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材料设计的热力学解析 [精装]      ~ 郝士明 (作者)
4 w& v( g+ F( f4 U1 y( J% |( \# E
  Y9 J( x7 m9 A% h6 Q$ o/ Z        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。
3 y9 v5 n2 b( ~& k1 D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。
, ?: Q* R* j% Z. c  N" d) S5 Y, [    《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。

1 P0 J$ }; j: a' I- l. B
. J. k7 N  k1 t2 G9 k- o目录序言 叶恒强
前言
! A/ f% k! e0 M$ b7 \9 n" Z9 E, M/ V1 绪论 1
1.1 合金设计与材料设计 1
9 e" F9 @1 @# g9 A1.2 材料设计的进步 2
# _1 n0 B* p* E参考文献 8
& N) A, R# z6 t3 H, [( G' Y
2 永磁材料设计的热力学解析 10
0 u/ B9 z8 N8 ^& T# `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
! ]1 e8 M: }4 P; m0 c0 V2.2.1 决定矫顽力的主要因素 12
! i9 P$ Q$ s2 ?* g2.2.2 合金设计的组织要素 16
2.2.3 合金设计与失稳分解 20
2.2.4 永磁材料失稳分解的起源 21
0 @/ |) U' ^$ I: X5 f2 p; P2.3 两相分离型组织的热力学解析 27
3 {; D# P% P& ?2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析 27
. S8 ]# a- L# V) `7 a( |- d2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响 31
( ~4 x8 T& n* A; a2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响 42
. g' i* v' `4 {( O: l' z) f2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析 54
参考文献 65

3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析 67
3.1 一种双相纳米材料的设计 68
+ S( l' ~+ P. D# ?) P, k1 T2 k3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算 71
: l4 O4 f% F+ m- _% z3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定 71
, {: d  j' l6 D6 Z4 ~0 }3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算 78
. e- q! e0 u* t3 {, F- e3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力 81
3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能 84
7 q5 E+ g- }. {; e1 _, F# K' N3.3.1 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
3.3.3 合金失稳分解的硬化效应分析 88
: l  W. o7 o0 u/ n" p3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析 91
) Q" _; Q/ u7 T$ \& j6 @4 E- }7 j3.4 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
/ x: W. V! l+ q/ B- S  u' [0 j/ V$ o3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化 98
* Y: x6 S8 K7 n$ J) D4 C3.5.1 不连续粗化组织的形态特征 98
) S9 A3 D* A8 k! Y+ b# O) D& 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
8 e( ?( [) l$ F6 g- ~9 P! B8 Z3.5.4 不连续粗化的激活能 104
3.5.5 等轴细晶双相组织 105
3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系 107
/ U' y& O) u) B3 ]' i3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶 107
, X1 T7 ^; P4 m0 p: z7 f3.6.2 细晶强化与失稳分解强化 108
参考文献 111

4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题 113
! r3 e# U& \  x2 X4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度 114
$ \' w, h' q0 c2 b6 v) _0 Q7 N4.1.1 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
* Z6 F  Q$ D, H9 I- p4.1.3 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
4.2.5 Al-Ag系fcc固溶体的溶解度间隙 129
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
% ~$ A0 O! W: v* E5 y5 n4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙 132
4 u$ z7 Q7 V( M' V: p4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究 134
$ z5 N" |) H% O* ~4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法 135
1 C4 u: t0 Y/ p5 h3 Q4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果 137
. n% h% P$ z! W1 r" `4.4.3 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
4.5.2 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
6 G+ `% L; G& h% Y7 U4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题 160
5 d" S& x1 R: T4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为 160
  S+ r3 {/ _1 n, z) N5 p4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响 165
, c* H- D2 M* h( f8 d& J- T& v4.6.3 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
4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变 177
7 d. Q  [1 S3 L1 W/ L$ G参考文献 183

5 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
, H1 o; X  F3 b" I  C2 h5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析 187
0 G& {/ R# O/ w' J8 z5.2.1 相结构与韧脆转变温度 187
5.2.2 影响韧脆转变温度的因素 189
! ^' J/ H, V  O* X" Y5.2.3 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
/ R) N" h6 [9 E9 e5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征 196
5.3.2 Ni-Cr合金化 197
5.3.3 单纯Mn合金化 197
5.3.4 Mn-Cr合金化 198
5.3.5 Mn-Al合金化 201
5.4 奇异的奥氏体低温稳定性 202
5.5 Fe-Mn-Al系合金相图的研究 208
; K. M/ n  d6 O" C( L5.5.1 Fe-Mn-Al系合金相图的研究概况 208
! ^3 M: Y3 s  O. N5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法 211
0 P% Q& Q" E* E! j5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果 215
8 C- u; K1 X1 R5.5.4 Fe-Mn-Al系合金相图研究的最新进展 228
5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析 231
4 z+ J2 d1 Z/ I7 g参考文献 233

7 u# A: \* h, g& ^6 钛基合金的热力学解析 235
6.1 基础系统相图 236
6.1.1 Ti-Al系二元相图 236
4 V: C1 b: b1 C+ G$ k8 K: j6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图 241
. n0 {6 k, ]$ f) C6.1.3 其它元素相平衡的影响 243
6 E" o! q0 x8 o/ ?5 Z6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图 243
6.1.5 Ti-Al-V系三元相图 244
, `6 ^, P( k% A; v4 H6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图 249
6.2 纯钛的相变自由能 250
6.3 钛合金的相稳定化参数 253
6.3.1 Ti基固溶体间的相平衡 253
. A) C/ C7 D! j, d0 ^' S5 P6.3.2 Ti基二元合金的相稳定化参数 255
/ x0 F. M% K" W4 Q6.4 钛合金的T0线与T0面 258
6.4.1 二元系的T0线 258
6.4.2 铝当量和钼当量 259
  x. O1 C$ T- F" {; X2 y6 O4 K0 Q; c6.4.3 多元系中的T0面 262
' U8 @' q4 ^7 I8 d9 M6.5 钛合金的马氏体转变温度 263
. G3 k8 ~+ T4 W3 R0 W( T9 i6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变 263
- v( ~" `* C6 o. j* _: P9 Z6.5.2 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
7 r; e# n- T* K+ @6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与a/r相稳定化参数 269
0 B4 z( C( G) H3 g% W2 L. K8 }6.6.2 Ti-Al-H系的a/r相变温度 271
6.6.3 Ti合金中化合物相的基本特征 274
6.6.4 Ti合金中化合物相的溶解度 275
6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测 277
; |. ]8 K" n% v: ]' N' a6.7.1 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
; _5 n7 U/ ]# ]) Y; g/ c! W6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性 281
参考文献 282
6 s$ [; ?; T  S3 |. z9 n
0 h7 y* I# I- R# E# 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
; E0 Y; p1 ^  ?! l& C7.2 Ti-Al二元系的热力学分析 287
7.2.1 Ti-Al二元相图的热力学分析 287
7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识 292
- U& }0 g- @/ h: I1 m7.2.3 Ti-Al系a/r相平衡的热力学 295
5 i0 e' m4 P0 V) g) C7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析 297
; J( r  e( E- Z% E2 K5 b+ X3 R" Z& u7.3.1 Ti-Al-X三元系的a/r相平衡 297
5 x2 t; B$ ^+ F! n' {7.3.2 第三组元X的相稳定化参数 298
7.3.3 微量第三组元X对a/r相平衡的影响 299
2 m2 N3 b5 ^2 ?" D7.4 Ti-Al-X三元系相平衡的实验测定 301
7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定 301
! y# m- @6 ~* n7.4.2 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
) A9 A- `- i1 r1 d, n' [) @7.4.4 Ti-Al-X三元系a/r相平衡实验规律分析 311
7.5 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡 314
" X0 W: k6 D* U% `2 s+ D( O2 A+ m7.5.1 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡研究方法 314
. N, i, [4 O! W  o( {. b' a% x# s7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的a/r相平衡 318
# ]! B' s9 b1 g' c) g* `0 x7.5.3 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
0 ^- \! W) Q' U% \% F0 O0 j7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的a/r相平衡 325
; p. h4 h! r  S& m7.5.6 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
$ U& X- D/ F' y7.6.1 1120℃相变的性质 327
7.6.2 相的形态与形成机制 330
* I# u1 V: P$ e0 D6 w$ G7.6.3 片层组织的粗化 332
# N: |5 _; s# |, f7 P参考文献 341

8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学 344
) K8 \- |" ]  y0 u+ Z  M8.1 宽滞后形状记忆合金概说 344
8.1.1 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
) P: e! V; o) I: ^% p/ q! Y8.2 Ti-Ni-Nb三元系相平衡的实验测定 355
& q- @2 ]) U( H, F) A/ W! r. @- A8.2.1 Ti-Ni-Nb三元相平衡的扩散偶法研究 355
2 g) D2 X3 ~2 ]8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作 358
6 o% |8 B2 [9 F9 i6 }6 A8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析 361
8 g& {/ U! p: X# b+ U9 B8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示 378
6 p- o4 c5 i2 P! R5 b, o8.3 Ti-Ni-Nb三元相平衡研究的发展 380
8.4 TiNiNb合金马氏体相变的热力学解析 386
/ l7 ^4 I  Q6 ~1 |& v) p8.4.1 TiNiNb合金的热容 387
) U% D( N) y/ A8 K8.4.2 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
8.6 TiNiNb合金的相变温度滞后、应变恢复率与组织 396
, e9 c9 d1 C: \! \( W/ K1 o参考文献 400
. y1 a/ h. ?% M  l
9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学 403
9.1 CDC处理概说 403
& j% ^* V1 }# e. x+ K9.1.1 关于碳化物形成能力 403
9.1.2 CDC处理的基本原理 405
9.1.3 CDC处理的类型 409
+ ?9 v0 K/ x" K! a9.2 CDC处理组织与性能的主要问题 412
( m" U, A7 b: h2 Y7 q9 K3 D: l9.3 CDC处理的热力学——碳势设计 418
, t$ O( y5 M4 h5 m: ]- r9.3.1 等碳活度线 418
& s4 [* G# L' d" ^8 {9.3.2 合理碳势范围的设计 421
4 N' @0 P" a- h0 s$ B9.3.3 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
# G) k! O; Q$ }! w. _' L9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤 424
9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计 425
9 A$ [( {+ s: o  {9.4 双层材料的CDC处理 433
' X1 q8 D7 b1 {" S, x4 x9.4.1 CDC处理的双层材料 434
9.4.2 双层材料CDC处理组织 437
9.4.3 双层材料CDC处理后的性能 439
9.5 几组重要的Fe-C-X系相图 441
' E, H% v) t# f6 g: z- O9.5.1 Fe-C-Cr系 441
3 _4 h# _# T% s9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系 444
9.5.3 Fe-C-V系 446
9.5.4 Fe-C-Ni系 447
9.6 TD处理的热力学与动力学 448
+ N2 S) D9 H# O9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理 448
6 }/ P' G3 p5 F  F0 B- Z# r/ D9.6.2 碳化物内碳活度差的解析 450
9.6.3 TD处理的动力学 452
$ h1 N* W% a- O5 d4 U! y9.6.4 TD处理动力学的实证 454
参考文献 456
+ u2 G8 p0 {1 o" Y索引 458
后记 464