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材料设计的热力学解析 [精装]      ~ 郝士明 (作者)

* n# p& S  }5 C3 T+ Z! J  U        基本信息

• 出版社: 化学工业出版社; 第1版 (2011年3月1日)
• 精装: 464页
• 正文语种: 简体中文
• 开本: 16
• ISBN: 7122095258, 9787122095251
• 条形码: 9787122095251

内容简介    《材料设计的热力学解析》是将“材料设计问题”与“材料热力学”联系起来处理的一种尝试，也是一次对经历过研究问题的回顾性思考。但它不是简单的汇总与整理，而是包含了新的分析与探究，对所涉及的问题也做了相应的扩展。所以产生了若干有重要意义的新认识和新结论。
前几章中探讨了材料设计的4个历史阶段；分析了磁性转变和有序-无序转变的自由能同时起作用时，对高性能永磁材料设计的影响；对塑性变形储能与亚晶取向之间的联系做了热力学沟通，探讨了两者间的转变。中间两章以多元溶解度间隙作为GP区析出的基本判据，重新思考了高强Al-Zn-Cu-Mg合金的成分设计；还提出了Fe-Mn基奥氏体存在着高温和低温两种稳定性，进而对奥氏体型低温钢的成分设计提出了新设想。中间几章主要涉及Ti合金的热力学分析，提出了Ti合金相稳定化参数的概念，对TiAl合金中添加微量第三元素时的两相平衡进行了分析，导出了相稳定化参数，为定量探讨合金化问题准备了条件；明确提出TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计必须离开TiNi-Nb连线，而利用三元(TiNb)-TiNi两相区来拓展材料设计的新空间。最后一章研究了合金钢两种表面处理的热力学和动力学问题，通过平衡碳势的概念把CDC、TD处理与我国实用合金钢的表面硬化联系了起来。
    《材料设计的热力学解析》可供材料、冶金和机械等领域的科研工作者阅读，也可以作为材料类诸相关学科的研究生和高年级本科生的教学用书。
8 K9 }! y) i: f: B* d- r7 Y
" H6 C$ ^  z& P% n6 L
目录序言 叶恒强
前言
" h0 R, F8 `. r: K1 w1 a. r# S  h1 绪论 1
1.1 合金设计与材料设计 1
1.2 材料设计的进步 2
参考文献 8
  Y% t6 L( G* K3 _$ C* q
1 V- z3 h0 Z' q2 永磁材料设计的热力学解析 10
2.1 永磁材料概说 10
2.2 两相分离型金属永磁材料的组织设计 12
2.2.1 决定矫顽力的主要因素 12
2.2.2 合金设计的组织要素 16
" i2 B) V  a; [$ A2.2.3 合金设计与失稳分解 20
; D1 J, i1 n; X( ~, x+ L2.2.4 永磁材料失稳分解的起源 21
& R3 y9 {& i2 J, |3 b2.3 两相分离型组织的热力学解析 27
1 d1 i( C/ V5 H7 z8 B) h2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析 27
3 w8 I3 P: w3 |+ `! F# j# d2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响 31
2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响 42
2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析 54
参考文献 65
+ \$ d& ^$ r2 |8 A
8 j' f7 z# W8 _* b8 V3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析 67
+ N: i2 X- ?. X! T) S2 d9 M3.1 一种双相纳米材料的设计 68
+ i3 x5 M& R$ J: Z9 e6 h: C3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算 71
3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定 71
$ ]2 K4 }8 e' ]4 u+ z0 h3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算 78
7 b6 `" ~* P( l  I+ F" W3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力 81
- r9 u; B& A0 B& |* A) n* }3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能 84
/ P. d8 ^" J; U3.3.1 等体积分数合金的组织学研究 84
3.3.2 等体积分数合金的失稳分解组织及其粗化 87
2 |( _- m* w# y9 k  [: ]3.3.3 合金失稳分解的硬化效应分析 88
3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析 91
3.4 Cu-Fe-Ni合金失稳分解双相细晶组织的控制 93
3.4.1 失稳分解组织的形态与取向控制 93
3.4.2 塑性变形储能与位错密度 96
3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化 98
3.5.1 不连续粗化组织的形态特征 98
  G& \) i' T0 J5 ^/ B' |# o3.5.2 不连续粗化的动力学特征 100
3.5.3 不连续粗化的力学性能特征 102
3.5.4 不连续粗化的激活能 104
2 X9 t6 x: u8 y: J! a3.5.5 等轴细晶双相组织 105
( D* p1 d* t0 G3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系 107
3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶 107
1 G7 a% H; o  i7 q. h/ E/ W; M  U3.6.2 细晶强化与失稳分解强化 108
参考文献 111
6 S* @. W; ?! X2 J- _
4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题 113
  |9 x5 R# t' W4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度 114
3 B3 u" m  b1 S1 `' D: X4.1.1 纯元素在Al固溶体中的溶解度 114
4.1.2 化合物形成元素在Al固溶体中的溶解度 115
4.1.3 Al固溶体的溶解度分析 118
4.2 Al-M二元合金中的溶解度间隙 119
4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙 120
4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学 123
4.2.3 Al-Zn系fcc固溶体的溶解度间隙 125
4.2.4 Al-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 127
: k+ x; q  R) b: G" P( A8 f4.2.5 Al-Ag系fcc固溶体的溶解度间隙 129
- x& u9 c3 }) z3 y5 k. E7 _/ [4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙 130
4.3.1 Al-Zn-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 130
4.3.2 Al-Cu-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 131
4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙 132
& U8 I0 u# i' J7 g0 t: t: p3 j2 r4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究 134
4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法 135
4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果 137
3 t4 h8 ?0 I/ X( u' I( A4.4.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的热力学计算 144
4.4.4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计要点 148
4.5 Al-Zn-Cu系低温区相平衡的热力学研究 149
4.5.1 Al-Zn-Cu系中的T相 150
/ H. ^- T6 Z! C6 Q, |% m4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃\低Cu侧相平衡 152
4.5.3 Al-Zn-Cu系室温低Cu侧相平衡 155
. N; z" Q, z9 z/ Q  U; b2 i6 }$ ]4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题 160
4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为 160
4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响 165
4.6.3 少量Cu对Al-Zn合金fcc固溶体扩散行为的影响 169
4.6.4 少量Cu对Al-Zn合金不连续分解的影响 173
8 m/ e6 Z2 u% X% G% {: I4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变 177
参考文献 183

) r$ c* L: E/ X7 N  w4 ~' p5 Fe-Mn-Al低温合金的设计与热力学解析 185
5.1 低温合金概说 185
- I. E& M! `0 q2 R7 n. _9 C5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析 187
5.2.1 相结构与韧脆转变温度 187
, F: ~, W! \( a+ H# U& X5.2.2 影响韧脆转变温度的因素 189
  Z$ {$ y) V& g5.2.3 bcc结构低温钢的设计 194
5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计 196
5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征 196
9 s/ ^/ d; ]8 t/ Y, T  e/ H3 t5.3.2 Ni-Cr合金化 197
5.3.3 单纯Mn合金化 197
" i4 e/ A# x/ Q9 T5.3.4 Mn-Cr合金化 198
5.3.5 Mn-Al合金化 201
6 w* a( x; I" y5.4 奇异的奥氏体低温稳定性 202
, D% D( y3 Y/ Y3 K6 Y6 r5.5 Fe-Mn-Al系合金相图的研究 208
5.5.1 Fe-Mn-Al系合金相图的研究概况 208
5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法 211
; }0 z( N5 m& y4 [3 |  z5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果 215
5.5.4 Fe-Mn-Al系合金相图研究的最新进展 228
/ r7 X0 ^$ O4 C4 \+ ^/ R5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析 231
' u; U+ o& T% s- h( G参考文献 233
9 Q( _" J4 I- n. s  d4 n
7 ~' K: y& N& S  U6 [" d, ?6 钛基合金的热力学解析 235
- A+ x6 @# M7 W! ?  t9 Q- f+ ~7 m' d6.1 基础系统相图 236
: V9 @) a$ i) X$ z( }6.1.1 Ti-Al系二元相图 236
) W' E) U  c. i- K6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图 241
" I$ r/ a9 p% Q! E6.1.3 其它元素相平衡的影响 243
6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图 243
. ?. o- ]5 H. ?1 ?5 l5 [2 ~  y# @+ C6.1.5 Ti-Al-V系三元相图 244
6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图 249
6.2 纯钛的相变自由能 250
! a% W) k, }, M5 e1 \0 ?6.3 钛合金的相稳定化参数 253
; s9 K0 g9 Q: A+ l# M6.3.1 Ti基固溶体间的相平衡 253
6.3.2 Ti基二元合金的相稳定化参数 255
6.4 钛合金的T0线与T0面 258
' h1 U7 S) Y) y* h! x, E6.4.1 二元系的T0线 258
1 q, a2 C4 w3 @6 R4 ~: R6.4.2 铝当量和钼当量 259
6.4.3 多元系中的T0面 262
* |8 ]& Q$ ^6 F0 n( g1 i4 c" }6.5 钛合金的马氏体转变温度 263
+ y2 u5 w4 F  F* U6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变 263
: P# W# c0 f( V, G! W8 w; y6.5.2 马氏体转变开始温度 265
6.6 钛合金中微量元素作用的热力学解析 269
1 a! ?. c$ C+ j; T6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与a/r相稳定化参数 269
0 N2 V3 C8 M+ [' D  Z6.6.2 Ti-Al-H系的a/r相变温度 271
* \) d: @/ I9 o+ L  C6.6.3 Ti合金中化合物相的基本特征 274
  i7 z2 I' d) x/ M: h# `6.6.4 Ti合金中化合物相的溶解度 275
+ \# ]& H2 E7 [8 e' ~9 e/ M6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测 277
6.7.1 Ti-X-Y三元系富钛角预测的意义 277
6.7.2 Ti-X-Y三元系富钛角预测的依据 279
3 J8 @/ y; z* y4 `  A6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性 281
参考文献 282
4 ]; b" o2 z; O
' g+ V* X& I9 u7 Ti-Al系金属间化合物的相平衡热力学 285
7.1 几种Ti-Al金属间化合物及其合金化 285
6 h  b: h0 K" ]  ]; u7 }7.2 Ti-Al二元系的热力学分析 287
+ h$ {2 t; t1 m  }& ~! W& j  B5 J7.2.1 Ti-Al二元相图的热力学分析 287
% |1 p4 Q- Y: w* S# c7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识 292
7.2.3 Ti-Al系a/r相平衡的热力学 295
7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析 297
/ H$ F5 j5 p! @/ r7 O7.3.1 Ti-Al-X三元系的a/r相平衡 297
# `0 v, C& H; ?. Y7.3.2 第三组元X的相稳定化参数 298
2 h, L. b! a8 V/ @7.3.3 微量第三组元X对a/r相平衡的影响 299
- H; [1 A8 g: v! ]7.4 Ti-Al-X三元系相平衡的实验测定 301
6 g8 m7 v5 k' H" n8 X8 ?3 U7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定 301
7.4.2 Ti-Al-Nb三元系a/r其它温度相平衡的实验测定 306
7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定 307
$ w6 c3 C0 c1 H2 _7.4.4 Ti-Al-X三元系a/r相平衡实验规律分析 311
5 ]5 O% U& \1 }1 P4 _2 a; K6 A- O7.5 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡 314
7.5.1 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡研究方法 314
, |( k/ s. O1 K7 u" M1 Q$ h7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的a/r相平衡 318
7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的a/r相平衡 320
7.5.4 Ti-Al-Si-Nb四元系的a/r相平衡 323
7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的a/r相平衡 325
+ a- t$ I0 e5 T1 R7.5.6 Ti-Al-Cr-Nb四元系的a/r相平衡 325
7.6 Ti-Al系的相变与粗化转变 327
7.6.1 1120℃相变的性质 327
: \! ]8 w: h. I! D& @7 ]7.6.2 相的形态与形成机制 330
' T& L# i6 e0 i" T7.6.3 片层组织的粗化 332
参考文献 341
0 t+ P; r/ m. [+ p- w
8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学 344
8.1 宽滞后形状记忆合金概说 344
# c/ j: F5 d5 f$ e" T8.1.1 增大相变温度滞后的意义 345
8.1.2 增大相变温度滞后的热力学原理 348
8.2 Ti-Ni-Nb三元系相平衡的实验测定 355
8.2.1 Ti-Ni-Nb三元相平衡的扩散偶法研究 355
8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作 358
2 i& m# s, F( ?. f& [8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析 361
8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示 378
8.3 Ti-Ni-Nb三元相平衡研究的发展 380
. x" @$ V2 s+ [1 Z$ {8.4 TiNiNb合金马氏体相变的热力学解析 386
8.4.1 TiNiNb合金的热容 387
0 \0 h0 K9 b: p8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析 390
8.5 TiNiNb合金的相组成与结构 392
; R3 O/ h6 Z) T: _; {8.6 TiNiNb合金的相变温度滞后、应变恢复率与组织 396
( W' ~3 N5 t' L- H' l# X参考文献 400

9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学 403
4 D1 ~( H  Y* i# q* d4 X. d9.1 CDC处理概说 403
9.1.1 关于碳化物形成能力 403
1 |8 r0 S4 {9 l6 b* q0 P& p9.1.2 CDC处理的基本原理 405
( j5 i0 ~4 ^3 E9.1.3 CDC处理的类型 409
9.2 CDC处理组织与性能的主要问题 412
9.3 CDC处理的热力学——碳势设计 418
+ `5 X, A- |! R& g5 M9.3.1 等碳活度线 418
9.3.2 合理碳势范围的设计 421
9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤 422
9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤 423
9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤 424
- D+ ~$ V; ?% |) Y1 F# ?9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计 425
9.4 双层材料的CDC处理 433
8 A% N' A9 ]& U+ ]- r; l# }9.4.1 CDC处理的双层材料 434
9 p7 q+ J  Z( T2 ^+ y1 A: H9.4.2 双层材料CDC处理组织 437
4 z; D% M! m3 F% Q+ I, c9.4.3 双层材料CDC处理后的性能 439
# a5 C: M4 A: d! N8 u! C0 c  L, g9.5 几组重要的Fe-C-X系相图 441
, D5 g6 ?5 g, c+ W! M, a9.5.1 Fe-C-Cr系 441
& @( ?6 d. M& ?- I9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系 444
* B$ \: |: g! t5 F9.5.3 Fe-C-V系 446
9.5.4 Fe-C-Ni系 447
4 B% x2 C- V; T2 K' _! Q3 o9.6 TD处理的热力学与动力学 448
7 X. }& S1 G. n  e9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理 448
. w- K& V# ]* j4 J, D3 G9.6.2 碳化物内碳活度差的解析 450
: s3 x7 m1 E1 l9.6.3 TD处理的动力学 452
, L: z& e2 Y" J/ |  p8 g5 l9.6.4 TD处理动力学的实证 454
参考文献 456
索引 458
, G- m8 {$ h' b6 `( X2 ~7 [后记 464