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材料设计的热力学解析 [精装]      ~ 郝士明 (作者)
; V8 ]( o7 k. c
        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

/ l" L# {/ u5 ]7 m. z! H( Y- 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。
8 s8 h9 x% O9 @" a# `0 A7 G1 @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。
    《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。
. z0 [  ?( u; b
, c8 t% [$ z+ u
7 t& {: N, p' N, B& n( e目录序言 叶恒强
前言
$ C1 V8 U& R! i1 绪论 1
1.1 合金设计与材料设计 1
: R9 m4 h4 z& s3 q$ n( @, _1.2 材料设计的进步 2
参考文献 8

2 永磁材料设计的热力学解析 10
2.1 永磁材料概说 10
: h5 f+ e3 M( T1 |) Y/ l: I2.2 两相分离型金属永磁材料的组织设计 12
2.2.1 决定矫顽力的主要因素 12
0 n5 @* S8 z" y* Y' ]  V2.2.2 合金设计的组织要素 16
2 y. B: {! f/ E2.2.3 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
2.3 两相分离型组织的热力学解析 27
2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析 27
2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响 31
( i" u" l2 A9 d, a& K6 {" [& O2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响 42
/ ~6 i8 L/ A; U" K2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析 54
参考文献 65
' z0 r! o$ O3 i. B8 Y
3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析 67
6 K1 Z7 m6 b8 x8 b3.1 一种双相纳米材料的设计 68
1 z/ t2 g* z7 H" b5 V0 b. z3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算 71
3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定 71
3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算 78
; U% b2 ^! j: \2 A& s* h, L; d3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力 81
7 _: n" `+ \# Z% I8 @3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能 84
' f/ C4 M& o" s. a* g, F0 a3.3.1 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
& w; ^! X: v% e" {: Q6 Z3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析 91
3.4 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
3 s7 `3 f+ z; s" h/ d3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化 98
5 U- N' x  T6 d6 y2 r9 N3.5.1 不连续粗化组织的形态特征 98
3.5.2 不连续粗化的动力学特征 100
4 d3 p3 ]3 k5 Z) B9 O3.5.3 不连续粗化的力学性能特征 102
3.5.4 不连续粗化的激活能 104
- B) i( e: |; i) }6 \! v  \, j3.5.5 等轴细晶双相组织 105
' f  d8 A+ ?1 D: W3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系 107
3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶 107
3.6.2 细晶强化与失稳分解强化 108
" {$ ^+ t. C# \1 |7 Q( r参考文献 111
( G8 l0 s3 m1 p
4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题 113
4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度 114
6 {% g# p* l: T% Y; E4.1.1 纯元素在Al固溶体中的溶解度 114
; [( j! K5 O! C: o% B" c4.1.2 化合物形成元素在Al固溶体中的溶解度 115
8 u. Z% A! j3 D+ V4.1.3 Al固溶体的溶解度分析 118
7 a: K5 y4 l7 d4 {4 v& ^+ r4.2 Al-M二元合金中的溶解度间隙 119
+ J' k% ^5 Y6 T# B+ v* N4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙 120
/ x/ D' r- H/ ^4 v1 `1 D4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学 123
+ h3 Q7 ?8 o  H2 j7 ?5 j3 f4.2.3 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
3 y$ k8 n( L+ e4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙 130
/ s  G. C' k/ ]4 _' J% |' o6 p& V) u4.3.1 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
  j8 r6 d- }6 |2 c4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙 132
4 q8 Q1 P+ ?2 Z* q4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究 134
3 A+ ^2 B' @/ E' i' ^4 i1 ]6 r4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法 135
4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果 137
* H% e% m2 Q- _0 I4.4.3 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
8 z, s" l7 t3 k0 H- p" `" ]* A4.5.1 Al-Zn-Cu系中的T相 150
4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃\低Cu侧相平衡 152
) N+ j1 \  r: X4.5.3 Al-Zn-Cu系室温低Cu侧相平衡 155
4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题 160
4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为 160
4 M! z; ~$ d" `. D, r, ?+ ^  c; s4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响 165
. s6 J' W1 C& ~. ~" E4.6.3 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
  \% H, Y% k7 c, m4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变 177
- X: q  V! m2 z1 P( j参考文献 183
8 u2 I6 U9 r) {# P, U3 A  f" r
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
3 a  M) B2 K+ l2 o- N8 ]5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析 187
5.2.1 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
; y* Z, a; k( T, w5.2.3 bcc结构低温钢的设计 194
4 |9 }6 D- A! n/ }5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计 196
; V+ C2 N/ L' J7 s6 l) i' o+ j3 A% g5.3.1 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
7 o* m) ^% X4 }$ L6 K- F; }5.3.4 Mn-Cr合金化 198
5.3.5 Mn-Al合金化 201
' U& Z8 G% f5 y9 E  Y/ V) S5.4 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
5.5.1 Fe-Mn-Al系合金相图的研究概况 208
5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法 211
5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果 215
5.5.4 Fe-Mn-Al系合金相图研究的最新进展 228
  T" K4 k8 ^0 Z8 T, ~5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析 231
参考文献 233
3 w4 z6 s; I7 Z) f0 _$ y3 y; m2 x
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
6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图 241
6.1.3 其它元素相平衡的影响 243
6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图 243
6.1.5 Ti-Al-V系三元相图 244
6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图 249
6.2 纯钛的相变自由能 250
: q, E( Z: B3 `3 @  I/ l9 u2 H; F6.3 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
4 H: g; O* x6 T0 Q6 Z6 i+ b6.3.2 Ti基二元合金的相稳定化参数 255
+ Z( H( G% y. ?9 J6 a6.4 钛合金的T0线与T0面 258
9 ^- U  u  \' F$ v! O3 T8 V* O6.4.1 二元系的T0线 258
9 L( K0 `/ {, K7 b6 d, J6.4.2 铝当量和钼当量 259
6.4.3 多元系中的T0面 262
: t4 y) d: [7 T: A9 x+ C6.5 钛合金的马氏体转变温度 263
6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变 263
( E7 o  f. o) Z0 s0 E/ I+ }& O& M6.5.2 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
; h6 x. M+ X+ p6 b5 B6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与a/r相稳定化参数 269
! b3 [) z* n9 i6.6.2 Ti-Al-H系的a/r相变温度 271
) r  r& {' w# f5 E; G8 i; F2 n6.6.3 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
0 M( l: W7 U4 P- y6 P+ r6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测 277
) m( {& x; x4 ?; `& ~. L5 q6.7.1 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
6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性 281
) Z: E1 ~1 l$ D. O参考文献 282

! b9 I% P7 d! M0 p; U: w; B7 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
7.2 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 j# T( ]* G3 s; ]2 G; y7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识 292
7.2.3 Ti-Al系a/r相平衡的热力学 295
  |- [0 `" h" x6 _( s5 ]7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析 297
7.3.1 Ti-Al-X三元系的a/r相平衡 297
, ]' U/ U# v! N7 x4 S: Q7.3.2 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
7.4 Ti-Al-X三元系相平衡的实验测定 301
* I$ a# x: ]0 K0 v0 ~7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定 301
7.4.2 Ti-Al-Nb三元系a/r其它温度相平衡的实验测定 306
1 ~  h/ d- ~7 I" ~7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定 307
1 T& [* P3 Y  A0 D1 u+ Q- \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
5 h! S/ j. o9 ^, j" R$ n; S7.5.1 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡研究方法 314
9 U( J% Y3 D( G- B2 G6 {8 E7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的a/r相平衡 318
. `7 X! u6 |  G2 \: m) h7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的a/r相平衡 320
7 J& L% |6 [9 q; w5 ?6 w) W7.5.4 Ti-Al-Si-Nb四元系的a/r相平衡 323
$ Y2 g, p" S$ ~! W9 W- U# ?7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的a/r相平衡 325
$ Y/ o3 @, w+ j9 x6 S7.5.6 Ti-Al-Cr-Nb四元系的a/r相平衡 325
( }9 C- B4 Y8 S8 k. M& K9 w4 y7.6 Ti-Al系的相变与粗化转变 327
6 y" |$ O& d: r% U" y5 e) n7.6.1 1120℃相变的性质 327
: n% w' T) t0 l$ w7.6.2 相的形态与形成机制 330
& A, K* H" L. S  \# L; }. M7.6.3 片层组织的粗化 332
参考文献 341

$ W9 m; R! o  D8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学 344
8.1 宽滞后形状记忆合金概说 344
2 {" l/ u- y" t7 p2 }9 V5 T1 d8.1.1 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
5 p8 |* V, i9 M, A/ O6 T8.2 Ti-Ni-Nb三元系相平衡的实验测定 355
8.2.1 Ti-Ni-Nb三元相平衡的扩散偶法研究 355
8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作 358
: m  s* m; U& @+ P' @$ D# z8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析 361
8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示 378
8.3 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
( U$ m& i; H( |8.4.1 TiNiNb合金的热容 387
) |+ U' f5 g. S8 v8 B4 \5 x8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析 390
+ Y& M) M& c6 x' U: m, i8.5 TiNiNb合金的相组成与结构 392
) k* u5 |( c; P6 ~8.6 TiNiNb合金的相变温度滞后、应变恢复率与组织 396
参考文献 400

9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学 403
; \+ Y* f; Y# Z! Z/ n9.1 CDC处理概说 403
. ^1 @. E' {2 e! D9.1.1 关于碳化物形成能力 403
) A* z' d  R6 \+ U( z6 G8 D  W% \4 _9.1.2 CDC处理的基本原理 405
# F( E. I  P3 C6 j" w8 k' t: N) F9.1.3 CDC处理的类型 409
9.2 CDC处理组织与性能的主要问题 412
9.3 CDC处理的热力学——碳势设计 418
+ b+ |8 }4 o$ C4 V8 b  z, V9.3.1 等碳活度线 418
9.3.2 合理碳势范围的设计 421
2 Y7 u2 q8 {3 n3 x9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤 422
9 s6 o1 T% K8 W2 w3 g9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤 423
9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤 424
8 O* A2 D% _; }) d2 m' h9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计 425
9.4 双层材料的CDC处理 433
9.4.1 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
/ ~$ Y: }" _9 s$ b3 D; z; c) ]9.5.1 Fe-C-Cr系 441
9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系 444
9.5.3 Fe-C-V系 446
0 V4 s+ d/ c5 y+ s5 E% ]5 m& B9.5.4 Fe-C-Ni系 447
9.6 TD处理的热力学与动力学 448
2 A/ K8 a: y  R9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理 448
+ T" W% V" b4 T7 u, _9.6.2 碳化物内碳活度差的解析 450
9.6.3 TD处理的动力学 452
9.6.4 TD处理动力学的实证 454
参考文献 456
索引 458
& N2 S! R1 Y8 m. G) j- Y6 K! M后记 464