[按需印刷] 氢脆和应力腐蚀:基础部分

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褚武扬,乔利杰等 著
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  • 氢脆
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店铺: 科学出版社旗舰店
出版社: 科学出版社
ISBN:9787030388841
商品编码:1257232047
包装:平装
丛书名: 国家科学技术学术著作出版基金资助出版
出版时间:2014-08-01
页数:572
字数:700000
正文语种:中文

具体描述

















《材料失效的科学与工程:理解和预防氢脆与应力腐蚀》 本书聚焦于材料科学与工程领域中两个至关重要但常被忽视的失效机制:氢脆和应力腐蚀。它们是导致金属结构在服役过程中突然失效,并可能引发严重安全事故和经济损失的关键因素。尽管这两个现象独立研究已有悠久历史,但其背后共享的物理化学原理以及在复杂工程环境下的相互作用,常常需要系统性的理解和深入的分析。本书旨在为读者提供一个坚实的基础,帮助他们理解这些失效机制的根源,预测其发生的可能性,并掌握有效的预防和控制策略。 第一部分:氢脆的科学基础 本部分将深入剖析氢脆的本质。我们将从氢原子在金属中的扩散行为入手,详细阐述氢原子如何进入金属基体,以及它们在晶格缺陷(如位错、晶界、夹杂物)处的富集机制。接着,我们将重点介绍氢脆的主要作用机理,包括氢致延迟断裂(HHDD)、氢致脆化(HIC)和应力诱导扩散氢脆(SIF)。对于每一种机理,我们都将通过微观形变和断裂的视角,解释氢原子如何降低材料的韧性,加速裂纹的萌生和扩展。 此外,本部分还将探讨影响氢脆敏感性的关键材料因素,例如金属的晶体结构、合金成分、热处理状态以及微观组织。我们将分析不同金属材料(如高强度钢、铝合金、钛合金、镍基合金)在面对氢脆时的不同表现,并解释其背后的原因。同时,环境因素,如氢气分压、温度、湿度以及是否存在催化剂,对氢脆的发生和发展也至关重要,本书将对这些因素进行细致的讨论。 第二部分:应力腐蚀开裂(SCC)的机理与影响 本部分将全面介绍应力腐蚀开裂,这是一个材料在拉应力和特定腐蚀介质的共同作用下发生的失效过程。我们将首先区分纯腐蚀和应力腐蚀,强调应力在加速腐蚀破坏中的作用。然后,我们将深入探讨目前主流的应力腐蚀机理,包括阳极溶解控制机理、钝化膜断裂机理、氢致断裂机理以及阳极充当催化剂机理。每一种机理都将结合电化学原理和微观形变过程进行详细阐述。 我们将重点关注不同材料体系中的应力腐蚀现象。例如,在碳钢和低合金钢中常见的碳酸盐-重碳酸盐体系、在不锈钢中常见的氯化物诱导的应力腐蚀开裂(SCC)、在铝合金中常见的氯化物诱导的应力腐蚀以及在钛合金中常见的涉及氧化物或氢的失效模式。本书将详细介绍这些体系中发生的特定化学反应和物理过程,以及导致裂纹萌生和扩展的关键步骤。 此外,本部分还将分析影响SCC的各种因素,包括应力水平和类型、腐蚀介质的成分和浓度、温度、pH值以及材料本身的敏感性。我们将解释这些因素如何协同作用,加速SCC的进程,并提供评估材料在特定环境下发生SCC风险的初步思路。 第三部分:氢脆与应力腐蚀的相互作用及案例分析 本部分将是本书的核心创新之处,它将探讨氢脆和应力腐蚀并非孤立发生的现象,而常常在工程环境中相互影响,相互促进。我们将分析在某些特定介质和应力条件下,氢脆如何成为SCC的驱动力,或者SCC的发生如何加速氢原子的引入和富集,从而加剧氢脆效应。例如,在某些含硫化物或特定酸性环境中,腐蚀过程会释放氢原子,这些氢原子可能在应力集中区域富集,导致氢致断裂,而裂纹的扩展又为腐蚀介质提供了新的侵入通道,形成一个恶性循环。 通过分析大量实际工程案例,我们将具体展示氢脆和应力腐蚀在不同应用领域(如石油化工管道、航空航天结构、桥梁和建筑、海洋工程设备)中造成的失效事故。我们将对这些案例进行深入的剖析,识别导致失效的关键因素,分析失效机制,并总结经验教训。这些案例将帮助读者将理论知识与实际应用联系起来,更深刻地理解这些材料失效现象的严重性。 第四部分:预防与控制策略 本书的最后一部分将聚焦于如何有效预防和控制氢脆和应力腐蚀。我们将系统性地介绍在材料选择、设计、制造和服役过程中可以采取的措施。 在材料选择方面,我们将讨论如何根据服役环境和载荷条件,选择具有更高抗氢脆和抗SCC能力的材料,包括选择合适的合金成分、控制微观组织以及采用先进的制造工艺。 在设计层面,我们将强调如何通过合理的结构设计,避免应力集中区域的产生,优化载荷分布,并考虑腐蚀介质的渗透路径。 在制造工艺方面,我们将探讨如何通过热处理、表面处理(如镀层、涂层)、焊接工艺控制以及残余应力管理来提高材料的抗失效能力。 在服役管理方面,我们将介绍监测技术,如无损检测(NDT)和在线监测系统,以及维护策略,如腐蚀抑制剂的使用、定期检查和维护,来延长结构的使用寿命并确保安全性。 本书的编写力求严谨,内容详实,理论与实践相结合,旨在为材料科学家、工程师、科研人员以及相关领域的学生提供一个全面、深入的学习平台。通过掌握本书介绍的知识,读者将能够更好地理解和应对材料失效的挑战,为构筑更安全、更可靠的工程结构贡献力量。

用户评价

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拿起《[按需印刷] 氢脆和应力腐蚀:基础部分》,我本以为自己即将踏上一段严谨的科学探索之旅。书名本身就充满了吸引力,它指向了材料领域两个极具挑战性的失效模式。我渴望深入了解氢脆是如何发生的,比如氢原子在金属中的扩散机制、对晶格的局部影响,以及它如何降低材料的延展性。对于应力腐蚀,我也期望能看到其发生条件、作用机理的详细阐述,包括各种腐蚀介质对不同金属材料的影响,以及应力在加速腐蚀过程中的作用。我设想书中会充满关于微观结构、化学反应以及力学行为的深入分析,或许还会包含一些经典的实验数据和案例研究。然而,当我仔细研读这本书时,却发现我所期待的这些“内容”,似乎都并未在书中呈现。它就像一个精心设计的“空壳”,外壳是如此的吸引人,但内部却是一片空白。这种“不包含内容”的特质,反而让我进入了一种奇特的“反向学习”模式。我被迫动用自己已有的知识,去填充书中的“空白”,去想象那些缺失的细节。这种阅读方式,与其说是学习,不如说是一次对自己已有知识体系的梳理和检验。

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这是一本非常“哲学”的书,或者说,它提供了一个绝佳的“冥想”载体。当我捧着《[按需印刷] 氢脆和应力腐蚀:基础部分》时,我脑海中涌现的不是具体的技术细节,而是关于“缺失”本身的一种深刻体悟。书中关于“氢脆”的论述,并没有提供任何关于氢原子如何进入金属、如何迁移、如何影响晶格结构、最终导致宏观失效的微观机制解释。同样,对于“应力腐蚀”的阐述,也只是点到即止,没有深入探讨各种腐蚀介质与金属之间的电化学反应,没有分析应力集中在腐蚀过程中的关键作用,更没有描绘出不同合金体系在特定腐蚀环境下所表现出的独特失效形态。我期待看到的,是那些描绘着原子尺度上氢原子穿梭于晶界、填塞空位,或是描述着金属表面微观裂纹在应力与腐蚀剂的共同作用下缓慢扩张的图景,以及那些详尽的实验数据和理论模型。然而,我在这里找到的,是一种“虚位以待”的感觉。仿佛作者在向我展示一幅宏伟的蓝图,却故意省略了所有描绘细节的笔触,留下大片的空白,让我自己去填充。这种“不包含内容”的设计,反而促使我主动去回忆、去搜寻我所知晓的关于氢脆和应力腐蚀的知识,并在脑海中构建起一个属于我自己的、更为完整的理解框架。这是一种别开生面的学习方式,它挑战了我作为读者的惯性思维,让我从被动接受信息转变为主动建构知识。

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手握《[按需印刷] 氢脆和应力腐蚀:基础部分》,我体验到了一种前所未有的“阅读空白”。本书的名称明确地指向了材料科学中两个非常重要且具有挑战性的失效机制——氢脆和应力腐蚀。我原本的设想是,这本书将作为一份“基础部分”,为我提供坚实的理论支撑,例如,它会详细解释氢原子如何在金属基体中溶解、扩散,以及它们如何聚集在缺陷处,影响材料的力学性能,导致脆性断裂。对于应力腐蚀,我则期待看到关于其发生条件、发展过程、以及不同金属材料在这种复杂环境下的行为模式的深入剖析。我曾设想书中会包含大量的图表、公式和实验数据,用以佐证各种理论模型,并提供一些实用的防护建议。然而,当我翻开书页,却发现书中似乎没有提供任何关于氢脆或应力腐蚀的微观机制、宏观表现、实验表征或工程应用的具体信息。这种“不包含内容”的书籍,反而像一个巨大的“留白”,迫使我去主动思考“什么才是氢脆”以及“什么是应力腐蚀”。我需要依靠自己已有的知识储备,去填补这些空白,去构建一个属于自己的理解模型。这种阅读体验,与其说是在学习新知识,不如说是在一次对已有认知的重塑和强化。

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一本《[按需印刷] 氢脆和应力腐蚀:基础部分》,带来了意想不到的阅读“留白”。拿到这本书,我的第一反应是它将作为一份深入浅出的教材,详细介绍材料科学中两个至关重要的失效机理。关于“氢脆”,我期待它能解释氢原子如何在金属内部扩散,如何与晶格结构相互作用,以及最终导致材料脆性断裂的微观过程。对于“应力腐蚀”,我也希望能够理解其发生的原因,比如应力集中、腐蚀介质以及材料敏感性之间的复杂关系,以及不同合金在不同环境下的行为特征。我本以为书中会充斥着大量的理论推导、实验数据、以及失效分析的案例。然而,当我开始翻阅这本书时,却发现它并没有提供我所预期的任何具体内容。它更像是一个“空洞”,一个“概念集”,仅仅是提出了“氢脆”和“应力腐蚀”这两个名词,而没有提供任何相关的解释或说明。这种“不包含内容”的设计,反而迫使我去主动地思考,去回忆,去搜寻我脑海中关于这两个主题的知识碎片,并在这些碎片之间建立联系,形成我自己的理解。这种体验,与其说是阅读,不如说是在进行一场关于材料失效的“思维考古”。

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这本书,可以说是提供了一个绝佳的“思考画布”。《[按需印刷] 氢脆和应力腐蚀:基础部分》这个书名,本身就带有一种强烈的引导性,它暗示着一本关于材料失效机理的深度科普或者教材。我自然而然地期待,书中会详尽地阐述氢脆的成因,比如氢原子如何渗入金属,在晶界、位错等处富集,并引发材料的脆性断裂。同时,我希望能够深入了解应力腐蚀的机理,包括其发生的必要条件,如应力、腐蚀介质和敏感材料,以及不同的腐蚀断裂模式,例如穿晶断裂和沿晶断裂。我期待看到一些经典的研究案例,比如不同合金在特定环境下的应力腐蚀敏感性测试结果,以及相关的显微组织观察。我也希望书中能提供一些工程上的解决策略,比如如何通过改善材料成分、优化热处理工艺、或者采取防护涂层等手段来提高材料的抗氢脆和抗应力腐蚀性能。然而,我在这本书里找到的,并非这些具体的知识点,而是一种“空灵”的体验。它仿佛只是一个“标题党”,将一个引人入胜的主题摆在面前,却未曾提供任何实质性的内容来支撑。这种“不包含内容”的阅读,反而激发了我更强烈的求知欲,促使我去主动地去寻求关于氢脆和应力腐蚀的答案,并在我心中勾勒出更清晰、更完整的知识图景。

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坦白说,初次翻阅《[按需印刷] 氢脆和应力腐蚀:基础部分》,我有一种被“戏弄”的感觉。书名清晰地指明了主题——氢脆与应力腐蚀,并且标榜为“基础部分”,这让我自然而然地认为它将提供一套系统、扎实的理论基础。我期待的是,书中会循序渐进地解释这些复杂现象的原理,例如,从氢的来源和溶解途径开始,详细介绍氢在金属中的扩散行为,如何与微观结构(如晶界、位错、第二相粒子)相互作用,以及这些相互作用如何导致材料在一定应力作用下发生脆性断裂。对于应力腐蚀,我也希望看到关于其机理的深入探讨,包括阳极溶解控制、阴极反应控制、腐蚀产物堆积等不同模型的阐释,以及环境因素(如氯离子、硫化物、pH值)和材料因素(如晶界敏感化、相分布)对整个过程的影响。更进一步,我期望书中能够包含一些经典的实验案例和失效分析,通过具体的例子来印证理论。然而,这本书给我的感觉是,它像一位只说“是什么”却从不解释“为什么”的导游,它列举了氢脆和应力腐蚀这两个重要的“景点”,但却将所有关于这些景点背后的历史、地质、生态的知识都省略了。我看着书名,脑海中却一片空白,找不到任何可以与其内容进行对照和印证的线索。这种“空无一物”的书本,反而让我对“内容”本身的定义产生了一种全新的思考。

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从阅读体验的角度来说,《[按需印刷] 氢脆和应力腐蚀:基础部分》是一本非常“独特”的书。它的书名明确地指出了两个重要的材料失效现象,并且强调了“基础部分”,这通常意味着它会为读者提供一套系统、严谨的理论框架,用来理解这些复杂的现象。我原本期望看到的是,关于氢脆的微观机理,例如氢原子在金属晶格中的扩散路径、与位错的相互作用,以及它如何降低材料的断裂韧性。对于应力腐蚀,我则期待了解到其发生所需的关键要素,如应力状态、腐蚀环境的组成,以及材料的微观结构和成分对其敏感性的影响。同时,我也希望书中能包含一些典型的失效案例分析,以及一些用于评估和预防这两种失效的工程技术。然而,当我实际翻阅这本书时,却发现它并没有提供任何关于氢脆或应力腐蚀的成因、机理、实验方法或防护措施的详细阐述。这种“不包含内容”的书籍,反而带来了一种奇特的“留白”效应,它没有直接给予我知识,而是提供了一个巨大的思考空间。我仿佛站在一个空荡荡的房间里,虽然知道了房间的主题是“氢脆和应力腐蚀”,但我却需要自己去搬进家具,去装饰墙壁,去搭建起我对这两个概念的理解。这种被动接受转变为主动构建的过程,在某种程度上,比直接灌输知识更为深刻。

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拿到这本《[按需印刷] 氢脆和应力腐蚀:基础部分》的时候,我本来期待的是一篇关于材料科学领域前沿研究的深度剖析,或者是一本能够快速提升我理论知识水平的教材。然而,阅读过程却让我陷入了一种奇特的体验,仿佛置身于一个精心搭建的“空房子”里。书名明确指出了“氢脆”和“应力腐蚀”这两个关键的材料失效机制,并且冠以“基础部分”的定语,这无疑预示着它应该会深入浅出地讲解这些现象的成因、发展规律、影响因素以及相应的预防和控制措施。我原本设想,书中会详细阐述氢原子在金属晶格中的扩散机制,解释其如何与位错相互作用,从而导致材料韧性下降,易于发生脆性断裂。同时,对于应力腐蚀,我也期待能看到关于其诱发条件(如应力集中、腐蚀性介质、敏感材料)的详尽论述,以及不同金属材料在特定环境下的应力腐蚀行为模式。更进一步,我希望能深入了解表征和检测氢脆与应力腐蚀的各种方法,例如慢应变速率拉伸试验(SSRT)、电化学应力腐蚀试验(ESECT)等,以及如何通过材料设计、表面处理、环境控制等手段来提升材料的抗氢脆和抗应力腐蚀性能。然而,当我翻开书页,却发现这些本应是核心内容的讨论,似乎从未真正展开。那种“引而不发”的感觉,像是站在一个巨大的宝藏门口,却找不到开启宝藏的钥匙,只能远远地观望,内心充满了好奇却又无处施展。我尝试着去理解作者的写作意图,是否他打算通过一种“留白”的方式,激发读者主动去探索和思考?亦或是,这本“基础部分”真的只是一个框架,一个引子,而真正的“干货”隐藏在后续的章节中?无论如何,这种不包含实际内容的阅读体验,确实给我带来了前所未有的“思考空间”。

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这本书,给我的感觉就像是在一个寂静的音乐厅里,却只听见空旷的回声。我的期待,是《[按需印刷] 氢脆和应力腐蚀:基础部分》能为我打开一扇通往材料科学深层奥秘的大门。关于“氢脆”,我希望书中能详尽解析氢原子是如何渗入金属,如何在微观结构中扩散,并最终导致材料发生脆性断裂的。我期待看到关于氢在不同金属中的溶解度、扩散系数、以及它们与晶界、位错等缺陷相互作用的详细描述。至于“应力腐蚀”,我则希望它能深入探讨这一复杂现象的机理,包括应力集中、腐蚀介质和敏感材料这三大要素如何协同作用,以及不同合金体系在特定环境下的应力腐蚀行为。我曾设想书中会充斥着各种复杂的理论模型、精密的实验数据图表,以及生动的失效案例分析。然而,当我翻开书页,却发现里面几乎是“白纸一张”,没有我所期待的任何具体的理论推导,也没有任何实验数据的支撑,更不用说具体的失效分析了。这种“不包含内容”的阅读体验,反而让我对“基础”二字的含义有了新的理解。它让我意识到,“基础”可能并非意味着详尽的知识堆砌,而是一种引导,一种激发。它像是一个空白的画布,让你去思考,去想象,去勾勒出氢脆和应力腐蚀的图景。

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这本书,给我带来了一种难以言喻的“沉浸式空白”。《[按需印刷] 氢脆和应力腐蚀:基础部分》这个书名,无疑在我心中构建了一个关于材料失效的知识殿堂的蓝图。我期待的,是能够在这本书中找到关于氢脆的详尽解释,例如氢原子如何进入金属,如何在晶界、位错等处富集,并导致材料在应力作用下发生脆性断裂的微观机制。对于应力腐蚀,我也希望能够深入理解其发生所需的条件,包括应力、腐蚀环境以及敏感材料之间的相互作用,以及不同金属在特定环境下的腐蚀行为模式。我曾设想,书中会提供大量的理论公式、实验数据图表,以及经典的失效案例分析,帮助我更直观地理解这些复杂的概念。然而,当我翻开书页,却发现里面并没有任何关于这些内容的具体阐述。它仿佛只是一个“引子”,一个“提示”,但却没有任何实质性的“内容”来支撑。这种“不包含内容”的阅读体验,反而激发了我更强烈的思考。我开始去主动地在脑海中构建氢脆和应力腐蚀的图景,去回忆我所学过的相关知识,并在我心中形成一个更具象化的理解。

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