材料延寿与可持续发展–钛合金选用与设计

　　1 本书是国家出版基金项目——材料延寿与可持续发展 丛书之一，编写和出版质量很高。
　　2 本书首次比较清晰地从钛合金选用的角度来阐述钛合金的相关性能及相应的设计方法。 

　　本书是《材料延寿与可持续发展》丛书之一，首次从材料选用和延长使用寿命的角度对钛合金材料进行论述。重点阐述针对提高钛合金制品的抗腐蚀性能、摩擦磨损性能以及疲劳与腐蚀疲劳性能的选材设计、结构设计和表面处理方法，探讨影响钛合金使用寿命的主要因素以及预防和控制措施，总结钛合金的再制造方法和研究现状。
　　本书可供从事有色金属应用技术开发、工业设备设计和制造的工程技术人员参考，也可供冶金、材料、工业设备等专业的高校师生参考。

　　杜楠，南昌航空大学教授，江西省高校中青年学科带头人，中国腐蚀与防护学会理事，中国航空科学基金专家委员会委员。主要研究方向：材料大气腐蚀早期规律；酸性土壤腐蚀；精细结构电沉积理论及工艺；特种涂料的制备及性能。
　　近年主持国家自然科学基金、教育部重点科技项目、江西省自然科学基金、“973”子项、“863”子项、国防预研项目等科研项10项，参与国家科技部公益专项课题子项、国家科技基础条件平台工作项目子项，江西省自然科学基金、教育部社科规划课题、江西省教改课题等10余项。曾获江西省教学成果二等奖2项。 　　

第1章  钛的性能与钛资源
  1.1  钛的简介
  1.2  基本性能
    1.2.1  热学性质
    1.2.2  电学性质
    1.2.3  力学性质
    1.2.4  化学性质
  1.3  钛资源现状
    1.3.1  当前钛储量
    1.3.2  钛合金在各领域中的使用量
  参考文献
第2章  钛合金的种类
  2.1  钛合金牌号及应用领域
  2.2  航空航天用钛合金
    2.2.1  航空工业
    2.2.2  航天工业
  2.3  船舶用钛合金
    2.3.1  核潜艇
    2.3.2  深潜器
    2.3.3  舰船动力装置
    2.3.4  民用船舶
    2.3.5  船舶工业中钛合金的选择
  2.4  化工用钛合金
    2.4.1  基本化工
    2.4.2  石油炼制
    2.4.3  石油化工
    2.4.4  化学工业中钛合金的选择
  2.5  汽车用钛合金
    2.5.1  发动机
    2.5.2  排气管及消音器
    2.5.3  阀门座圈
    2.5.4  弹簧
    2.5.5  制动装置
    2.5.6  汽车工业中钛合金的选择
  2.6  医疗领域用钛合金
    2.6.1  人体植入物
    2.6.2  手术器械
    2.6.3  医疗领域中钛合金的选择
  2.7  体育领域用钛合金
  2.8  生活用品钛合金
  2.9  形状记忆钛合金
  参考文献
第3章  钛合金的环境适应性及选用设计
  3.1  钛合金构件在使用环境中的耐腐蚀性能
    3.1.1  大气环境
    3.1.2  海水环境
    3.1.3  工业环境
    3.1.4  高温环境
    3.1.5  人体环境
  3.2  在各种腐蚀环境中的选材
  3.3  在各种腐蚀环境中钛合金构件的结构设计
    3.3.1  点蚀
    3.3.2  缝隙腐蚀
    3.3.3  电偶腐蚀
  3.4  钛合金耐蚀性表面处理
    3.4.1  热氧化
    3.4.2  贵金属镀层
  3.5  钛合金表面生物活性涂层
    3.5.1  单一羟基磷灰石涂层
    3.5.2  复合涂层
    3.5.3  梯度涂层
    3.5.4  纳米涂层
  参考文献
第4章  钛合金的耐磨性及选用设计
  4.1  钛合金的摩擦磨损性能
  4.2  钛合金耐磨性的提高
    4.2.1  渗镀
    4.2.2  阳极氧化
    4.2.3  微弧氧化
    4.2.4  激光熔覆
    4.2.5  激光表面合金化
    4.2.6  离子注入
    4.2.7  电镀和化学镀
  参考文献
第5章  钛合金的疲劳性能及选用设计
  5.1  钛合金的氢脆
    5.1.1  吸氢的途径和氢化物的形成
    5.1.2  氢脆的影响因素
  5.2  钛合金的断裂韧性
    5.2.1  显微组织的影响
    5.2.2  合金成分的影响
    5.2.3  热处理的影响
  5.3  钛合金的疲劳性能
    5.3.1  显微组织对高周疲劳（HCF）强度的影响
    5.3.2  晶体学织构对高周疲劳(HCF)强度的影响
    5.3.3  平均应力对高周疲劳(HCF)强度的影响
    5.3.4  表面强化对高周疲劳(HCF)强度的影响
    5.3.5  再结晶对高周疲劳（HCF）强度的影响
    5.3.6  钛合金在人体环境中的腐蚀疲劳
  5.4  钛合金氢脆的防止
  5.5  钛合金构件抗疲劳结构设计
    5.5.1  钛合金构件抗疲劳选材
    5.5.2  钛合金构件抗疲劳设计
  参考文献
第6章  钛合金的再制造工程
  6.1  再制造表面工程技术
    6.1.1  纳米复合电刷镀
    6.1.2  微纳米等离子喷涂
  6.2  激光再制造技术
    6.2.1  激光熔覆
    6.2.2  激光快速成形修复
  6.3  自修复技术
    6.3.1  微纳米摩擦损伤自修复
    6.3.2  矿物微粉摩擦磨损修复
  参考文献
第7章  钛合金的循环利用
  7.1  国外废钛的利用
    7.1.1  废钛的产生
    7.1.2  废钛的分类
    7.1.3  利用现状
    7.1.4  钛制品在各领域的使用年限及再利用情况
  7.2  国外废钛利用技术
    7.2.1  真空自耗电弧熔炼法
    7.2.2  真空非自耗电弧熔炼法
    7.2.3  真空等离子束熔炼法
    7.2.4  电子束熔炼法
    7.2.5  粉末冶金法
    7.2.6  感应熔炼法
    7.2.7  提取冶金法
  7.3  再生钛合金的生产和应用
  7.4  中国钛废料的利用
    7.4.1  钛废料的利用现状
    7.4.2  块状钛废料的回收处理
    7.4.3  屑状钛废料的处理
    7.4.4  中国钛废料回收利用存在的问题与建议
  参考文献
  索引

 

　　在远古人类处于采猎时代，依赖自然，听天由命；公元前一万年开始，人类经历了漫长的石器时代，五千多年前进入青铜器时代，三千多年前进入铁器时代，出现了农业文明，他们砍伐森林、种植稻麦、驯养猪狗，改造自然，进入农牧经济时代。18世纪，发明蒸汽机车、轮船、汽车、飞机，先进的人类追求奢侈的生活、贪婪地挖掘地球、疯狂地掠夺资源、严重地污染环境，美其名曰人类征服自然，而实际是破坏自然，从地区性的伤害发展到全球性的灾难，人类发现在无休止、不理智、不文明地追求享受的同时在给自己挖掘坟墓。
　　人类终于惊醒了，1987年世界环境及发展委员会发表的《布特兰报告书》确定人类应该保护环境、善待自然，提出了“可持续发展战略”，表达了人类应该清醒地、理智地、文明地处理好人与自然关系的大问题，指出“既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展”，称之为可持续发展。其核心思想是“人类应协调人口、资源、环境与发展之间的相互关系，在不损害他人和后代利益的前提下追求发展。”
　　这实际上是涉及到我们人类所赖以生存的地球如何既满足人类不断发展的需求，又不被破坏、不被毁灭这样的大问题；涉及到人口的不断增长、生活水平的不断提高、资源的不断消耗、环境的不断恶化；涉及矿产资源的不断耗竭、不可再生能源资源的不断耗费、水力资源的污染、土地资源的破坏、空气质量的不断恶化等重大问题。
　　在“可持续发展”战略中，材料是关键，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类社会进步的标志和里程碑，是社会不断进步的先导、是可持续发展的支柱。如果不断发现新矿藏，不断研究出新材料，不断延长材料的使用寿命，不断实施材料的再制造、再循环、再利用，那么这根支柱是牢靠的、坚强的、是能够维护人类可持续发展的！
　　在我国,已经积累了许许多多预防和控制材料提前失效（其因素主要是腐蚀、摩擦磨损磨蚀、疲劳与腐蚀疲劳）的理论、原则、技术和措施，需要汇总和提供应用，《材料延寿与可持续发展》丛书以多个专题力求解决这一课题项目。有一部分专题阐述了材料失效原理和过程，另一部分涉及工程领域，结合我国已积累的材料失效的案例和经验，更深入系统地阐述预防和控制材料提前失效的理论、原则、技术和措施。丛书总编辑委员会前后花费五年的时间，将分散在全国各个研究院所、工厂、院校的研究成果经过精心分析研究、汇聚成一套系列丛书，这是一项研究成果、是一套高级科普丛书、是一套继续教育实用教材。希望对我国各个工业部门的设计、制造、使用、维护、维修和管理人员会有所启示、有所参考、有所贡献；希望对提高全民素质有所裨益、对国家各级公务员有所参考。
　　我国正处于高速发展阶段，制造业由大变强，材料的合理选择和使用，以达到装备的高精度、长寿命、低成本的目的，这一趋势应该受到广泛的关注。

　　中国科学院院士
　　中国工程院院士 师昌绪