斷口形貌學

出版時間:2009-10  出版社:科學出版社  作者:赫爾  頁數:367  字數:463000  
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前言

  我很高興能有機會為本書的中文版撰寫序言。關于本書的主要內容以及全書的主旨,已經在本書的英文版序言中提及,因此不再贅述。我從朋友那里得知,我的另一本專著《復合材料簡介》在中國很受歡迎,因此,我希望由李曉剛教授翻譯的這本《斷口形貌學》也能為中國的科學和工程事業作出貢獻。  斷口形貌學以一種獨特的視角來研究從固體物理到工程失效分析不同門類、不同學科的內容;對于微結構分析以及裂紋擴展機理和機制的理解,也是一種非常有益的手段。對于和我一樣,對各種斷口形貌的觀察和圖案非常感興趣的人來說,本書也是一本難得的工具書。  本書的內容來源很廣,涉及多個學科和工程領域。長久以來,無數的科學家以及工程人員都在努力探究各種形態的斷裂現象,本書有賴于他們的學識和專業技術。書中的大部分成果都是西方世界科學研究的結晶。但我也堅信,在地球上的其他地方,一定也有很多人進行著類似的工作,特別是對于中國科學家和工程人員的工作,我還未能有適當的認知。對于未來東西方之間在學術上進行更深刻和廣泛的交流溝通,我翹首以盼。今年是第29屆奧運會在中國舉辦的大喜之年,借此機會,存在于我們之間的各種溝通障礙,無論是在社會、經濟、政治和文化方面,都被大大地削弱了,我想這會有助于我們的合作,從而使我們雙方在科學和工程領域都取得更大的進步。

內容概要

本書譯自利物浦大學和牛津大學教授Derek Hull的Fractography一書,包括10章。第1章重點介紹了斷口形貌學的學科本質;第2章用精美的圖像展示了各種斷口,并對斷口形貌的主要特點進行了描述;第3章介紹沿著三維雙曲率表面擴展的裂紋;第4章著重介紹應力場效應;第5章介紹的是應力強度和斷裂速度對于斷口表面粗糙度的影響;第6章中將介紹晶體解理;第7章中介紹界面和相間裂紋擴展;第8章中將介紹延性斷裂;第9章對裂紋擴展時,驅動裂紋擴展的條件發生變化所導致的斷口表面形貌特點進行了說明;第10章從微觀結構分析和失效分析等方面介紹斷口形貌分析的應用。    本書適合本科高年級學生、研究生以及相關行業的科研人員和工程師、失效工程師使用。

書籍目錄

《材料腐蝕叢書》序中文版序譯者的話簡介序致謝第1章  斷口表面形貌觀察、測量和分析的有關概念  1.1  觀察的角度  1.2  尺度問題    1.2.1  概述    1.2.2  分形幾何學    1.2.3  微觀結構尺寸和應力場  1.3  什么是裂紋  1.4  裂紋的起源    1.4.1  引言    1.4.2  形變導致的裂紋形核    1.4.3  裂紋形核的其他問題  1.5  裂紋的力學和微觀力學    1.5.1  引言    1.5.2  橢圓孔和裂紋周圍的應力場    1.5.3  裂紋擴展的Griffith和Irwin臨界條件    1.5.4  其他問題第2章  觀察、描述和測量斷口表面形貌:相關基礎以凱頓石為例  2.1  正確觀察三維形貌圖的方法  2.2  歷史概要  2.3  什么是凱頓石  2.4  Hooke的觀察  2.5  光學顯微鏡    2.5.1  肉眼觀察    2.5.2  概述    2.5.3  分辨率和景深    2.5.4  幾何學的問題    2.5.5  照明(度)  2.6  光學截面和斷口形貌細節的定量描述  2.7  共焦掃描光學顯微術  2.8  SEM    2.8.1  概述    2.8.2  二次電子像和背散射電子像    2.8.3  分辨率、放大率和景深    2.8.4  幾何學方面的問題  2.9  SEM和凱頓石  2.10  斷口表面研究的其他實驗步驟第3章  傾斜裂紋  3.1  雙曲線型平滑曲線裂紋的演變  3.2  加載模式  3.3  幾何約束    3.3.1  傾斜和扭轉的定義    3.3.2  形成平滑表面的裂紋擴展    3.3.3  裂紋擴展的實驗觀察  3.4  在混合模式I-II下的裂紋擴展或演變  3.5  裂紋彎曲第4章  河流花樣  4.1  河流花樣的斷口形貌特征  4.2  晶體解理面上河流花樣的形成    4.2.1  裂紋和螺型位錯相交形成的臺階    4.2.2  晶體固體中的臺階高度的增大  4.3  非晶脆性固體中的河流花樣:Sommer實驗  4.4  應用干涉光學顯微鏡測量斷口表面形貌  4.5  不同固體中河流花樣的實例  4.6  河流花樣臺階的形核  4.7  臺階的分離第5章  鏡面區、霧狀區和鋸齒帶:表面粗糙度、開裂速度和動態應力強度  5.1  鏡面區、霧狀區和鋸齒帶的含義  5.2  粗糙度分布圖的測量得到斷口表面形貌    5.2.1  Takahashi和Arakawa的實驗    5.2.2  粗糙度測量    5.2.3  粗糙度參數  5.3  粗糙度隨Kd和v變化的幾個例子  5.4  粗糙度的起源    5.4.1  擴展裂紋前端的微裂紋形核和擴展    5.4.2  擴展裂紋前端的塑性形變    5.4.3  微觀分支的擴展與增加導致宏觀分支和分叉  5.5  AFM圖像和形貌細節之間的關系  5.6  漸進粗糙化的直接觀察第6章  晶體固體的解理  6.1  晶體解理  6.2  關于晶體學方面的問題  6.3  云母的解理  6.4  鋅的斷裂  6.5  方解石上的河流花樣  6.6  斷口表面干涉圖案的分析    6.6.1  鼓泡和楔形處的干涉    6.6.2  有銀紋的聚合物斷口表面的干涉      6.6.3  瞬時斷裂表面特征  6.7  砷化鎵的塊斷裂    6.7.1  三點彎曲測試法      6.7.2  確定解理面的取向    6.7.3  粗糙表面  6.8  體心立方金屬(包括鋼)的解理以及應力強度效應    6.8.1  沿孿晶-基體界面的解理    6.8.2  漸進粗糙  6.9  定量體視顯微鏡和平坦刻面取向的確定  6.10  多晶材料的解理斷裂第7章  界面處的斷裂  7.1  界面處的裂紋  7.2  界面和相間斷裂  7.3  斷口形貌學的復型技術  7.4  界面和相間斷口表面的化學和物理分析  7.5  晶體中的界面失效:晶間斷裂  7.6  復合材料中的界面失效:珍珠母  7.7  界面斷裂和微觀結構細節第8章  延性斷裂  8.1  “延性”斷裂的含義  8.2  金屬和聚合物的頸縮與拉伸    8.2.1  純金屬    8.2.2  平面應力和平面應變    8.2.3  聚合物的冷拉伸    8.3  杯錐斷口  8.4  小孔的形核    8.4.1  組織的不均勻性    8.4.2  聚合物中的纖維化    8.4.3  銀紋和斷裂    8.4.4  非晶金屬(金屬玻璃)中的剪切帶    8.5  擴展裂紋尖端處的延性斷裂    8.5.1  宏觀觀察    8.5.2  裂紋尖端的分離過程  8.6  一個地質學的等價解釋  8.7  共軛斷裂表面的形貌特征第9章  裂紋動力學效應  9.1  簡介:聲速和裂紋速度  9.2  瓦納線和應力波斷口形貌學    9.2.1  瓦納線    9.2.2  應力波斷口形貌      9.2.3  測量裂紋速度的其他方法    9.2.4  其他的瓦納線效應  9.3  裂紋的不連續擴展:停止一繼續  9.4  在循環加載條件下裂紋擴展造成的裂紋前緣條紋    9.4.1  機械疲勞    9.4.2  收縮驅動開裂  9.5  瞬時斷裂形貌細節和環境效應    9.5.1  瞬時斷裂表面    9.5.2  環境對裂紋形核和擴展機理的影響    9.5.3  化學變化第10章  斷口形貌學的應用  10.1  斷口形貌學的重要性  10.2  微觀結構分析    10.2.1  在室溫下呈脆性的材料      10.2.2  軟性材料的微觀結構  10.3  新材料開發和現有材料改進    10.3.1  夾雜物(及微觀組織)對鋼的脆性的作用      10.3.2  復合材料的韌性  10.4  失效分析的診斷工具    10.4.1  一般性問題    10.4.2  實例    10.4.3  儲罐失效的案例分析參考文獻附錄  圖1.1的分析:普通用途級聚苯乙烯的斷口表面中英文對照表

章節摘錄

  很多復合材料中,裂紋擴展阻力的一個很重要的特征是“裂紋橋接”。正如早先所指出的,這一點在陶瓷基復合材料中尤為重要。裂紋橋接幾乎可以發生在所有的材料中。在對斷口表面形貌進行分析時,對裂紋橋接的特點有所了解是非常有幫助的。圖10.37介紹了裂紋橋接的機理。圖10.37(a)中,垂直于裂紋平面的纖維從裂紋的一個表面延伸到了另一個表面。當裂紋張開時,纖維從原來嵌人的護套中拔了出來。纖維被拔出的長度以及拔出纖維所需要的能量依賴于界面的性質和其他因素,如纖維強度的統計分布等。類似的情況也適用于短纖維復合材料。圖10.37(b)中,主裂紋平行于纖維方向,橋接的發生是由于錯排的纖維和裂紋在相鄰平面內的擴展造成的。圖10.37(c)和(d)中的橋接是分別由延性或剛性的第二相粒子造成的。圖10.37(e)中解理裂紋是由連接帶進行橋接的,這種連接帶形成于多晶金屬或陶瓷材料中主裂紋的前端。  在所有這些圖中,橋接部分都產生了裂紋擴展的阻力。在裂紋擴展的早期階段,隨著裂紋長度的增大,由于橋接部分的增大,阻力也會相應的增大。在這個階段,KIC和GIC隨著裂紋的增長而增大。其結果可以用一條阻力曲線來表示,這條阻力曲線被稱為R曲線。在斷口形貌分析方面,從圖l0.37(a)~(e)的截面中可以明顯地看出確定裂尖位置的難度。圖10.37(f)表示的是在裂紋平面內的“橋接”裂紋,裂尖在橋接部分之間發生了彎曲。  10.4失效分析的診斷工具  10.4.1一般性問題  在很多產品使用中,失效常常和斷裂有關,斷口形貌學就可用來對這種失效進行分析。這些產品包括從相對瑣碎的物品,如工具、梯子、假牙、玩具等,到非常大型的工程結構,如橋梁、輪船和飛機等。因此很有必要確定失效產生的原因以確保將來類似產品的可靠性和安全性,從而避免人身傷亡、財產損失以及利潤降低等風險。有時,對斷口表面作一個簡單的檢查就足以確認失效的原因,而不需要借助更為復雜的技術。在其他時候,則需要使用各種各樣的技術并進行廣泛的分析才能確認相關原因。這時,斷口形貌分析人員的技能和經驗是最重要的。有關人員應當對影響斷口形貌各種因素有相關了解,同時能正確解析斷口表面圖像。

編輯推薦

  從經典的光學顯微鏡到先進的原子力顯微鏡,從常用的金屬材料到似乎毫無關聯的冰淇淋,應用不同的材料制樣技巧與斷口形貌分析理論,從材料微觀結構的角度揭示了斷口形貌的特點。  深入淺出的文字,清晰生動的圖片,引經據典的分析,無論是專業的失效分析工程師還是剛剛入門的本科生,每個人都可以從書中得到自己對斷口形貌學的理解和感悟。  深厚的專業學術背景、豐富的研究經驗,以及純熟的人文學術功底,曾在利物浦大學和牛津大學任教的Derek HuIl教授為讀者展示了一個生動、清晰的斷口形貌學。

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用戶評論 (總計15條)

 
 

  •     內容很好,描述詳細,很適合材料學院學生做斷口分析的
  •     很深奧啊,我只關注鋼鐵斷口,但是也有很多其他斷口的講解
  •     金屬微觀的世界,用心去讀。
  •     此書無論從外觀還是紙張和內容上來說,都是無可挑剔的。語言也通俗易懂。此外,送貨也特別快
  •     主要是金屬方面
  •     很好的一本書,但是如果能在圖中把缺陷劃出來的話就更好了!
  •     很快,書很好,當當進步了
  •     書不錯,紙質挺好的,印刷挺好的。
  •     書質量很好,是我想要的
  •     寫的很詳細,圖文并茂。老外寫的書就是好,水平高,容易懂。
  •     全面、深入,值得擁有
  •     此書不錯,但所要的發票沒有提供!
  •     沒怎么看過,不敢說
  •     比書店里要優惠!
  •     物流很快,書的質量不錯,但有點失望,內容金屬多晶體方面的斷口形貌不多。我主要需要金屬晶體的斷裂形貌,內容有點雜,什么巖石之類的斷裂。
 

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