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材料设计的热力学解析 [精装] ~ 郝士明 (作者) }0 f5 p3 K5 \5 |4 k* F
% ]# ]: W- _' X( D" E 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
2 p) \/ F) {6 Y" |! j" [0 F. }
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。 4 o( O* M m G# D, I
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。
+ `9 L9 S/ \" n% }; n, Q3 E6 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。 : U/ `/ ^1 J' l, T9 M9 p
, `8 G8 F! ?( P+ E" F3 x& C/ a" r9 d# E+ |( W4 t
目录序言 叶恒强
5 l# i% p+ \* z. \4 a前言 ' Y+ B9 ?& p$ D+ w; k
1 绪论 1 9 N. [: \" q# X2 L2 u
1.1 合金设计与材料设计 1
! W# k6 m8 t$ ~: U1.2 材料设计的进步 2 : B2 U# V p1 q2 [0 U3 ^: o
参考文献 8
" K0 d$ j5 A, i* G# `- e0 \" f. O# H
2 永磁材料设计的热力学解析 10
+ ?; g; ~2 @( ~' m$ y* j) z/ m# C2.1 永磁材料概说 10 - T% Q. j) R& s- m6 f
2.2 两相分离型金属永磁材料的组织设计 12 1 b& G* D+ m9 c6 e! N% P
2.2.1 决定矫顽力的主要因素 12
m: Y0 V, x6 s; H$ L" A5 v2 [2.2.2 合金设计的组织要素 16
* Q2 D" R3 I& C2 j2.2.3 合金设计与失稳分解 20
9 J' k8 G8 P8 r; r* @2.2.4 永磁材料失稳分解的起源 21 1 { T: L4 \3 ^4 e
2.3 两相分离型组织的热力学解析 27
1 m3 o& T; K0 |$ f3 ~5 R8 o2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析 27
5 k: K. }0 H8 p" `, B2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响 31 0 I( r8 F! K9 I. q* ^, ?& [) ]/ v
2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响 42
2 k+ D1 A4 ?( H2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析 54
1 g" N0 P2 \% C7 H* N参考文献 65
1 Y/ u6 e! i3 Z+ m% H; s, Y: `
$ `- y+ ]$ k6 p2 o$ G$ D3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析 67 K7 Q0 j# G1 F5 h6 l5 L
3.1 一种双相纳米材料的设计 68 5 ~6 f# n1 a* Z; f
3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算 71 ) b: R: ^4 C& D4 o
3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定 71
- Z( k/ Q( g; l9 Z- s$ ]1 b3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算 78 3 g" q1 C5 M) e* Q& y l3 P! C9 h( C
3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力 81
# M/ i/ X4 N3 p6 [* B0 d# @3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能 84 + R$ z8 m* Y4 G7 O) N4 q. D' ^9 b" |
3.3.1 等体积分数合金的组织学研究 84
% ?& W+ B1 J7 h! `: Q7 s3.3.2 等体积分数合金的失稳分解组织及其粗化 87 ( p2 y) o- B: J8 C7 ?
3.3.3 合金失稳分解的硬化效应分析 88
8 s) k6 \, X# v# E% m; Z! h U3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析 91 * P+ _9 P9 v4 J1 \; c- U& b/ a; ?
3.4 Cu-Fe-Ni合金失稳分解双相细晶组织的控制 93 5 w, }9 ~5 h) r' b
3.4.1 失稳分解组织的形态与取向控制 93
; S! ~2 q) ~% S. n/ D( J3.4.2 塑性变形储能与位错密度 96
- a3 P( X) d3 G3 S4 e5 ~, |0 }3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化 98 $ W5 M9 B0 P. U
3.5.1 不连续粗化组织的形态特征 98 ( A6 A4 z* }# S, A" _ Y1 A2 C8 E6 B
3.5.2 不连续粗化的动力学特征 100 $ S3 Z& \/ v) _ Z
3.5.3 不连续粗化的力学性能特征 102
, g- R) N# o2 ~3 R2 W3.5.4 不连续粗化的激活能 104
1 i6 o! V* N0 Q. u1 |& [3.5.5 等轴细晶双相组织 105 " h! H U; e- I3 i
3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系 107 3 o$ E0 N) f& ~ w, ~9 m/ I8 i
3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶 107
$ g' \( ?* P4 ^% Z: X# Q3.6.2 细晶强化与失稳分解强化 108 ; z- m* q V( A( g* H! M
参考文献 111 * P. y4 c1 Z9 p- h8 ~! i/ @1 q j
2 P' L* l: p& r3 \9 K8 s9 o6 x6 S
4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题 113
& G3 O P+ p2 K& r* s8 a4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度 114 ; h* k# Q- v! }0 k/ }2 C
4.1.1 纯元素在Al固溶体中的溶解度 114 5 J2 U- N- q/ h' `7 c
4.1.2 化合物形成元素在Al固溶体中的溶解度 115 / U4 K ~" o' F. H1 v
4.1.3 Al固溶体的溶解度分析 118
4 p2 l) e3 x7 G* j2 p% l4.2 Al-M二元合金中的溶解度间隙 119 ' ?! ?1 M' m) E2 J' K$ x
4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙 120 " s# T/ Y/ G/ X% d- G$ p
4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学 123
4 [ h9 R3 o9 p+ A) a' Z4.2.3 Al-Zn系fcc固溶体的溶解度间隙 125
/ k1 Y* N) o+ ], c2 z4.2.4 Al-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 127
: N, ~" g, t, l$ d& U" C1 g4.2.5 Al-Ag系fcc固溶体的溶解度间隙 129 . X4 m5 Y0 O7 D* b+ F; s/ A$ E
4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙 130
2 e( k/ N5 ?# M3 ?) i4.3.1 Al-Zn-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 130 6 ~- A/ R" w2 _" |2 y' I5 u& v+ v
4.3.2 Al-Cu-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 131
% ?6 m* {. K. K) _4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙 132
6 ~; p) l5 [" [4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究 134 ) Z$ n% s# t2 u. ]) z4 S
4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法 135 8 ]0 _) j5 m% M, y0 n0 a
4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果 137
) f. Q5 D0 n" v4.4.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的热力学计算 144 ! v) [* X0 B2 \) e' r" R& t
4.4.4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计要点 148 ) a' C5 [+ `5 X0 G. J+ |
4.5 Al-Zn-Cu系低温区相平衡的热力学研究 149
) y5 T: ?( ?+ G( v! m4 N4.5.1 Al-Zn-Cu系中的T相 150 2 X) _/ Y9 k: d1 R% N
4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃\低Cu侧相平衡 152 : O1 h) O: e1 Q; T7 P% V
4.5.3 Al-Zn-Cu系室温低Cu侧相平衡 155
* U- r6 m9 R/ k R& M4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题 160 $ e( q7 [1 ~; I" [/ E
4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为 160 - Y% z2 L9 K {* X: `* O$ t. A2 ]0 F
4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响 165
4 C, T8 s5 n% B) C, A/ w2 _' v4.6.3 少量Cu对Al-Zn合金fcc固溶体扩散行为的影响 169
4 x0 H9 \- E: ^4.6.4 少量Cu对Al-Zn合金不连续分解的影响 173 2 g6 m& [0 a% P. B, V
4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变 177
- N0 f$ a6 k! K参考文献 183 8 e5 c8 c# V+ D- ^( }
( A( a7 d. }. d. Z
5 Fe-Mn-Al低温合金的设计与热力学解析 185 & K" K0 k( y) x! }6 x
5.1 低温合金概说 185
8 p5 h' i% H1 A7 v7 d6 U- y; ]4 R0 x5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析 187
! {1 o/ Q# S) }6 U* d1 d5.2.1 相结构与韧脆转变温度 187 3 G6 ]4 W9 ^( v# `1 F l4 [9 u m
5.2.2 影响韧脆转变温度的因素 189 6 [8 m Q8 K( m T# I; d! \
5.2.3 bcc结构低温钢的设计 194
; |6 E. i+ t; M6 w9 D" {; ^) g5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计 196
1 \, U0 U! U$ o5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征 196 Z `1 r3 m6 y
5.3.2 Ni-Cr合金化 197 5 D! c; x9 V D
5.3.3 单纯Mn合金化 197 0 O+ k' O7 w* y9 U: z9 Q
5.3.4 Mn-Cr合金化 198
9 h/ }+ }/ o. m$ t5.3.5 Mn-Al合金化 201
3 r; z1 u$ Y% a( e; j2 C* r# O5.4 奇异的奥氏体低温稳定性 202 Y4 f* E* m9 `. N
5.5 Fe-Mn-Al系合金相图的研究 208 2 C- K; {% P. H; u+ _. D+ o
5.5.1 Fe-Mn-Al系合金相图的研究概况 208 + N0 o; z) G8 Q% @6 |' O
5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法 211
, Y. L* K5 L- ^3 l/ L3 F5 @" O5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果 215
1 o( a* ^$ q$ d/ P j- i1 ]5.5.4 Fe-Mn-Al系合金相图研究的最新进展 228 3 Z3 D# v% v6 W8 z
5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析 231 " P! c( h1 X$ H; n9 K b* ^3 R/ ?% [
参考文献 233
" a5 b# t. F0 ]/ l5 d+ G" o: z3 z1 }& o5 q3 d3 h( c% ~, \) ?
6 钛基合金的热力学解析 235 4 ^6 ?2 `. F0 q! C/ u
6.1 基础系统相图 236 8 h5 [' ]9 r g
6.1.1 Ti-Al系二元相图 236
/ b: J% ^3 ]6 W! U6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图 241 * K+ ]5 l" l( x9 C, r1 ^( Z! T! Z1 L1 l& M
6.1.3 其它元素相平衡的影响 243 9 ^0 ]7 \9 @* V( z6 Z+ X
6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图 243
5 U4 r' z- z2 {$ M8 e6.1.5 Ti-Al-V系三元相图 244
' i5 U3 O' e5 |& d2 O' B6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图 249
1 e& p2 s1 _: ] q% g# x4 F- C6.2 纯钛的相变自由能 250 ; ?' v* L1 C* [
6.3 钛合金的相稳定化参数 253 # Q9 H+ f) l+ S2 A
6.3.1 Ti基固溶体间的相平衡 253 1 T, K d' c$ V% o
6.3.2 Ti基二元合金的相稳定化参数 255
. C, Z4 l, z$ e+ g" g6.4 钛合金的T0线与T0面 258 4 E7 `+ ^ I! ]. c0 y. Q
6.4.1 二元系的T0线 258 : }1 N2 w8 a# K+ J% e
6.4.2 铝当量和钼当量 259 3 l- K) p1 v" l8 S% }& ?
6.4.3 多元系中的T0面 262
6 H& _* S6 Q2 ~9 o+ k% {; |6.5 钛合金的马氏体转变温度 263
7 y7 Q K' b" Z) ?+ B2 [6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变 263
- Z1 ?8 h! ?3 I8 h4 T/ I. r6 F+ c6.5.2 马氏体转变开始温度 265 X7 P5 ^6 ?; D
6.6 钛合金中微量元素作用的热力学解析 269
5 q/ f$ {9 n v# E( s6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与a/r相稳定化参数 269 5 L* g% ^' Y. M8 U. j" Y5 T: m1 [
6.6.2 Ti-Al-H系的a/r相变温度 271 ! D' z% P- p/ q9 [: F# {6 Z
6.6.3 Ti合金中化合物相的基本特征 274
1 Q9 ~. @6 P) A j. y1 B1 e6.6.4 Ti合金中化合物相的溶解度 275
- O, ~6 P1 f1 t. @5 N. j6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测 277
# q( j2 c- `( C1 L1 X; y6.7.1 Ti-X-Y三元系富钛角预测的意义 277
+ p# h! U, `- F$ f9 P6.7.2 Ti-X-Y三元系富钛角预测的依据 279 ' C- Z2 a' m' q' t
6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性 281 1 _$ C/ d9 W* w, F( M. ^ l
参考文献 282 # ]/ Y) q! z' _, e; V; w
( `7 o D) Q% m7 D8 e
7 Ti-Al系金属间化合物的相平衡热力学 285 , T p' j7 p# u7 r# y: b
7.1 几种Ti-Al金属间化合物及其合金化 285
; ^& p* u- _6 _/ h4 ^% j. ~7.2 Ti-Al二元系的热力学分析 287 " i* c( ?# Q: K' U1 p
7.2.1 Ti-Al二元相图的热力学分析 287 3 l# T U$ B5 P
7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识 292
9 j2 N7 |1 S5 F7 }7.2.3 Ti-Al系a/r相平衡的热力学 295 / N- E" Y& \. Z5 Z$ N# O
7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析 297 1 m2 z/ K/ t3 g7 j& J6 `
7.3.1 Ti-Al-X三元系的a/r相平衡 297 ; A! ?: n% K X- r
7.3.2 第三组元X的相稳定化参数 298 ! U3 |8 C. B9 [; |7 s9 K# ?* o8 A
7.3.3 微量第三组元X对a/r相平衡的影响 299
5 w: f; q* O; i$ O( u7.4 Ti-Al-X三元系相平衡的实验测定 301
2 Y* F. p% x+ p. U6 l7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定 301
% H; m9 {* o& o) ^7.4.2 Ti-Al-Nb三元系a/r其它温度相平衡的实验测定 306 + O/ Z4 w, z! [& _4 v
7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定 307
1 b4 w N* c, W* }/ L6 _7.4.4 Ti-Al-X三元系a/r相平衡实验规律分析 311 0 d6 F2 V+ M( Q9 k" \" m
7.5 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡 314
U& g5 P) w' N+ h4 E7.5.1 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡研究方法 314
, k2 W; @, W5 T' ~- {7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的a/r相平衡 318 B( X( `* F0 o! Y/ p- [/ b P
7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的a/r相平衡 320 8 n* ~2 _+ B* o) E8 d
7.5.4 Ti-Al-Si-Nb四元系的a/r相平衡 323
$ d/ Q* \" h: T& S7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的a/r相平衡 325 / n: \% l0 f; j, P
7.5.6 Ti-Al-Cr-Nb四元系的a/r相平衡 325
4 p, O+ G3 G: H7.6 Ti-Al系的相变与粗化转变 327
, k5 z2 K) h- [3 V# L7.6.1 1120℃相变的性质 327
! Q, Y! \# f; ]4 M# |9 t% r7.6.2 相的形态与形成机制 330
+ o$ i! c4 f) z+ r f, y1 q9 G a" j. n3 s7.6.3 片层组织的粗化 332
0 G0 Q' {8 ~. y( p参考文献 341 r# ]6 t$ S: \8 ?" T
( h* [: @# X# V# u4 M: L7 \8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学 344
+ A% R! y8 N0 [, f' H, Y/ a8.1 宽滞后形状记忆合金概说 344 & {0 o( a- H2 S: G
8.1.1 增大相变温度滞后的意义 345 * s! k( e) |8 y* ]
8.1.2 增大相变温度滞后的热力学原理 348
3 ^: N+ X& L( v8 D" n8 L8.2 Ti-Ni-Nb三元系相平衡的实验测定 355 4 b4 V. l. d: ?' |, P0 f9 }
8.2.1 Ti-Ni-Nb三元相平衡的扩散偶法研究 355 0 o0 k& I# b0 {3 p* C. l
8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作 358
0 C c. e/ H- H$ l1 d8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析 361
( A7 @5 a' |9 X6 K8 U }+ T: P$ z8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示 378
* v- u; i- G Y" o5 X4 `! u8.3 Ti-Ni-Nb三元相平衡研究的发展 380
6 A, n" ~: P' ]0 f K0 T, K8.4 TiNiNb合金马氏体相变的热力学解析 386 % k, S5 s. }. m% \
8.4.1 TiNiNb合金的热容 387
+ m( T0 i* O0 T; W1 G8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析 390
# E! u0 _# t' a% B! a7 s8.5 TiNiNb合金的相组成与结构 392 2 F, s" `3 p) p K( m4 D3 c) \
8.6 TiNiNb合金的相变温度滞后、应变恢复率与组织 396 2 G3 j5 ]+ S' @+ O- z9 L
参考文献 400 9 W: f" @# `* ~$ a' k
. D, g' _8 E7 D5 K; q3 j9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学 403 . @1 P1 D2 n5 ^ K$ N
9.1 CDC处理概说 403 5 l! w7 P7 L* |; q1 E
9.1.1 关于碳化物形成能力 403
# A8 G+ y/ r; W9.1.2 CDC处理的基本原理 405 6 Y9 }8 t* @6 e; |% [: x
9.1.3 CDC处理的类型 409 3 Z1 s! W7 \5 f" f. p+ n \
9.2 CDC处理组织与性能的主要问题 412
- u" ~/ L; Q( N" O9.3 CDC处理的热力学——碳势设计 418
" w7 P8 |* f0 O( [0 y6 g9.3.1 等碳活度线 418
2 g- d7 s7 t, z) h6 \: k9.3.2 合理碳势范围的设计 421 # P L2 K* _1 M) h' {
9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤 422 & n1 g* E6 p' }- f% V9 J
9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤 423 & j) I1 w3 z: b- {' k9 A6 ?
9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤 424 7 p/ _. G8 m4 a
9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计 425
- M8 V G s; b$ M5 M4 @- m! f2 Y: ^9.4 双层材料的CDC处理 433 . M# Z% V- T! N1 Q' Y5 i
9.4.1 CDC处理的双层材料 434
8 {: r- }6 t0 ?8 \. y* U2 W# _9.4.2 双层材料CDC处理组织 437
4 f( Z. y) A# c( G8 n) h9.4.3 双层材料CDC处理后的性能 439
: G, p s. |2 L; o2 R4 P1 _9.5 几组重要的Fe-C-X系相图 441 ; c- m4 x6 [ h5 w& Y. Q, L1 j
9.5.1 Fe-C-Cr系 441 & |+ O: Y% o3 q
9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系 444
; u; @% z$ e& @( N0 F9.5.3 Fe-C-V系 446 ' m, V4 d# T9 S# O" N( r/ c4 F
9.5.4 Fe-C-Ni系 447
+ Y/ [7 S/ ?! L9.6 TD处理的热力学与动力学 448
" ?( v2 p7 P. p: T9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理 448
/ D1 b# Y, e' o. O7 y3 @9.6.2 碳化物内碳活度差的解析 450 $ q& _9 }8 P p% P5 `( R
9.6.3 TD处理的动力学 452
! z& d9 P9 s2 t, [ j" k% ^9.6.4 TD处理动力学的实证 454
1 l8 | g6 D1 Y/ B! v2 ?8 C参考文献 456
# ~. E/ U) } n- m+ z索引 458 2 w* z- p# k, @# D |4 F: S2 @! a
后记 464 |
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发表于 2012-3-27 16:27:46