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材料设计的热力学解析 [精装] ~ 郝士明 (作者)
1 N8 l2 s: I3 l
$ z& R: I6 G# h# d 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
3 e0 F% U( P \
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。
6 X3 F/ b1 p7 S5 N7 _3 a( P/ N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。
+ ^4 G3 g4 Y# Y1 g- D 《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。
7 V' T7 |0 P) [8 A8 }$ N9 V# M m$ h2 H
( f4 |0 Y/ s+ b. r5 [; J) @. K
目录序言 叶恒强 + t$ g0 H# O) G- [7 [- C. l9 W$ T
前言 1 P p' b" j% Q- F3 h
1 绪论 1
1 U8 ] q9 r H0 j% q1.1 合金设计与材料设计 1
8 c% w4 {' u% A- `. M0 X# |7 W2 _1.2 材料设计的进步 2 " C. u5 ~2 ?. M. S/ u0 ~
参考文献 8
6 T! y3 B2 t% J4 k
/ q: _" e, e! d$ D0 ~7 b8 ]* K2 永磁材料设计的热力学解析 10
5 \5 ?7 J# x; N& m% ?. i: S2.1 永磁材料概说 10 ' G' L+ w* L6 v. V* v, f, |
2.2 两相分离型金属永磁材料的组织设计 12
7 t" k) {9 f9 M2.2.1 决定矫顽力的主要因素 12
6 P; E' H: C$ a; m4 N. w& v( l2.2.2 合金设计的组织要素 16 ^& e5 |% V0 i6 P0 I) l8 U
2.2.3 合金设计与失稳分解 20 n, c: m1 P& s; W1 K5 Z5 m
2.2.4 永磁材料失稳分解的起源 21 0 B; D* k6 X* r8 V3 B7 n
2.3 两相分离型组织的热力学解析 27
3 A; b t, f$ Y2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析 27 3 H9 T2 w4 C5 s
2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响 31
9 h' I/ Q t* n& G1 A' e' ^" q8 Z2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响 42
& Z# m, W5 F. W& o2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析 54 7 {$ z/ [6 Z8 c7 Y: x
参考文献 65 5 h3 o# F; ?( }1 p* M3 p7 Q4 [
# y6 k) x- S1 j) y5 h' `$ _5 g7 D3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析 67
- \9 z) O. E) v" o8 t; m0 g8 Q3.1 一种双相纳米材料的设计 68 + ^& L- E2 x4 U
3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算 71
5 @0 L' O) |3 Q& ^. O4 Z3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定 71
" t# i i, q; V. t3 l- Q* K" E3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算 78 ( N& T2 q' D: N0 r2 `1 `
3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力 81 7 v% E* L$ u; }0 D
3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能 84 + h9 ~6 X W: v- H
3.3.1 等体积分数合金的组织学研究 84
; K- u9 D9 C" a9 j( q3.3.2 等体积分数合金的失稳分解组织及其粗化 87 0 i5 L! H: L7 h3 U8 g
3.3.3 合金失稳分解的硬化效应分析 88 ; a2 m9 S& T$ Z- F: c
3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析 91
, F' @* i4 X( d" J5 w3.4 Cu-Fe-Ni合金失稳分解双相细晶组织的控制 93 : Z9 ]3 r) a: C! J2 V/ h
3.4.1 失稳分解组织的形态与取向控制 93
8 m+ I( n9 U' L" B3.4.2 塑性变形储能与位错密度 96 7 {4 ?' _1 U# _; P m
3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化 98 ! b9 }6 q) j- K1 `
3.5.1 不连续粗化组织的形态特征 98
$ h3 N/ s$ L/ r' s3.5.2 不连续粗化的动力学特征 100
6 u! a1 x. C% j5 i% ?4 o3.5.3 不连续粗化的力学性能特征 102 \" ]) t/ r: E, j; L
3.5.4 不连续粗化的激活能 104 2 u+ k+ W7 L3 [5 d& q) _! z
3.5.5 等轴细晶双相组织 105
4 ]( M) ^, } [0 m3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系 107 ! Q, E; S& S3 l2 A8 d
3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶 107
5 W; N" H: j, K, r3.6.2 细晶强化与失稳分解强化 108 0 e' x0 m Q0 Q3 J2 m% ?4 y) i' f
参考文献 111
! w( ] k' y, G8 {. e7 C) P
# J* {, y9 y& g6 E# b3 P4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题 113 # A5 @6 m2 t+ g: W
4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度 114
, N0 `$ V; }- F9 J2 s4 ^$ I4.1.1 纯元素在Al固溶体中的溶解度 114
8 @' J" R, e D1 a7 N# K8 o4.1.2 化合物形成元素在Al固溶体中的溶解度 115 : T/ C! h2 n- D+ A. ^
4.1.3 Al固溶体的溶解度分析 118
" S0 Z) B+ X. M" x6 r3 q4.2 Al-M二元合金中的溶解度间隙 119
( W* p5 m; O, u* P- e. V! c4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙 120 & Y% I/ T1 N9 W) N, D# K, ~0 f1 Y
4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学 123 : p" Y( H) I3 _6 [0 b4 a9 w
4.2.3 Al-Zn系fcc固溶体的溶解度间隙 125
% G& |8 S) X- n: k, y4.2.4 Al-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 127
4 r* K4 U% _: P2 [9 @0 M4.2.5 Al-Ag系fcc固溶体的溶解度间隙 129 : j; N% |( B% `; K, Q9 [6 t
4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙 130 * n! j, C: e# d/ [
4.3.1 Al-Zn-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 130
! d# k; G! U3 A/ v. h; q4.3.2 Al-Cu-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 131
8 C6 g3 R# T4 Z d, n4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙 132
" Q Z6 @% e- g4 C4 a }) y% c. S4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究 134
I9 V2 i4 ~; |" Z7 L, Y( m& V; {+ v0 P4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法 135
5 X( x$ J, N) c4 x$ T/ [0 f; _4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果 137 ( Q) h$ _3 N2 I
4.4.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的热力学计算 144 " H/ c8 [) X7 h
4.4.4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计要点 148 ' ^ T& C0 S; q- w. _! W! c
4.5 Al-Zn-Cu系低温区相平衡的热力学研究 149
, D" v% C# Q" P( c& P4.5.1 Al-Zn-Cu系中的T相 150
/ N" V7 M" J/ B4 t- ^! E4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃\低Cu侧相平衡 152
& i$ ]- Z! t# b4.5.3 Al-Zn-Cu系室温低Cu侧相平衡 155 % Y) x+ B; \+ s8 W( P( Z0 N
4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题 160 & e! P/ T: m+ g3 J( Z: j8 _# A
4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为 160 5 Y* T2 G u. ~: f) p
4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响 165 5 ?. U. X6 o. f- J
4.6.3 少量Cu对Al-Zn合金fcc固溶体扩散行为的影响 169
( i% ?9 Z. m# e6 J& B4.6.4 少量Cu对Al-Zn合金不连续分解的影响 173 & Y: a" D+ w- R+ i$ m
4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变 177
, ^* d' Z, K" S参考文献 183
3 y9 m) j; o% K; q+ }. }5 D/ i% }4 B! b; z5 e% m0 l5 }
5 Fe-Mn-Al低温合金的设计与热力学解析 185 0 Q$ c* { s9 E- v" t
5.1 低温合金概说 185 ) s9 V+ `! ?- L2 \% r
5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析 187 % L+ j* I* C& O% Q* j8 `2 o# z
5.2.1 相结构与韧脆转变温度 187 ( ~6 ?- d6 N( \, {% C& D) F& w
5.2.2 影响韧脆转变温度的因素 189
) P2 e0 G5 _) t1 j; a9 Y. c/ v& Z5.2.3 bcc结构低温钢的设计 194 2 R" H% D1 T+ f: e0 q
5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计 196
! ?6 t" ?0 J9 w8 n5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征 196 0 A- p7 r' R2 h5 P3 O9 U
5.3.2 Ni-Cr合金化 197
0 p* v+ m4 r" Q' w7 o" a* V5.3.3 单纯Mn合金化 197
[/ w( ^0 Q- k5.3.4 Mn-Cr合金化 198 8 `- e8 G" @3 x: l0 |
5.3.5 Mn-Al合金化 201 3 m1 e- t9 V: Q0 G6 ]2 X, A
5.4 奇异的奥氏体低温稳定性 202
+ ~! H1 o9 c. { t% Y5.5 Fe-Mn-Al系合金相图的研究 208 ) u5 U% j9 S* w6 q1 p' y/ p; n
5.5.1 Fe-Mn-Al系合金相图的研究概况 208 - t' J# D0 m4 a; n. H; z0 f
5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法 211
) y% }2 R: L1 K2 z) g! V* S5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果 215 1 O! \7 \9 K# V5 w8 f. i5 c j
5.5.4 Fe-Mn-Al系合金相图研究的最新进展 228 - [, R4 y: v, x C' x' k
5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析 231 # C% m8 k+ F. s/ Z/ V1 A& g
参考文献 233
9 }$ E, B* O( g/ l8 v+ P0 {1 X* o, G% {) d/ _: c
6 钛基合金的热力学解析 235 , O0 O7 |6 n+ H ^% R# W3 `0 A5 n N) e
6.1 基础系统相图 236
* x& Z' s. b7 k8 s6 }6.1.1 Ti-Al系二元相图 236 0 A2 j- B; t6 G/ I/ C/ i
6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图 241
- I1 k9 W; c; ^4 K/ q8 j+ N* R0 {: j& N6.1.3 其它元素相平衡的影响 243
/ T' T$ I! d1 d% w6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图 243
- Z/ S0 b/ b( y4 H6.1.5 Ti-Al-V系三元相图 244 5 C" b- r3 ^6 Z) i
6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图 249
8 \1 ?7 u5 V1 S% \) h* ]! g6.2 纯钛的相变自由能 250
! O) R. X2 r9 r6.3 钛合金的相稳定化参数 253
% p: N7 l- v+ g0 e e+ j5 P) U6.3.1 Ti基固溶体间的相平衡 253
+ |' [5 _ a# u2 w0 ~6.3.2 Ti基二元合金的相稳定化参数 255
* v% V4 B6 Z, i* [/ i6.4 钛合金的T0线与T0面 258
g' }+ f2 [7 l7 R4 C0 Q, V7 ~6.4.1 二元系的T0线 258
3 P, n J* D4 @% a7 D6.4.2 铝当量和钼当量 259 3 @2 B! F9 V! G: m2 E7 f# a: R5 x5 @
6.4.3 多元系中的T0面 262 & W9 [3 z: k- o; ]7 n/ X; D
6.5 钛合金的马氏体转变温度 263
: C" f s' m( `0 _8 U2 L6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变 263
% ?& M- o& k# Y3 z, Z6.5.2 马氏体转变开始温度 265 + `4 ^7 e+ G, ^' N: G
6.6 钛合金中微量元素作用的热力学解析 269 ^0 k1 |6 g# R5 D/ l" b- H
6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与a/r相稳定化参数 269 % @$ g( f0 Z8 {6 A. K" }4 @; s, k
6.6.2 Ti-Al-H系的a/r相变温度 271 $ w1 H4 j0 q. a; ^1 R* `0 P) `2 ]
6.6.3 Ti合金中化合物相的基本特征 274 & S Q# l, i. b
6.6.4 Ti合金中化合物相的溶解度 275
# ]$ V- b1 x9 ^* j" |' f; Y5 i6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测 277
r9 c9 h! G) Y# A/ Q# w# Q9 e6.7.1 Ti-X-Y三元系富钛角预测的意义 277 4 \! J5 E1 _' U/ v q
6.7.2 Ti-X-Y三元系富钛角预测的依据 279 ; L& M7 `9 w4 K2 H: H O
6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性 281 . Z+ T8 ~; \! g# K& x+ ^4 l* w
参考文献 282 * V8 X( _: [# ^. E5 `6 L3 N* d
6 N& u- T# F' v4 D0 e: j& ]
7 Ti-Al系金属间化合物的相平衡热力学 285
8 z, i3 `6 o& N/ [7.1 几种Ti-Al金属间化合物及其合金化 285 ) r. B+ ] @4 h+ i
7.2 Ti-Al二元系的热力学分析 287
" R% ]8 J4 x* a/ s# f% j1 {. G) f7.2.1 Ti-Al二元相图的热力学分析 287
2 j3 @. H0 H1 k8 H7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识 292
" a7 r$ s. Q* H$ X- V5 h0 t6 f* ~7.2.3 Ti-Al系a/r相平衡的热力学 295
8 \4 U. c) K( R. t: A4 c7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析 297
8 h8 A" i0 C' Z- \+ @7.3.1 Ti-Al-X三元系的a/r相平衡 297
5 x' R; U8 U* b4 i7.3.2 第三组元X的相稳定化参数 298
$ P2 Q8 p4 R* ?, d; S4 M7.3.3 微量第三组元X对a/r相平衡的影响 299 $ ^4 m" N. `$ f; w+ v" C
7.4 Ti-Al-X三元系相平衡的实验测定 301 6 O3 ^8 G* B* L1 f E
7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定 301 5 ]/ a5 b2 j" o2 P: d
7.4.2 Ti-Al-Nb三元系a/r其它温度相平衡的实验测定 306
5 h# J4 P) D+ T7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定 307
: {0 O* b0 g. e2 _4 {/ n5 P7.4.4 Ti-Al-X三元系a/r相平衡实验规律分析 311
; D. P0 W# ~! E/ K" I7.5 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡 314 * h2 W3 i x |5 ]: v% b0 x' u
7.5.1 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡研究方法 314 8 G4 @- q. T8 n& @7 c* w' b
7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的a/r相平衡 318
: i0 K+ z# R- P6 w7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的a/r相平衡 320
* I5 I% G: T1 `) `( z7 A7.5.4 Ti-Al-Si-Nb四元系的a/r相平衡 323
! P% X$ P2 l/ ^- p7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的a/r相平衡 325 1 M$ q4 g7 B& \1 G
7.5.6 Ti-Al-Cr-Nb四元系的a/r相平衡 325
* U# y+ T! H# ^4 l- }/ Z7 K7.6 Ti-Al系的相变与粗化转变 327 * v$ |/ Y& ^0 }4 A9 A
7.6.1 1120℃相变的性质 327 4 m# _5 B: o; U/ U: m
7.6.2 相的形态与形成机制 330
3 v$ _. m+ e. E4 F( @7.6.3 片层组织的粗化 332
; k2 h/ w1 ?2 }2 f6 L l/ Y3 q" Q' x参考文献 341 ! B" N* g# Y# l0 U. G
/ Q4 w3 L2 b _: i8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学 344
0 n5 H" t! `0 Q/ z- B: O! |6 S8.1 宽滞后形状记忆合金概说 344
* v$ \- R6 O! G8.1.1 增大相变温度滞后的意义 345 : ~" I( `% W( [! n4 c9 C. x# v
8.1.2 增大相变温度滞后的热力学原理 348
6 @. {+ _ y2 U. Z! z3 u8.2 Ti-Ni-Nb三元系相平衡的实验测定 355
2 ]9 J+ p% s( m v8.2.1 Ti-Ni-Nb三元相平衡的扩散偶法研究 355
+ E# m: y1 g+ M/ O& I9 ]5 i' s8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作 358
; C3 f6 Q- e6 w8 }8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析 361 4 N$ C8 ]+ K9 d) j
8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示 378 2 e* Z- s2 \5 [, L1 m
8.3 Ti-Ni-Nb三元相平衡研究的发展 380
3 d! X1 o3 n4 u8 D2 ~8.4 TiNiNb合金马氏体相变的热力学解析 386 ( F8 q1 T- Y4 D
8.4.1 TiNiNb合金的热容 387 5 K, D; M. r b5 p$ |! ?. A
8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析 390 9 L5 }" i( G1 a* \# t
8.5 TiNiNb合金的相组成与结构 392 7 ^. v# m* S7 o/ S9 }% y* V
8.6 TiNiNb合金的相变温度滞后、应变恢复率与组织 396
) c3 Q, r' @& L. J s& }参考文献 400
2 u5 L+ K' W4 ?" P6 L b
5 j/ F9 y2 E, E4 x& d9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学 403 9 q' b- G' y3 ~) E, s
9.1 CDC处理概说 403 : Z6 \+ W3 f8 ?3 z5 ~& V6 a
9.1.1 关于碳化物形成能力 403
" r& J: V7 _7 Z9.1.2 CDC处理的基本原理 405 ! ^4 Q5 V# W. y* L7 i6 r. p' m9 a4 @
9.1.3 CDC处理的类型 409 ! r# {2 S# K+ Y' e# N. o( h
9.2 CDC处理组织与性能的主要问题 412 / x: x6 i+ y) y* H0 G: G
9.3 CDC处理的热力学——碳势设计 418 ( Q, N8 S) ]" L f
9.3.1 等碳活度线 418
' Q+ m7 i! F3 D" N( W9.3.2 合理碳势范围的设计 421 8 z. k7 y) j4 ^6 r
9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤 422 " x: X* {: K( R. J
9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤 423 3 q. T$ p/ |/ }! W# q: x
9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤 424 6 @" w$ h' l* h$ _$ g3 M
9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计 425
- {: y; p' x, h9.4 双层材料的CDC处理 433
3 ], c: O9 T& T1 D' |* B( Y9.4.1 CDC处理的双层材料 434
' w' j; n) p1 e4 p9.4.2 双层材料CDC处理组织 437
6 {- l" E- m5 }% b. E. w6 W9.4.3 双层材料CDC处理后的性能 439
' l- n- y* z, p# N- I2 Y9 l9.5 几组重要的Fe-C-X系相图 441 2 O3 U1 j6 D5 ^
9.5.1 Fe-C-Cr系 441 8 h; l9 D L+ K# {1 F! a* Z+ Q
9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系 444
. b' @: H: t4 R" u/ o9.5.3 Fe-C-V系 446 ( S+ u4 [7 m3 X2 y( _7 }' E
9.5.4 Fe-C-Ni系 447 0 r/ E0 V( ? u% G1 L3 L/ n
9.6 TD处理的热力学与动力学 448 ; W, z( M- |2 h( T
9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理 448 : j8 M" C0 W* F
9.6.2 碳化物内碳活度差的解析 450 ! F- L3 G w. q" ~7 s
9.6.3 TD处理的动力学 452 : e7 \# M2 ^1 i4 V2 D9 y& `
9.6.4 TD处理动力学的实证 454 , V- i$ k) a) j
参考文献 456 - s6 b% D- j+ Q
索引 458
- @& t2 W% F- n5 P后记 464 |
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发表于 2012-3-27 16:27:46