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材料设计的热力学解析 [精装] ~ 郝士明 (作者) 7 `( I; z8 O" \2 ~2 A6 `
" j6 R4 X" i" M8 C! K( a 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
8 L$ G: y8 f( j
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。
2 j( M O7 b% c! ]: O3 O$ M7 [5 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。 3 k% p( {( N0 t: ]5 m4 ?) s( ]
《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。 ! Q4 j8 o; N* H2 s5 k3 q
& b0 _8 H5 C1 y. o
. i4 f$ E4 x7 h! S% k3 l& e5 u目录序言 叶恒强 & ]. u* z9 C2 t; I. ~6 z
前言
3 W$ G& r1 T, N1 绪论 1
# d5 i9 J; {$ N8 O8 B' e. b1 t1.1 合金设计与材料设计 1 9 z- R/ |* W$ M3 A& j; u
1.2 材料设计的进步 2
# Y! ~) P: \& l参考文献 8 : `, q' b4 C* b4 h' ?
' ^8 E* \. w+ W
2 永磁材料设计的热力学解析 10 - V$ `" D" L$ N1 L. O! @. g2 r" F
2.1 永磁材料概说 10 9 D% |: X0 {, K# w3 X% ~
2.2 两相分离型金属永磁材料的组织设计 12 3 i( e- ` i9 R, |! E9 v# u
2.2.1 决定矫顽力的主要因素 12
& t' y3 E5 q1 a+ x* {$ K; [+ j2.2.2 合金设计的组织要素 16 4 |7 ?6 j+ h0 \2 U7 B' O
2.2.3 合金设计与失稳分解 20 / A; h% d# z( G y
2.2.4 永磁材料失稳分解的起源 21
2 E& d0 z. t. K" V+ y6 }2.3 两相分离型组织的热力学解析 27 ~, O$ u9 Q$ c2 g3 i% Q
2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析 27 2 o6 U# t+ O" ? ^+ |5 g- s( O
2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响 31
1 X+ {9 E* G, _6 y2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响 42 * Z& C1 x/ Z% t; l
2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析 54
7 L, G- l) g+ \+ |1 Y, T参考文献 65
7 D/ a V5 {$ Q6 G T0 X/ R9 c3 ^( o' P; p4 c2 F1 v- o. V
3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析 67
9 w# k9 J3 G& @7 @3.1 一种双相纳米材料的设计 68
8 A. _: U: H0 g: Y' s6 Y* {; w3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算 71
% g$ A* B+ |- I, p3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定 71 " ~5 Z$ ^& ]6 }* B
3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算 78
7 Y2 s& a. w& [3 I( ~: g! _3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力 81 " u- r; W5 X3 r) e
3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能 84
2 x W6 l$ W/ n) J3.3.1 等体积分数合金的组织学研究 84 ; q) O5 j1 _ p
3.3.2 等体积分数合金的失稳分解组织及其粗化 87 , R8 K9 w5 I) t1 z3 G
3.3.3 合金失稳分解的硬化效应分析 88
' K! S/ L$ N4 Q3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析 91
6 N$ D& t! d+ h; q0 s3.4 Cu-Fe-Ni合金失稳分解双相细晶组织的控制 93
! C6 V3 C" I( k9 S( K3.4.1 失稳分解组织的形态与取向控制 93
; Z5 l& d$ A+ r7 N, b3.4.2 塑性变形储能与位错密度 96 % I& U3 Z: W% q
3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化 98
d$ \* Q* J# l3.5.1 不连续粗化组织的形态特征 98
3 V: ?+ V6 G: F! G7 n9 {3.5.2 不连续粗化的动力学特征 100 ) c% a a* y" M+ e1 C
3.5.3 不连续粗化的力学性能特征 102 9 t; ^8 w. P' A) \# r6 ~0 `8 y; a/ C
3.5.4 不连续粗化的激活能 104 ! a% a4 C. Z7 V
3.5.5 等轴细晶双相组织 105 P6 K' [: W0 O- R8 ^
3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系 107 D6 d3 \' l$ x: ^' r+ F
3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶 107 p( H% ^2 M U5 u
3.6.2 细晶强化与失稳分解强化 108 . B. ~5 A9 l. a
参考文献 111 5 r3 ^, T4 T) t9 X! c* a4 F( |
+ ?# L0 u4 q% e3 z( u$ e4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题 113 ; v/ ]" M- I- [
4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度 114
/ d" g1 k% z/ z6 X( D4.1.1 纯元素在Al固溶体中的溶解度 114
4 E! z' ^0 K( O4 `. o1 i4.1.2 化合物形成元素在Al固溶体中的溶解度 115 ; ]7 ~, M$ ^0 T
4.1.3 Al固溶体的溶解度分析 118
' S1 _ S- d8 ?- G+ M0 K2 X2 n4.2 Al-M二元合金中的溶解度间隙 119
5 y& h1 V! J4 S5 y) Z) R, M; e4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙 120
1 ~( \7 U8 W; s5 n/ l4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学 123
4 W* _/ t2 E& j% j* \- K$ r L3 b4.2.3 Al-Zn系fcc固溶体的溶解度间隙 125 : U7 v: r( V8 I4 b' L. N; Q5 }$ f, `
4.2.4 Al-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 127
* O2 d. v% F& c6 i5 B, t3 ^4.2.5 Al-Ag系fcc固溶体的溶解度间隙 129
, q8 \& Z# H x- \" |4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙 130 , s& o3 i% C/ P- o* A. R8 y
4.3.1 Al-Zn-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 130
7 K1 h' X' A0 t7 ^$ c$ Q6 y4.3.2 Al-Cu-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 131 : u( l+ ^( a& |. r4 G( H: N8 a
4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙 132
- s; ?# I$ _. @5 A# R0 ~' j4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究 134 # N# R5 i1 Q5 s+ A8 m
4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法 135 & x! f* L' M ^$ ?7 |- t% X: N
4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果 137 3 |3 X( h4 e! [5 n) R, m9 |8 Z
4.4.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的热力学计算 144
# |+ }; g6 Y9 Q$ q8 a7 |& |4.4.4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计要点 148
* h; P9 o& r- [* g4.5 Al-Zn-Cu系低温区相平衡的热力学研究 149
+ H: P& O$ P5 g' q8 i1 V8 B4.5.1 Al-Zn-Cu系中的T相 150 , G3 w5 \2 T: U* N! r
4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃\低Cu侧相平衡 152 . k. ?: }* i% J0 ~- V! H
4.5.3 Al-Zn-Cu系室温低Cu侧相平衡 155 7 w* e I9 c+ D8 Y
4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题 160
5 } \4 J& S; `, X6 J6 |! C/ z4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为 160
6 M d: M2 D% }" n6 ]: I7 F Z+ z+ r: V4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响 165
5 s' c7 r. E. z* x* P# ]4.6.3 少量Cu对Al-Zn合金fcc固溶体扩散行为的影响 169
, B3 _ } P7 \8 g; h# T4.6.4 少量Cu对Al-Zn合金不连续分解的影响 173 , u- m3 G+ Z0 Q: T0 P; F- ~6 A* G( N
4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变 177 0 y- }' }; S, P+ \- f- N5 h
参考文献 183 - }3 h" R9 ]$ K/ i
5 H. U8 t6 \+ T9 m0 k" D" D) L% T
5 Fe-Mn-Al低温合金的设计与热力学解析 185
4 |8 l) f! e; r+ k8 O5.1 低温合金概说 185 5 f P2 ^% m l* h; w
5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析 187
1 M- D% ^" ^1 p; C9 f5 `5.2.1 相结构与韧脆转变温度 187 ) t; F4 h$ S/ [- o
5.2.2 影响韧脆转变温度的因素 189
8 |4 ]) c! C; m: f2 {+ A$ M5.2.3 bcc结构低温钢的设计 194
/ w: O9 A+ o8 N9 I, m5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计 196
) L f- y" R2 V+ d( ^5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征 196 . O) [: {( \, U- ]0 X" ?9 [ `. S
5.3.2 Ni-Cr合金化 197
) S9 H3 w& e) x4 b' q; T3 F5.3.3 单纯Mn合金化 197 6 |8 O. m# M: B0 B# N4 e- x8 w, V% x
5.3.4 Mn-Cr合金化 198 3 [' G' J. V1 W' o, V# ~6 ?+ I
5.3.5 Mn-Al合金化 201 ( h" F' F7 A- a) I; Q3 X7 L
5.4 奇异的奥氏体低温稳定性 202 4 h6 p( m1 E$ j/ X
5.5 Fe-Mn-Al系合金相图的研究 208 ) x& ^& k4 m5 U* R9 k. d
5.5.1 Fe-Mn-Al系合金相图的研究概况 208
. ?# @9 j: D( R2 I. r- }% M4 D$ {5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法 211 ) E6 Z$ F8 n+ i6 l; S& W( W* j1 y
5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果 215
; }! u, m. E" `, |5.5.4 Fe-Mn-Al系合金相图研究的最新进展 228 8 F* q m) f/ x
5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析 231 + G+ ?: e$ |0 [. v# S
参考文献 233
# S. J1 x4 O8 K6 ^. Q' V* V% h
% c8 ?9 x9 v% {6 钛基合金的热力学解析 235 6 b' I7 y$ M6 Z, M8 K1 _
6.1 基础系统相图 236 + B$ A. d: C; l! D4 F. p2 W. _' @
6.1.1 Ti-Al系二元相图 236 , i3 z" ?; V% e& v3 r v2 ^0 g
6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图 241 ) `! F1 ^9 b# A6 i( h
6.1.3 其它元素相平衡的影响 243
f& N6 l$ U& p `3 o( B. Y6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图 243
, Z* S" D, ?' k$ T, z/ I6.1.5 Ti-Al-V系三元相图 244 . M$ i" p7 \5 R5 A6 A, L1 j0 x
6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图 249 ; B( O. x/ V, V# ~+ b
6.2 纯钛的相变自由能 250 $ I2 k4 d( I, u2 w& H
6.3 钛合金的相稳定化参数 253 8 ]: p" O# B$ V1 O) H. s8 Y: {
6.3.1 Ti基固溶体间的相平衡 253
$ B' y8 i% b( z. F- g" Y6.3.2 Ti基二元合金的相稳定化参数 255 0 B. z/ N2 d" }& N2 n) K
6.4 钛合金的T0线与T0面 258 ' F5 |! r) ?: F5 p+ i2 H
6.4.1 二元系的T0线 258 " x: d9 }, X. B
6.4.2 铝当量和钼当量 259
6 x( w: |1 }; {, x4 w6.4.3 多元系中的T0面 262
2 v5 L6 T$ K! u0 p F' X6.5 钛合金的马氏体转变温度 263 " e4 }+ V2 e6 l1 G! ?0 j
6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变 263 5 m& ~0 K9 r9 s% L' Z: B# h
6.5.2 马氏体转变开始温度 265 ) i' O$ r; d6 }. x' \' Q6 {4 l
6.6 钛合金中微量元素作用的热力学解析 269 2 \+ F; J; _. @- j5 G
6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与a/r相稳定化参数 269 4 Q2 l Z, H8 u# f
6.6.2 Ti-Al-H系的a/r相变温度 271
# \) `) `+ H, r' }( S" _6.6.3 Ti合金中化合物相的基本特征 274
1 D3 `8 s3 J, ~6 r- T% L+ b! f6.6.4 Ti合金中化合物相的溶解度 275
/ N0 o d8 V" a. a5 ^2 {6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测 277 + R: c# ~) X; ]& j+ I( N8 p) @
6.7.1 Ti-X-Y三元系富钛角预测的意义 277 * F6 Q" M9 ?$ J/ h# ]9 o
6.7.2 Ti-X-Y三元系富钛角预测的依据 279 0 t" m6 J) G9 z5 v; i7 n
6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性 281 ! O, }% g+ V: t3 O
参考文献 282
7 w: v+ b' c7 I: O1 p* S( o* x: }# O2 h N0 Q, U2 e
7 Ti-Al系金属间化合物的相平衡热力学 285
# t" U' ?- D+ b' P! H8 q' M7.1 几种Ti-Al金属间化合物及其合金化 285 3 D2 h. n8 ^& i3 N# n
7.2 Ti-Al二元系的热力学分析 287 4 Q* x( a* D( q, @9 P7 G1 w' U+ E" z
7.2.1 Ti-Al二元相图的热力学分析 287 8 ^4 f# ~- H5 B/ _0 `
7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识 292
2 f% B: G6 A! q+ t4 T( {7.2.3 Ti-Al系a/r相平衡的热力学 295 - y$ `+ I) V4 C' L7 w: X% x" ?# f1 d
7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析 297
) E# X7 F* b- I: U& ?. d, w8 {+ `7.3.1 Ti-Al-X三元系的a/r相平衡 297 + V5 Q! F" y+ y0 Q6 a7 x/ l
7.3.2 第三组元X的相稳定化参数 298 3 q: _; ]3 T% s. B5 N8 d! t4 G
7.3.3 微量第三组元X对a/r相平衡的影响 299
/ y- O+ Z8 C" n3 S7.4 Ti-Al-X三元系相平衡的实验测定 301
o) n$ B. g1 U7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定 301 2 E6 n3 u8 W C. |
7.4.2 Ti-Al-Nb三元系a/r其它温度相平衡的实验测定 306
9 u& ?7 F" \+ l$ l$ X7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定 307
$ m4 M6 q3 l* S9 S7.4.4 Ti-Al-X三元系a/r相平衡实验规律分析 311
}. v1 \' p; I; B3 E7.5 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡 314 2 Y& @& p# ~/ W, l8 }: w
7.5.1 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡研究方法 314 ' a' L# g W8 B# ~' C
7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的a/r相平衡 318
[3 ~- d/ [( \2 v7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的a/r相平衡 320
2 l+ W F; p. H7 {/ N% w* b7.5.4 Ti-Al-Si-Nb四元系的a/r相平衡 323
! p! s. [* `$ a2 I9 L \& I7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的a/r相平衡 325 / z: e( g0 l6 g: }+ ^) S; |- b
7.5.6 Ti-Al-Cr-Nb四元系的a/r相平衡 325 7 O2 e! {5 F* e' ?- b! o' E
7.6 Ti-Al系的相变与粗化转变 327 ) f5 g1 ^+ V* Y6 g
7.6.1 1120℃相变的性质 327
' Y$ y( ]3 L! Q0 V( \7.6.2 相的形态与形成机制 330 * ~9 z: g8 s' r
7.6.3 片层组织的粗化 332 5 N+ k& [2 \! w
参考文献 341 2 r: D7 k& \' D, J
8 T4 k$ Q8 \; r9 @
8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学 344 - g% c6 }' M9 Q( i
8.1 宽滞后形状记忆合金概说 344
! M6 C6 w% R2 N: i8.1.1 增大相变温度滞后的意义 345 0 ? E! D3 A( }
8.1.2 增大相变温度滞后的热力学原理 348
: u$ i% o) c3 q* Q8.2 Ti-Ni-Nb三元系相平衡的实验测定 355
8 c* f; o: B" Y' \0 g) r2 m8.2.1 Ti-Ni-Nb三元相平衡的扩散偶法研究 355 " V' @; E! [1 d6 S& _/ R! T; L
8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作 358 8 L. A ], {! o5 U
8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析 361
. c% ?3 |, |% {0 P8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示 378
% w( j9 ^. F3 H* M7 _3 H8.3 Ti-Ni-Nb三元相平衡研究的发展 380
v! A4 c3 H$ q8.4 TiNiNb合金马氏体相变的热力学解析 386 ( v. k7 J: F0 _0 b' j# K- d
8.4.1 TiNiNb合金的热容 387
0 | }6 I: C4 p3 U8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析 390
. M6 ~. ?9 Y6 ]" J8.5 TiNiNb合金的相组成与结构 392
5 `5 t9 _/ m0 x; Y I8.6 TiNiNb合金的相变温度滞后、应变恢复率与组织 396
4 F5 W4 C. J% R! g& c G+ N/ r参考文献 400 3 P' \) I* }4 c5 `! q6 j
# }( M# E0 J# j( [/ K4 U& M9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学 403
( H7 j3 e3 u. ^8 y1 x9.1 CDC处理概说 403
s4 S( g0 q( l/ |9 f6 r9.1.1 关于碳化物形成能力 403
# \7 e& i+ G4 z! y/ R9.1.2 CDC处理的基本原理 405
+ i9 ?$ M% N% U4 b/ B+ z9 j1 D5 _9.1.3 CDC处理的类型 409 : F+ O: w: G. Q; |! I) v4 x
9.2 CDC处理组织与性能的主要问题 412
& C% e4 q f2 Z# E+ `$ U! r9.3 CDC处理的热力学——碳势设计 418
V0 y1 q3 }& k4 @& L9.3.1 等碳活度线 418 + s1 i' q: K) F% Y) D0 P7 ~
9.3.2 合理碳势范围的设计 421
# B: h# T4 ~* l9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤 422
6 H1 L1 L, P4 d* z2 k2 e9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤 423 + g8 g: ?' c* J$ Z a
9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤 424 6 r! C' e: h9 O
9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计 425 . @( B6 p1 V" r& K
9.4 双层材料的CDC处理 433
' R6 n3 N: s" i, A2 y( {' T9.4.1 CDC处理的双层材料 434 w) p& M& f- h( d4 ~1 e* c
9.4.2 双层材料CDC处理组织 437
J3 H: t7 ?+ w0 H: t9.4.3 双层材料CDC处理后的性能 439
) P1 H( ?; e l) z8 T1 {3 S9.5 几组重要的Fe-C-X系相图 441
3 x* @$ l( S5 v1 ?( f9.5.1 Fe-C-Cr系 441
& L2 z! B! E0 L9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系 444
' _" s" a: |1 F! r2 q0 X9.5.3 Fe-C-V系 446 y1 ~' M. |3 |! b. e
9.5.4 Fe-C-Ni系 447 ) h* a& q, P) L
9.6 TD处理的热力学与动力学 448 / g0 _3 n9 E% u" T: j
9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理 448
( ?) q0 B, x/ ]7 x; Z( j4 G9.6.2 碳化物内碳活度差的解析 450
( k9 i$ J) J" P, O, F9.6.3 TD处理的动力学 452
+ j' G2 _1 {/ h2 y. o9 O9.6.4 TD处理动力学的实证 454 # [ ?8 w$ f& j' |
参考文献 456
, F' O* A7 ^6 H9 q' q8 v索引 458
2 J8 e- i. ^# n9 p- F1 {8 T& v后记 464 |
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发表于 2012-3-27 16:27:46