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材料设计的热力学解析 [精装] ~ 郝士明 (作者) ) Y2 E+ j' E4 m
! ?* k1 H: `2 x9 O 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
# I4 Q9 @3 _5 d
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。 / P' c7 E6 i/ D# W; ~( F" z
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 }4 j( Y6 p r5 ^$ | 《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。
; Y% q# v# s1 h8 S1 {2 r* F4 K# ]2 ^4 h# K
; S* `( G" t* Z7 X4 h+ \6 M3 H
目录序言 叶恒强 ; q* W6 Y8 n; I. t
前言
; G7 }! J' k0 L w" j: H1 绪论 1 n3 q: H( w7 _$ A3 g- \
1.1 合金设计与材料设计 1
9 n/ Z! {2 b: D$ j1.2 材料设计的进步 2 ! j) T5 S$ h/ \
参考文献 8 $ b8 b' i. O/ U% ^
$ s. ^7 i, r. {
2 永磁材料设计的热力学解析 10
5 s/ m K) E5 ]/ Y2 `2.1 永磁材料概说 10 # i# H2 H9 z' e- R$ B' e# G
2.2 两相分离型金属永磁材料的组织设计 12 ! c4 K* O7 t6 |" V
2.2.1 决定矫顽力的主要因素 12
, \ @* N' U5 d8 k! v6 P2.2.2 合金设计的组织要素 16
$ P6 h+ e' X0 x9 g2.2.3 合金设计与失稳分解 20 1 A; j+ t; t4 G, N5 s
2.2.4 永磁材料失稳分解的起源 21 / j9 S" g8 M+ \- L5 ]5 O, u( X
2.3 两相分离型组织的热力学解析 27
- E2 V$ I# v- q( k; ^4 {2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析 27
; } r$ _1 o$ ?8 m) F2 w2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响 31 ) T+ w7 S* z8 t3 g2 i
2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响 42
* S5 S3 t8 ]4 A4 r8 y2 _. `2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析 54 . R/ u, D9 F5 A, y
参考文献 65
4 F V/ Z: s: I' d* H
* l$ r; h5 b9 V! z% I/ ^, r$ m" k0 u3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析 67
2 l0 N. Q# e8 u b6 f3.1 一种双相纳米材料的设计 68
9 \( s) K; s- E% @1 W0 [& _3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算 71
; v4 p2 [( L$ S1 w6 s3 {5 c( Z3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定 71
+ M6 d6 V- V7 d7 t3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算 78
3 W4 W+ z8 m5 j R ^" y9 h) h3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力 81 + |! o$ k) O7 O$ f8 ?
3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能 84 5 K3 k" [. b, c! D
3.3.1 等体积分数合金的组织学研究 84 7 o2 X6 b! S9 ]9 b1 M* p
3.3.2 等体积分数合金的失稳分解组织及其粗化 87 1 w9 [2 `6 r% f% K
3.3.3 合金失稳分解的硬化效应分析 88 . m, @4 H& ~2 D0 C) N# Q1 S
3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析 91 2 t( U2 h) d5 r- X9 g
3.4 Cu-Fe-Ni合金失稳分解双相细晶组织的控制 93 ' I- J/ w; j1 ?& h
3.4.1 失稳分解组织的形态与取向控制 93
3 O5 @. X8 L4 ^1 }6 j. \3.4.2 塑性变形储能与位错密度 96 / g! k% |: A* k( i2 z8 x2 R
3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化 98
' V1 j* A) t! C* O) P3.5.1 不连续粗化组织的形态特征 98 , F, l& `+ _# o7 u2 ~' h% I3 |
3.5.2 不连续粗化的动力学特征 100
& X9 R& u" f- C9 ^, @# j3.5.3 不连续粗化的力学性能特征 102 5 q4 t) E9 n5 I1 C
3.5.4 不连续粗化的激活能 104
+ y2 G2 Y# E7 ^0 d8 @5 \3.5.5 等轴细晶双相组织 105
. ? x* I/ g; b3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系 107 / U# ?/ D1 E& X, i. J0 A! k
3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶 107
2 o6 d l7 t* ?, W3.6.2 细晶强化与失稳分解强化 108
8 m" v6 D* ^ l! U参考文献 111 - r* \1 P( o* P9 \, F
( N# s! U/ p- y; V2 Z2 W' c" ]4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题 113 g( T0 t( C8 Z) h
4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度 114 $ a( U: Q* Y* b2 W
4.1.1 纯元素在Al固溶体中的溶解度 114
6 n/ `2 y' s C7 Y4.1.2 化合物形成元素在Al固溶体中的溶解度 115
4 t. i/ G& r3 B0 A7 K2 D& J4.1.3 Al固溶体的溶解度分析 118 9 {: G9 N9 E2 _' Y! ^$ T7 d! J/ }
4.2 Al-M二元合金中的溶解度间隙 119
6 O9 s, i* K; N4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙 120
7 K- Y! s6 M! w Y) |& z6 ~4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学 123 3 j$ i" O- T; H! w) }- i% I l3 }
4.2.3 Al-Zn系fcc固溶体的溶解度间隙 125 9 ] `: w2 g( v- h7 m' M4 w
4.2.4 Al-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 127
6 `) e; E1 F8 w1 U7 K& a4.2.5 Al-Ag系fcc固溶体的溶解度间隙 129 ( V* U" M/ X- W( f1 ]
4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙 130
4 k" l# N5 h5 U" e3 a1 ~% R' X4.3.1 Al-Zn-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 130
' y7 \4 r7 \! f4.3.2 Al-Cu-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 131 ) B/ ~- @; w/ g: @: t# |0 S" \. u
4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙 132
( A5 B# o3 O! W4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究 134
4 H. F6 c! M' N0 |: u7 `4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法 135
+ K; v2 X; m; R& f# U4 c4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果 137 4 w/ r8 p" R6 u! C: _& y: C
4.4.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的热力学计算 144
`, v+ E" A) w- e9 f4.4.4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计要点 148 $ Q- E4 z$ n p
4.5 Al-Zn-Cu系低温区相平衡的热力学研究 149 5 U6 j$ p1 W9 n- n) m P- O
4.5.1 Al-Zn-Cu系中的T相 150
2 ~$ C d& n4 `% a! V8 |4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃\低Cu侧相平衡 152 . M, B* }/ t8 n/ w7 w/ o
4.5.3 Al-Zn-Cu系室温低Cu侧相平衡 155
' ]% a9 m4 J" R! \3 b4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题 160 6 ~4 g1 y% M- {- v; P- t- y8 X! ^
4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为 160
3 M- N, S9 h3 Y5 r1 ~- F0 o4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响 165
2 f9 k/ g2 H+ A0 b/ s5 X- ]3 W8 V4.6.3 少量Cu对Al-Zn合金fcc固溶体扩散行为的影响 169 8 j7 D" j @4 t+ f6 w
4.6.4 少量Cu对Al-Zn合金不连续分解的影响 173
2 V" [0 P6 H( q% i2 a9 i2 G! k7 e2 i4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变 177
U9 [! ^& D6 Y ]参考文献 183 4 H% k% }2 K! ~' B6 t) T p* g& B
- }# Y/ ?0 d0 e* Z5 Fe-Mn-Al低温合金的设计与热力学解析 185 7 x; H0 b8 D6 ^0 e* v; I; j: v
5.1 低温合金概说 185 5 `/ j, k9 y- g9 V' z, f9 P0 C
5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析 187
; z% ]) O1 g9 Q. W* x ^5.2.1 相结构与韧脆转变温度 187 4 N3 ?2 L# I/ X, Q( F- l/ ?, ]6 X* }' x
5.2.2 影响韧脆转变温度的因素 189
: }6 }" u" _, H+ P3 B5.2.3 bcc结构低温钢的设计 194
+ D C+ }5 [8 p5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计 196 ! U$ f+ u0 V/ s" L j' e
5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征 196 ! L3 B/ T }6 [8 e& V. O: D; U
5.3.2 Ni-Cr合金化 197
# D8 F; G4 t' K& U5.3.3 单纯Mn合金化 197 l- l. |7 Z1 l6 R- y' V
5.3.4 Mn-Cr合金化 198
5 _5 N S, o0 q* Q1 ?) a1 y5.3.5 Mn-Al合金化 201 $ `! Z1 O$ n8 V7 E; {2 u
5.4 奇异的奥氏体低温稳定性 202
" A4 j7 A5 F$ S6 u8 R- t+ y5.5 Fe-Mn-Al系合金相图的研究 208 2 p8 ]# k5 |' O @+ ?0 V- ?
5.5.1 Fe-Mn-Al系合金相图的研究概况 208
. {$ L8 v; Y+ U; H; T+ x# q. \5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法 211
3 Y+ Y) \3 b x9 G; F5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果 215
' t3 ~/ P7 F+ Q& ~$ `$ h4 \, O' j0 V5.5.4 Fe-Mn-Al系合金相图研究的最新进展 228 8 c9 ]# d' X4 l( O$ [
5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析 231 - N, q5 c. ?6 x# A
参考文献 233 2 R! v: j' z; P* O
) H* i( ~( ~) T c6 钛基合金的热力学解析 235
3 Y1 G" N8 x; J m6.1 基础系统相图 236
, N# }5 K2 [& ?5 H# d7 m6.1.1 Ti-Al系二元相图 236 & e: [; l" g5 a k! L
6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图 241 ) c2 z. u6 `! L7 T$ a
6.1.3 其它元素相平衡的影响 243 9 _( N4 y5 o/ D+ d% g
6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图 243
% M( y5 W/ \* b" K# O$ Q6.1.5 Ti-Al-V系三元相图 244
8 B, M; H5 l3 L- t# U$ _( Y: q6 U6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图 249 ! n' I$ f7 V& Y7 B5 S3 E) _
6.2 纯钛的相变自由能 250
! B" ~( _' K6 y E$ \* m7 t6.3 钛合金的相稳定化参数 253 & B$ [2 f' I3 I& e3 `# x3 T& _! a
6.3.1 Ti基固溶体间的相平衡 253 j/ I. h+ {% c/ E( E. n
6.3.2 Ti基二元合金的相稳定化参数 255
X( L& z8 }2 G/ B. I6.4 钛合金的T0线与T0面 258
* C9 T `9 U" K5 o# o: f3 h6.4.1 二元系的T0线 258
9 L5 Y& s0 Z" Z" g& w6.4.2 铝当量和钼当量 259 9 K( C2 U. ?+ A2 {1 V% e( Z: D
6.4.3 多元系中的T0面 262
/ n5 T4 F: y' \1 T+ Y. U+ q3 M6.5 钛合金的马氏体转变温度 263 + K! O2 t+ B( W$ [" {8 M' I+ Z6 o
6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变 263
+ e' P7 ~" Y% X6 f' S/ U0 _6.5.2 马氏体转变开始温度 265 % d- R. e R7 v
6.6 钛合金中微量元素作用的热力学解析 269
, ]! W# k- Z- {0 t1 q/ F6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与a/r相稳定化参数 269
# J9 I( [" L6 F9 H0 r# V! t6.6.2 Ti-Al-H系的a/r相变温度 271 7 K4 n0 q/ s) m D/ |
6.6.3 Ti合金中化合物相的基本特征 274 ( f1 A; p7 G( p, O
6.6.4 Ti合金中化合物相的溶解度 275
9 @2 _8 X9 A4 X2 `. ~8 d6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测 277
2 A1 s+ I& M# Y6.7.1 Ti-X-Y三元系富钛角预测的意义 277
2 W! r' X1 w) p9 M/ O' @- `% |4 Y6.7.2 Ti-X-Y三元系富钛角预测的依据 279 ' o% U! b" t( K! @3 v# M1 g/ i$ o
6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性 281 2 o) B- G8 ?/ C3 J2 h
参考文献 282
5 W4 z6 g) ^8 l1 g2 ^- ]1 U2 }; K, ?4 U. l; j) ~9 b
7 Ti-Al系金属间化合物的相平衡热力学 285
$ A2 X7 K, b+ h! E! l! _3 s; G0 u7.1 几种Ti-Al金属间化合物及其合金化 285 , x1 A2 P0 W! \; [$ p! _
7.2 Ti-Al二元系的热力学分析 287
& U# p' A2 R$ S" O# i! ~7.2.1 Ti-Al二元相图的热力学分析 287 & c! z2 K" [! e' q2 M, q
7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识 292 # |' N* Y& O" V
7.2.3 Ti-Al系a/r相平衡的热力学 295 3 i2 @0 V! T6 D" b0 d
7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析 297 & V$ Q2 t/ R p; c
7.3.1 Ti-Al-X三元系的a/r相平衡 297
7 g. q( m! ~1 P9 e( F7.3.2 第三组元X的相稳定化参数 298
( v( M, Q$ s! X; k1 }, F7 d5 s7.3.3 微量第三组元X对a/r相平衡的影响 299 & l1 @1 e' V9 x& A
7.4 Ti-Al-X三元系相平衡的实验测定 301
9 ?% B8 \8 e6 r& i. K8 O7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定 301
1 ]3 W, a, }4 v/ \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 H( v, b' o7 \7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定 307 6 P- w: Q8 Y; S0 O/ M
7.4.4 Ti-Al-X三元系a/r相平衡实验规律分析 311
; U* l- _# u/ X f2 T8 x3 D7.5 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡 314 - ^/ l& @2 V8 W2 A; @) g8 p
7.5.1 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡研究方法 314
2 m0 \/ l/ D/ m3 G, Z* v0 m/ A7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的a/r相平衡 318
$ [: y+ C. L- n. `+ B5 ?7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的a/r相平衡 320
, p8 E5 y$ }1 L7.5.4 Ti-Al-Si-Nb四元系的a/r相平衡 323
m% S2 b/ a% Q8 F7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的a/r相平衡 325 8 q, U: k6 |) i/ u _ Q0 ^
7.5.6 Ti-Al-Cr-Nb四元系的a/r相平衡 325
+ i/ n0 W0 ?, S M6 H& O4 B. |7.6 Ti-Al系的相变与粗化转变 327 : [1 |; I8 q. m; f) j# {) m
7.6.1 1120℃相变的性质 327
4 I5 O3 m$ |9 A" K) l7.6.2 相的形态与形成机制 330
% W* |1 k( d5 V7.6.3 片层组织的粗化 332
/ `! o* r2 e/ e3 L+ n$ `参考文献 341 7 {& @ v% ^- |8 ?1 n% Z
: Q$ s" r5 }$ V( [1 L" g, f
8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学 344 + Q; z1 J; {8 B. @, k, C
8.1 宽滞后形状记忆合金概说 344 / M: N3 p) X% Z5 [
8.1.1 增大相变温度滞后的意义 345
f. y4 v( n6 X7 I' P! U8.1.2 增大相变温度滞后的热力学原理 348
* d2 L V% u( E. _$ L+ a8.2 Ti-Ni-Nb三元系相平衡的实验测定 355
- s, R" B% q8 w+ A8.2.1 Ti-Ni-Nb三元相平衡的扩散偶法研究 355
9 U( b, `- K7 K# J8 j8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作 358 - q- N( j: X5 ]8 \' o# d
8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析 361 ; H$ L4 q! K% l# f
8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示 378 * r% l1 F: X$ M* ?- ^8 N6 w
8.3 Ti-Ni-Nb三元相平衡研究的发展 380
- d: I7 L# r7 y- ?8.4 TiNiNb合金马氏体相变的热力学解析 386 0 y8 U+ l' W C% c5 {6 h% V0 [
8.4.1 TiNiNb合金的热容 387
8 a: l4 D4 r+ w% Z. U2 q8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析 390 9 q. q$ e( ?- X
8.5 TiNiNb合金的相组成与结构 392 / `5 k2 C7 b3 }" o
8.6 TiNiNb合金的相变温度滞后、应变恢复率与组织 396 % {" Y9 z: X* Y' W' L3 R7 I2 i
参考文献 400
( z) U/ Z+ F9 _& I: t
$ U" ]0 I' ~: K# ^8 i9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学 403
# Y: h) Q2 X. n3 n, Z9.1 CDC处理概说 403 : p. E( H$ e9 l. S# B
9.1.1 关于碳化物形成能力 403
8 R, O- W! g$ J" i5 @2 c3 d9.1.2 CDC处理的基本原理 405
! ?! I4 d+ c* ]/ h/ D9.1.3 CDC处理的类型 409 ! R9 N8 I3 l) G* @
9.2 CDC处理组织与性能的主要问题 412 % @0 N: `4 Z$ m$ L) P* u
9.3 CDC处理的热力学——碳势设计 418
/ E% P( ~' s8 Z2 J4 p! M; g9.3.1 等碳活度线 418
+ }1 S- n) m: E7 v& e0 Y9.3.2 合理碳势范围的设计 421
+ c/ j4 g. E# d& R$ c9 Q9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤 422
7 i& `+ h- ^' @$ ?- y/ ]* A9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤 423
M$ ~1 ]! B3 N k9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤 424
8 u, I+ ~+ H6 ^' n* E9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计 425 : ~1 y" c' v' l4 D; p
9.4 双层材料的CDC处理 433
4 c& { y* J( ^' V9.4.1 CDC处理的双层材料 434
- a) b: @. p# @7 r9.4.2 双层材料CDC处理组织 437 0 H5 p, y% k7 D! F/ R. ]
9.4.3 双层材料CDC处理后的性能 439 & T1 f: s" R- H! C! {
9.5 几组重要的Fe-C-X系相图 441
1 v0 J8 F5 a7 F# N2 v9.5.1 Fe-C-Cr系 441
$ F5 H$ \+ I j9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系 444 $ E7 K5 G1 a9 q
9.5.3 Fe-C-V系 446
& y- l, h5 a! m; W6 k$ f9.5.4 Fe-C-Ni系 447
- O! ^/ T5 Z% R k$ M9.6 TD处理的热力学与动力学 448
+ x: w1 f/ K5 @- G9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理 448
9 `; d# i% F/ k2 n8 H8 k9.6.2 碳化物内碳活度差的解析 450 ; S! |% V$ S6 T1 S; Y6 R
9.6.3 TD处理的动力学 452 ' |9 ?# ^/ s4 i/ K9 M5 s
9.6.4 TD处理动力学的实证 454 7 |( y( S F( B& d" u! D4 a
参考文献 456 ; g+ R& r) n( p5 {
索引 458 + {+ Z0 D: g: f' a1 k
后记 464 |
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发表于 2012-3-27 16:27:46