发**。

评分

哇,收到《创意实作4:基础金属工艺》这本书,我感觉自己好像**挖到宝了**!作为一名对DIY和手工制作有着浓厚兴趣的人,我一直想尝试一些更具挑战性的项目,金属工艺一直是我心中的一个“高级”领域。这本书的出现,**彻底打破了我对金属工艺的刻板印象**。它的内容编写方式非常独特,**不是一上来就抛出大量的理论知识,而是从最核心、最吸引人的地方切入**。一开始就用了一系列**震撼的金属作品图片**来激发读者的兴趣,让我对金属的可塑性和表现力有了全新的认识。然后,它**巧妙地将复杂的工艺流程“解构”**,通过生动形象的文字和**比例恰当、重点突出的插图**,将每一个操作细节都呈现得淋漓尽致。例如,关于金属切割的部分,不仅介绍了不同锯条的选用,还**讲解了如何保持切割线的直度和精度**,这对于新手来说简直是福音。更让我惊喜的是,它**融入了一些“设计思维”的引导**,教你如何在基础工艺之上,融入自己的创意,做出真正有个性的作品。书中还**穿插了一些金属工艺的历史小故事和大师的作品赏析**,让整个学习过程不仅仅是技术的传授,更充满了文化的熏陶。我尤其喜欢书中关于“失败的经验分享”的部分,这让我觉得**制作过程中的挫折是正常的,也让我更敢于尝试**。这本书真的**给了我很大的信心和方向**,让我觉得金属工艺不再是遥不可及的梦想,而是可以通过努力和学习,触手可及的现实。

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