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編輯推薦：
1）本书主要介绍了铝合金微弧氧化涂层的生长机理、微观结构、表面性能和疲劳性能，以及涂层制备、微观结构表征和性能测试技术，揭示了残余应力产生机理及其与微缺陷的物理关系。2）本书从微观结构表征和应力分析两个方面，研究了铝合金微弧氧化疲劳性能的影响因素，分析了微孔、裂纹、界面缺陷和残余应力及其松弛对基体疲劳性能的耦合作用机制，构建了微弧氧化涂层铝合金疲劳损伤机理模型，进而阐述了铝合金微弧氧化疲劳劣化机理，并提出了基于微弧氧化涂层制备参数和工艺优化的疲劳寿命提升可行性方案。3）本书可供铝合金表面处理技术人员、科研人员阅读，也可供金属表面强化、疲劳寿命分析等学科方向的在校师生参考。
內容簡介：
本书主要介绍了铝合金微弧氧化涂层的生长机理、微观结构、表面性能和疲劳性能，以及涂层制备、微观结构表征和性能测试技术，揭示了残余应力产生机理及其与微缺陷的物理关系。本书从微观结构表征和应力分析两个方面，研究了铝合金微弧氧化疲劳性能的影响因素，分析了微孔、裂纹、界面缺陷和残余应力及其松弛对基体疲劳性能的耦合作用机制，构建了微弧氧化涂层铝合金疲劳损伤机理模型，进而阐述了铝合金微弧氧化疲劳劣化机理，并提出了基于微弧氧化涂层制备参数和工艺优化的疲劳寿命提升可行性方案。
關於作者：
戴卫兵，辽宁工程技术大学机械工程学院副教授，硕士生导师。现担任Structural Health Monitoring、Materials Chemistry and Physics、Heliyon等期刊审稿人。主要从事微弧氧化涂层铝合金和高铁主轴钢的微观结构和疲劳性能以及疲劳寿命建模等研究工作，共发表SCI论文37篇，EI论文3篇，发明专利3项，其中以第一作者国际知名期刊上发表SCI论文12篇，第二作者发表SCI论文3篇；主持国家级基金项目1项、省级项目1项、校级项目2项，参与国家自然科学基金面上项目3项、国家联合基金项目1项。
目錄
前言第1章绪论11.1铝合金微弧氧化概述11.1.1微弧氧化涂层的生长机理31.1.2工艺参数对涂层微观结构的影响51.1.3涂层表面性能的研究进展91.1.4涂层对基体疲劳性能的影响101.2微弧氧化亟须解决的问题111.3本书的主要内容12参考文献13第2章微弧氧化涂层制备与测试技术172.1基体材料172.1.1铝合金的力学性能172.1.2铝合金基体的制备182.2微弧氧化涂层处理202.2.1微弧氧化设备202.2.2微弧氧化工艺222.3疲劳试验及S-N曲线232.4微弧氧化涂层测试242.4.1铝合金-涂层微观结构测试242.4.2涂层表面应变测试282.4.3涂层表面性能和抗热冲击性测试292.5本章小结29参考文献30第3章铝合金微弧氧化疲劳性能的影响因素323.1占空比对2024-T3铝合金涂层及疲劳性能的影响323.1.1占空比对2024-T3铝合金涂层微观结构的影响323.1.2占空比对2024-T3铝合金微弧氧化疲劳性能的影响363.2基体表面粗糙度对2024-T3铝合金涂层及疲劳性能的影响433.2.1基体表面粗糙度对2024-T3铝合金涂层微观结构的影响443.2.2不同基体表面粗糙度的2024-T3铝合金微弧氧化疲劳性能分析473.3氧化时间对铝合金涂层及疲劳性能的影响523.3.1氧化时间对铝合金涂层微观结构的影响523.3.2氧化时间对涂层2024-T3铝合金和7075-T6铝合金疲劳性能的影响563.4Cu含量对涂层微观结构和残余应力的影响验证623.4.1Cu含量对涂层微观结构的影响633.4.2涂层残余应力及微观结构对其表面性能的影响743.4.3试验结论793.5本章小结79参考文献81第4章铝合金微弧氧化残余应力对疲劳性能的影响854.1基体表面粗糙度对7075-T6铝合金涂层及疲劳性能的影响854.1.1涂层微观结构和放电能量传递854.1.2基体物理特性对涂层微观结构的影响904.1.3残余应力的产生机理及其稳定性分析924.1.4残余应力和界面缺陷对疲劳寿命的影响分析1014.2占空比对7075-T6铝合金涂层及疲劳性能的影响1074.2.17075-T6铝合金涂层的微观结构1074.2.2残余应力估算及松弛分析1114.2.3铝合金微弧氧化的疲劳失效机制分析1184.3本章小结124参考文献125第5章基于应力仿真的铝合金微弧氧化疲劳性能分析1295.1微弧氧化涂层铝合金的应力计算模型1295.2线弹性区铝合金微弧氧化应力分析1325.2.1铝合金微弧氧化涂层的应力和位移计算1325.2.2铝合金表面应力测试和疲劳性能分析1415.3弹塑性区的铝合金微弧氧化应力分析1435.3.1线弹性区铝合金微弧氧化的应力和位移计算1445.3.2塑性区铝合金微弧氧化的应力和位移计算1485.3.3铝合金微弧氧化表面应力测试和疲劳性能分析1525.4基体屈服的铝合金微弧氧化应力分析1555.4.1中间层处于弹性阶段的应力和位移计算1555.4.2中间层处于塑性阶段的应力和位移计算1595.4.3铝合金微弧氧化表面应力测试和疲劳性能分析1625.5中间层屈服的铝合金微弧氧化应力分析1645.6残余应力对力学性能的影响和松弛机理分析1685.7本章小结169参考文献170第6章铝合金微弧氧化疲劳性能优化方法1726.1铝合金微弧氧化疲劳劣化机理1726.2铝合金微弧氧化疲劳寿命优化方法1756.3本章小结178参考文献178附录 181附录A线弹性阶段的本构关系181附录B弹塑性阶段的本构关系185附录C基体屈服的本构关系188附录D近涂层基体完全屈服的本构关系190
內容試閱
在碳达峰、碳中和目标背景下，轻量化设计是交通设备制造业的未来。铝、镁、钛及其合金（轻金属）具有低密度、高比强度和高比刚度等性能，是飞机、高铁和汽车以及船舶轻量化设计的优选材料。然而，轻金属的耐磨性、耐蚀性和抗热冲击等性能较差，导致“空天地”装备在苛刻环境下的服役安全难以保障。因此，轻金属表面的强化处理是结构设计首要考虑的问题。微弧氧化涂层是在基体表面原位生长的陶瓷涂层，界面呈冶金结合特征，可以显著改善轻金属的耐磨性、耐蚀性、抗热冲击性和电绝缘性等表面性能，极大地提升了材料服役的可靠性。在制备工艺和涂层物理特性方面，微弧氧化技术具有显著的优越性，是现代先进表面处理技术之一。然而，在热-力-电耦合作用下，微弧氧化涂层不可避免地产生微缺陷（微孔、裂纹和界面缺陷）和残余应力。在循环载荷作用下，微缺陷的应力集中容易引发疲劳裂纹，残余应力也影响疲劳裂纹扩展，致使金属微弧氧化的疲劳寿命低且难以预测，限制了微弧氧化技术在航空、轨道交通和汽车等领域的广泛应用。铝合金的热膨胀系数是氧化铝陶瓷涂层的4倍，微弧氧化涂层的物理结构缺陷突出。本书以微弧氧化涂层铝合金为研究对象，总结了影响微弧氧化涂层铝合金疲劳性能的物理结构缺陷，探究了关键缺陷对疲劳寿命的影响规律，研究了物理结构缺陷在疲劳失效中的耦合作用机制，分析了涂层致基体疲劳劣化的物理结构缺陷特征，并基于疲劳劣化机理分析，提出了协同调控物理结构缺陷和微弧氧化工艺的疲劳寿命提升方法。从微弧氧化涂层铝合金疲劳寿命关键影响因素甄别到劣化机理分析，再到疲劳优化方案制定，本书对铝合金微弧氧化疲劳寿命研究进行了系统阐述。全书共6章，主要内容包括：绪论、微弧氧化涂层制备与测试技术、铝合金微弧氧化疲劳性能的影响因素、铝合金微弧氧化残余应力对疲劳性能的影响、基于应力仿真的铝合金微弧氧化疲劳性能分析、铝合金微弧氧化疲劳性能优化方法。本书主要由辽宁工程技术大学戴卫兵副教授撰写，其中东北大学李常有教授和辽宁工程技术大学郭辰光副教授参与撰写了第1~3章。感谢辽宁工程技术大学韩军教授的悉心指导，张建卓教授、于海跃教授、李强副教授、岳海涛讲师、白岩讲师、郭昊讲师对书稿撰写给予的建议，以及哈尔滨工业大学王亚明教授、清华大学王习术教授在试验部分的大力支持！本书以微弧氧化工艺参数—物理结构缺陷—疲劳性能为主线，注重内容的层次性、逻辑性和完整性，并由浅入深地构建知识架构，可供铝合金表面处理技术人员、科研人员阅读，也可供金属表面强化、疲劳寿命分析等学科方向的在校师生参考。本书所涉及内容得到了中国博士后基金项目(2023TQ0145)、辽宁省教育厅基本科研项目（JYTQN2023195）和辽宁省自然基金联合计划项目(20240339)等多个科研项目资助。由于作者水平有限，书中难免有疏漏和不足之处，恳请广大读者批评、指正，并提出宝贵意见。戴卫兵
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