增材製造（俗稱3D列印）屬於一種先進製造技術，但與傳統製造工藝相比，它在成形原理、材料形態、製件性能上發生瞭根本性改變，特彆是隨著增材製造技術規模化和產業化的發展與進步，傳統的工藝流程、生產線、工廠模式和產業鏈組閤都將麵臨深度調整，增材製造帶來的影響遠遠超齣瞭製造範疇，給生產甚至是生活帶來瞭重大影響，被認為是有望深度影響未來的策略尖端技術。
金屬粉床雷射增材製造技術是目前金屬增材製造工藝中製件精密度最高、綜閤性能優良的工藝方法。
本書綜閤海內外相關成果編寫而成。全書共7章，第1章概述技術原理、特點及應用; 第2~6章闡述工藝原理與係統組成、原料特性要求、資料處理技術、製造流程及品質控製以及製件的組織及性能，涵蓋原理、材料、數據、品質和性能五方麵內容；第7章以實際案例闡述金屬粉床雷射增材製造技術在隨形冷卻模具、個性化醫療器件和輕量化構件三方麵的應用，重點展示在複雜結構製造和特殊性能構建上的獨特優勢，達到舉一反三、啓迪創新的目的。
具體描述
現代材料科學與工程：突破性進展與應用 本書精要： 《現代材料科學與工程：突破性進展與應用》深入探討瞭當代材料領域的最新研究成果、核心理論框架以及這些新材料在各關鍵行業中的實質性應用。全書結構嚴謹，涵蓋瞭從基礎的原子尺度結構解析到宏觀性能優化設計的全過程，特別聚焦於高性能結構材料、智慧材料係統以及麵嚮可持續發展的綠色材料技術。 第一章：材料本徵性質的微觀根源 本章首先迴顧瞭晶體結構、缺陷類型（點缺陷、線缺陷、麵缺陷）及其對材料機械、電學和熱學性能的決定性影響。接著，深入闡述瞭材料的熱力學基礎，包括相圖的繪製、相變動力學及其在材料加工過程中的控製策略。對於非晶材料和準晶體材料的特殊結構，也進行瞭詳盡的分析，揭示瞭其獨特的穩定性與變形機製。重點探討瞭計算材料學的最新進展，包括密度泛函理論（DFT）在預測材料性質中的精確性提升，以及分子動力學模擬在理解材料界麵行為中的關鍵作用。 第二章：高性能結構材料的設計與優化 結構材料是現代工業的基石。本章聚焦於兩大類尖端結構材料：超高強度鋼與先進複閤材料。 在鋼鐵材料方麵，詳細介紹瞭馬氏體鋼、貝氏體鋼以及雙相鋼（DP）的微觀結構控製技術，尤其是微量閤金元素（如Nb, Ti, V）對晶粒細化和析齣相強化的協同效應。探討瞭熱機械加工（TMP）對最終材料性能的優化路徑，以及如何利用殘餘應力工程來提升疲勞壽命。 複閤材料部分，側重於碳纖維增強樹脂基複閤材料（CFRP）和陶瓷基複閤材料（CMC）的界麵行為。分析瞭纖維與基體之間的化學鍵閤、力學鎖閤及潤濕性對宏觀力學性能（特別是層間剪切強度）的影響。引入瞭多尺度建模方法，用於預測複閤材料在複雜載荷條件下的失效模式。 第三章：能源材料與儲能技術的前沿進展 隨著全球能源轉型的加速，高效能能源材料的研究變得至關重要。本章深入剖析瞭鋰離子電池電極材料的最新進展，特別是固態電解質的研究熱點——硫化物、氧化物和聚閤物基固態電解質的離子傳導機製及其界麵穩定性挑戰。討論瞭鈉離子電池和鎂離子電池的潛在優勢與材料瓶頸。 在光電轉換領域，詳細介紹瞭鈣鈦礦太陽能電池的結構穩定性問題，以及通過錶麵鈍化和電荷傳輸層優化來提升其長期工作壽命的最新策略。此外，還涵蓋瞭高效熱電材料的塞貝剋係數（Seebeck Coefficient）與熱導率之間的複雜權衡，以及利用聲子散射工程來實現高ZT值的途徑。 第四章：智慧材料係統與自適應響應 智慧材料能夠感知外部刺激並做齣可控響應，是未來設備小型化和功能集成化的關鍵。本章深入探討瞭形狀記憶閤金（SMA）的應力誘導相變機製，並分析瞭鎳鈦基閤金在阻尼和能量迴收中的應用。 壓電與介電材料是傳感與緻動技術的核心。本章對PZT（鋯鈦酸鉛）的極化行為和反鐵電現象進行瞭係統性闡述，並著重介紹瞭無鉛化替代材料（如BZT-BTO）的性能追趕與結構設計。此外，本書還專門設立章節討論瞭響應式軟物質，如pH響應性水凝膠和電控液晶顯示材料，它們在生物醫學工程和柔性電子學中的新興應用。 第五章：材料的錶麵工程與界麵控製 材料的性能往往受製於其錶麵與環境的交互作用。本章詳述瞭先進的錶麵改性技術，包括等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）與原子層沉積（ALD）在薄膜製備中的精確度控製。強調瞭ALD在製備高深寬比結構和均勻多層結構方麵的獨特優勢。 在耐腐蝕與抗磨損領域，重點介紹瞭超疏水塗層的設計原理，特別是仿生荷葉錶麵的微納結構構建方法。對於高溫應用，詳細分析瞭熱障礙塗層（TBCs）的微裂紋形成與熱應力管理，這是現代航空發動機葉片壽命的決定性因素。 第六章：先進製程技術與增材製造的基礎物理 本章著眼於將材料科學理論轉化為實際製造能力的先進製程。本書涵蓋瞭粉末冶金的緻密化機製，包括熱等靜壓（HIP）和放電燒結（SPS）對晶粒生長和孔隙率的影響。 在增材製造（AM）方麵，探討瞭不同AM技術（如SLM、EBM、DLP）的物理基礎。重點分析瞭高能束流在粉末床層上的能量耦閤效率、熔池的流體動力學行為以及凝固過程中形成的非平衡態微結構。深入討論瞭增材製造中特有的殘留應力、孔隙缺陷的形成機製，以及如何通過優化掃描策略和粉末特性來控製這些問題，以確保最終部件的機械性能達到與傳統鍛造件相當甚至超越的水平。 第七章：麵嚮可持續發展的綠色材料與循環經濟 環境責任已成為材料科學研究的核心驅動力。本章探討瞭可生物降解聚閤物（如PLA、PHA）的降解動力學與力學性能的平衡。分析瞭利用生物質轉化製備高性能碳材料的化學途徑。 在材料迴收與再利用方麵，重點介紹瞭稀有金屬（如稀土元素、貴金屬）從廢舊電子產品中高效、低能耗分離的濕法冶金和溶劑萃取技術。討論瞭建築材料的碳捕獲與利用（CCU）技術，旨在降低水泥和混凝土生產過程中的碳足跡。 結論：跨學科融閤與未來展望 本書結尾總結瞭材料科學的未來發展趨勢，強調瞭人工智能（AI）和機器學習在加速材料發現與性能預測中的潛力，以及在微納米尺度下對材料行為的精確調控能力。這是一本麵嚮材料工程師、物理學傢、化學傢以及對高端製造技術感興趣的研究人員與學生的綜閤性參考著作。
著者信息
圖書目錄
第1 章 概述
1.1 金屬增材製造技術
1.1.1 雷射選區熔化（SLM）
1.1.2 雷射近淨成形
1.1.3 電子束熔絲沉積
1.1.4 電子束選區熔化
1.2 金屬粉床雷射選區熔化增材製造技術
1.2.1 球化
1.2.2 孔隙
1.2.3 應力和裂紋
1.2.4 成形材料
1.3 金屬粉床雷射選區熔化增材製造裝備
1.4 金屬粉床雷射選區熔化增材製造技術應用及發展趨勢
1.4.1 SLM 技術的應用
1.4.2 SLM 技術的發展趨勢
參考文獻
第2 章 工藝原理與係統組成
2.1 工藝原理及實現
2.1.1 工藝原理
2.1.2 實現方式
2.1.3 大臺麵多雷射實現技術
2.2 關鍵功能部件
2.2.1 光路係統
2.2.2 缸體運動係統
2.2.3 送鋪粉機構
2.3 核心元器件
2.3.1 雷射器
2.3.2 掃描係統
2.3.3 氣體保護
2.3.4 氧傳感器
2.3.5 循環淨化裝置
2.4 SLM 成形裝備
2.4.1 典型裝備產品及特點
2.4.2 華科三維HKM 係列裝備簡介
參考文獻
第3 章 原料特性要求
3.1 SLM 用金屬粉末
3.2 金屬粉末製作方法
3.2.1 霧化法
3.2.2 化學法
3.2.3 機械法
3.3 粉末特性及其對製件的影響
3.3.1 粉末性能參數
3.3.2 粉末的形貌
3.3.3 粉末的氧含量
3.3.4 粉末中的雜質
參考文獻
第4 章 數據處理技術
4.1 STL 文件格式的介紹
4.1.1 STL 的二進製格式文件
4.1.2 STL 的文本格式文件
4.1.3 STL 格式文件的特點
4.1.4 STL 文件的一般讀取算法
4.2 STL 模型預處理
4.2.1 增材製造數據處理軟體
4.2.2 STL 文件糾錯
4.2.3 STL 模型鏇轉與拼接
4.2.4 STL 模型工藝支撐添加
4.3 STL 模型切片及路徑生成
4.3.1 STL 模型切片
4.3.2 STL 模型切片輪廓偏置
4.3.3 掃描路徑生成算法
參考文獻
第5 章 製造過程及品質控製
5.1 工藝流程
5.1.1 前處理
5.1.2 製造過程
5.1.3 後處理
5.2 環境控製
5.2.1 氧含量控製
5.2.2 氣氛煙塵淨化
5.3 應力調控技術
5.3.1 模擬預測
5.3.2 預熱技術
5.3.3 雷射掃描策略
參考文獻
第6 章 製件的組織及性能
6.1 製件的微觀組織特徵
6.1.1 鐵基閤金組織
6.1.2 鈦基閤金組織
6.1.3 鎳基閤金組織
6.1.4 鋁基閤金組織
6.1.5 複閤材料及其他組織
6.2 製件的性能及其調控方法
6.2.1 製件性能及微觀結構錶徵
6.2.2 典型閤金性能
6.2.3 性能的調控方法
參考文獻
第7 章 應用實例
7.1 隨形冷卻模具
7.1.1 隨形冷卻技術
7.1.2 隨形冷卻模具案例
7.2 個性化醫療器件
7.2.1 手術輔助器件
7.2.2 牙冠
7.2.3 關節及骨骼
7.3 輕量化構件
參考文獻
1.1 金屬增材製造技術
1.1.1 雷射選區熔化（SLM）
1.1.2 雷射近淨成形
1.1.3 電子束熔絲沉積
1.1.4 電子束選區熔化
1.2 金屬粉床雷射選區熔化增材製造技術
1.2.1 球化
1.2.2 孔隙
1.2.3 應力和裂紋
1.2.4 成形材料
1.3 金屬粉床雷射選區熔化增材製造裝備
1.4 金屬粉床雷射選區熔化增材製造技術應用及發展趨勢
1.4.1 SLM 技術的應用
1.4.2 SLM 技術的發展趨勢
參考文獻
第2 章 工藝原理與係統組成
2.1 工藝原理及實現
2.1.1 工藝原理
2.1.2 實現方式
2.1.3 大臺麵多雷射實現技術
2.2 關鍵功能部件
2.2.1 光路係統
2.2.2 缸體運動係統
2.2.3 送鋪粉機構
2.3 核心元器件
2.3.1 雷射器
2.3.2 掃描係統
2.3.3 氣體保護
2.3.4 氧傳感器
2.3.5 循環淨化裝置
2.4 SLM 成形裝備
2.4.1 典型裝備產品及特點
2.4.2 華科三維HKM 係列裝備簡介
參考文獻
第3 章 原料特性要求
3.1 SLM 用金屬粉末
3.2 金屬粉末製作方法
3.2.1 霧化法
3.2.2 化學法
3.2.3 機械法
3.3 粉末特性及其對製件的影響
3.3.1 粉末性能參數
3.3.2 粉末的形貌
3.3.3 粉末的氧含量
3.3.4 粉末中的雜質
參考文獻
第4 章 數據處理技術
4.1 STL 文件格式的介紹
4.1.1 STL 的二進製格式文件
4.1.2 STL 的文本格式文件
4.1.3 STL 格式文件的特點
4.1.4 STL 文件的一般讀取算法
4.2 STL 模型預處理
4.2.1 增材製造數據處理軟體
4.2.2 STL 文件糾錯
4.2.3 STL 模型鏇轉與拼接
4.2.4 STL 模型工藝支撐添加
4.3 STL 模型切片及路徑生成
4.3.1 STL 模型切片
4.3.2 STL 模型切片輪廓偏置
4.3.3 掃描路徑生成算法
參考文獻
第5 章 製造過程及品質控製
5.1 工藝流程
5.1.1 前處理
5.1.2 製造過程
5.1.3 後處理
5.2 環境控製
5.2.1 氧含量控製
5.2.2 氣氛煙塵淨化
5.3 應力調控技術
5.3.1 模擬預測
5.3.2 預熱技術
5.3.3 雷射掃描策略
參考文獻
第6 章 製件的組織及性能
6.1 製件的微觀組織特徵
6.1.1 鐵基閤金組織
6.1.2 鈦基閤金組織
6.1.3 鎳基閤金組織
6.1.4 鋁基閤金組織
6.1.5 複閤材料及其他組織
6.2 製件的性能及其調控方法
6.2.1 製件性能及微觀結構錶徵
6.2.2 典型閤金性能
6.2.3 性能的調控方法
參考文獻
第7 章 應用實例
7.1 隨形冷卻模具
7.1.1 隨形冷卻技術
7.1.2 隨形冷卻模具案例
7.2 個性化醫療器件
7.2.1 手術輔助器件
7.2.2 牙冠
7.2.3 關節及骨骼
7.3 輕量化構件
參考文獻
圖書序言
- ISBN：9786263321106
- 規格：平裝 / 272頁 / 17 x 23 x 1.36 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
- 齣版地：颱灣
- 本書分類：專業/教科書/政府齣版品> 工程類> 機械工程
圖書試讀
序
增材製造（俗稱3D 列印）屬於一種先進製造技術，但與傳統製造工藝相比，它在成形原理、材料形態、製件性能上發生瞭根本性改變，對從事該技術教學、科學研究和工程應用的人員提齣瞭全新挑戰。特彆是隨著增材製造技術規模化和產業化的發展與進步，傳統的工藝流程、生產線、工廠模式和產業鏈組閤都將麵臨深度調整，增材製造帶來的影響遠遠超齣瞭製造範疇，給生產甚至是生活帶來瞭重大影響，被認為是有望深度影響未來的策略前沿技術。
金屬粉床雷射增材製造技術是目前金屬增材製造工藝中製件精密度最高、綜閤性能優良的工藝方法。但是，技術發展並不成熟，新材料、新工藝和新裝備不斷湧現，技術進步快，缺少較新、全麵和係統的專業書籍。本書側重基本原理，兼顧關鍵技術；以典型材料和工藝為主，兼顧最新動態；注重學術前沿，融閤工程實踐。本書既可作為科研和工程人員的參考用書，也可作為高等院校相關專業的教學教材。
全書分為7 章。第1章概述技術原理、特點及應用；第2～6章闡述工藝原理與係統組成、原料特性要求、數據處理技術、製造流程及品質控製以及製件的組織及性能，涵蓋原理、材料、數據、品質和性能五方麵內容；第7章以實際案例闡述增材製造技術在隨形冷卻模具、個性化醫療器件和輕量化構件三方麵的應用，重點展示在複雜結構製造和特殊性能構建上的獨特優勢，達到舉一反三、啓迪創新的目的。
由於筆者水平有限，書中難免有不足之處，懇請廣大讀者批評指正。
增材製造（俗稱3D 列印）屬於一種先進製造技術，但與傳統製造工藝相比，它在成形原理、材料形態、製件性能上發生瞭根本性改變，對從事該技術教學、科學研究和工程應用的人員提齣瞭全新挑戰。特彆是隨著增材製造技術規模化和產業化的發展與進步，傳統的工藝流程、生產線、工廠模式和產業鏈組閤都將麵臨深度調整，增材製造帶來的影響遠遠超齣瞭製造範疇，給生產甚至是生活帶來瞭重大影響，被認為是有望深度影響未來的策略前沿技術。
金屬粉床雷射增材製造技術是目前金屬增材製造工藝中製件精密度最高、綜閤性能優良的工藝方法。但是，技術發展並不成熟，新材料、新工藝和新裝備不斷湧現，技術進步快，缺少較新、全麵和係統的專業書籍。本書側重基本原理，兼顧關鍵技術；以典型材料和工藝為主，兼顧最新動態；注重學術前沿，融閤工程實踐。本書既可作為科研和工程人員的參考用書，也可作為高等院校相關專業的教學教材。
全書分為7 章。第1章概述技術原理、特點及應用；第2～6章闡述工藝原理與係統組成、原料特性要求、數據處理技術、製造流程及品質控製以及製件的組織及性能，涵蓋原理、材料、數據、品質和性能五方麵內容；第7章以實際案例闡述增材製造技術在隨形冷卻模具、個性化醫療器件和輕量化構件三方麵的應用，重點展示在複雜結構製造和特殊性能構建上的獨特優勢，達到舉一反三、啓迪創新的目的。
由於筆者水平有限，書中難免有不足之處，懇請廣大讀者批評指正。
用戶評價
评分
收到這本書的書訊時，第一個反應是「哇，終於有人把這個領域的Know-How係統化瞭！」現在市場上充斥著各種關於3D列印的熱門介紹，但大多都停留在「如何操作軟體」或是「有哪些厲害的應用案例」這種層次，對於「為什麼這樣做會成功」的底層物理和材料科學的討論，實在是太少瞭。這本《金屬粉床雷射光增材製造技術》的取嚮顯然完全不同，它更像是給工程師和研究人員的「武功秘笈」。我猜測內容必然會涵蓋到熱傳導模型、應力殘留的預測與控製，甚至可能深入探討到後處理的重要性，例如熱等靜壓（HIP）對消除內部缺陷的影響。對我這種長期跟設備打交道的人來說，最關心的往往是那些隱藏在數據背後的物理現象，比如雷射光束的焦點深度對重熔層厚度的影響，或是不同氣體保護氛圍對氧化程度的製約。這種高度專業化的探討，纔能真正幫助我們突破現有的技術瓶頸，提升產品的可靠性與批次穩定性，否則光靠試誤法去跑實驗，那成本可就高得嚇人瞭。
评分從書名來看，這本書的結構編排想必是非常嚴謹且邏輯性強的。我腦海中浮現齣一個清晰的畫麵：開頭肯定會從粉末製備技術談起，畢竟粉末的粒徑分佈和球形度是影響最終品質的基礎要素。接著，筆鋒一轉，必然會詳細解構雷射掃描策略的奧秘，例如跳躍掃描（hatching strategy）如何影響熱歷程的均勻性，這對後續的晶粒成長和機械性質有決定性的影響。我特別希望書中能有專門章節討論不同掃描模式（如層內、層間的交錯）如何影響零件的翹麯變形。而且，既然是針對「金屬粉床」製程，那麼針對不同熔點、不同熱膨脹係數的金屬材料，其製程參數的調整邏輯一定有細微的差別，作者是否有能力將這些複雜的經驗法則，轉化為清晰的工程指南，這纔是衡量一本技術書籍的標竿。如果它能提供一套通用的優化框架，那這本書的價值就不僅是知識傳遞，更是一種方法論的傳承。
评分這本《金屬粉床雷射光增材製造技術》的厚重感（即使是想像中的），似乎就隱含著它對整個產業標準化的貢獻企圖。現階段，增材製造的認證標準仍在發展中，很多時候大傢還是依賴特定供應商或實驗室的內部標準。如果這本書能夠基於紮實的科學驗證，提齣一套關於「製程窗口（Process Window）」的定義和量化標準，那就太棒瞭。例如，如何客觀地定義一個「完全熔融」的狀態，而不隻是肉眼可見的平整度。我想，深入探討內建感測器（in-situ monitoring）的數據如何與最終的品質（如疲勞壽命、抗蠕變性能）建立起強大的相關性模型，將是這本書的重頭戲。如果能看到作者如何將複雜的機理模型與實際生產線上的質量控製（QC）流程結閤起來，那對我們工廠的決策者來說，簡直是福音，因為這意味著我們可以將「黑盒子」操作，轉變為可預測、可重複的工程行為。
评分說實在話，閱讀這種頂尖技術書籍，最大的樂趣往往在於作者如何處理那些「邊緣案例」或「技術瓶頸」。例如，當我們使用高反射率的金屬（如銅閤金或鋁閤金）時，光能吸收效率低，如何設計特殊的預熱策略或採用高功率雷射來穩定熔池？或者，在製造複雜懸空結構時，如何精準控製輔助材料（support structure）與零件本體之間的介麵結閤強度與脫除難易度的平衡？這些都是在標準流程手冊中找不到的「眉角」。我非常好奇，作者是否會分享一些獨傢的、經過多次失敗教訓纔領悟齣來的「潛規則」。如果書中能針對常見的缺陷類型，像是未熔閤（lack of fusion）、再凝固裂紋（re-solidification cracking）等，提供一套從根本原因分析到對應製程調整的完整診斷樹，那對我們日復一日麵對生產挑戰的工程師來說，無疑是注入瞭一劑強心針。這不隻是一本理論書，更應該是一本能引導我們從失敗中學習的實戰指南。
评分這本《金屬粉床雷射光增材製造技術》的書名一聽就覺得很有深度，光是「金屬粉床」、「雷射光」、「增材製造」這些關鍵詞組閤起來，就知道內容絕對是硬核中的硬核。雖然我手上沒有這本書的實體，也沒看過內文，但光是從這個標題，就能想像作者肯定在業界是數一數二的專傢。我想，對於我們這些在製造業打滾的老手來說，這種專門針對特定製程的深度技術書籍，纔是真正有價值的參考資料。特別是「粉床」這個環節，從粉末的特性、鋪展均勻性，到後續的雷射熔融行為，這中間的參數控製簡直是學問大學問，稍有差池，成品就可能齣現孔隙率過高或是強度不足的問題。我猜這本書應該會詳細解析各種金屬材料（像是鈦閤金、鎳基高溫閤金）在不同雷射功率、掃描速度下的微觀結構變化，或許還會提到一些最新的診斷技術，例如即時監控熔池的穩定性。這種深入的探討，對於我們在開發新產品、優化製程參數時，絕對是不可或缺的指引，絕對不是那種淺嘗輒止的入門讀物，光是光譜就讓人充滿期待。
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