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材料设计的热力学解析 [精装] ~ 郝士明 (作者) 1 g6 v5 s9 g& T
, H9 ]" g/ \! W; i
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
+ Q' X+ F% }# V
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。 0 P) b$ s W$ _+ V0 w, C7 A
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。
" P1 h, v4 ~/ }- x6 n$ t0 F; I 《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* D, N- k8 ]( L
% B, Z l, O2 |
5 t5 _4 _: d, Z" ~ Q1 i1 o
目录序言 叶恒强 9 k$ H0 T3 [/ X0 Y5 k6 i, j2 X& H
前言
7 A b% x7 \( H' g# j' p' c* s" x1 绪论 1 1 R. U2 x0 ^" |. A, o5 p: B
1.1 合金设计与材料设计 1
& @ R" y8 l* Q1 q# Y* b1.2 材料设计的进步 2 # c0 X' _& N+ n( x% t
参考文献 8 , {5 t& q$ W; y0 [+ w
) N- Q& ~4 j7 a5 \8 n2 l: d2 永磁材料设计的热力学解析 10
- s+ a9 m4 o `& z6 U/ e& B2.1 永磁材料概说 10
E( n& G% _/ d' q# n3 H2.2 两相分离型金属永磁材料的组织设计 12
' Y- N9 A9 J/ G2.2.1 决定矫顽力的主要因素 12 " w* Q; u/ L" T! F) \; B
2.2.2 合金设计的组织要素 16
6 M! L, A4 X, Q9 ^+ x- c9 T' Y2.2.3 合金设计与失稳分解 20 3 T3 B8 Q* ]& k+ I3 }5 H) i# K F
2.2.4 永磁材料失稳分解的起源 21 * X. N# S: K6 \. l) g* f' ^1 z( K. L
2.3 两相分离型组织的热力学解析 27
1 \& A2 s i' F; |: ~1 v2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析 27
1 P- o% {5 z! ]2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响 31 ) Z9 C/ V) G; i
2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响 42 . ?- A8 T' _0 y
2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析 54 3 T( I3 S2 U H, K; }) d
参考文献 65
8 A9 p/ L7 r2 X! r5 y
5 B% ?$ D0 U# ^, m: W' _. d3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析 67
1 a. o" W8 F( Y2 x3.1 一种双相纳米材料的设计 68 ; C w6 n; W9 e' \
3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算 71 / S6 P9 U* ~# P# ~5 ?. P
3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定 71
k7 f' G* o6 i! L2 D# m# C3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算 78 " w# s+ P8 Z4 { k' K
3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力 81
6 ~) E. N# a1 g$ }3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能 84 2 z4 t+ ^ R8 F. ~. w% ^3 X1 T
3.3.1 等体积分数合金的组织学研究 84 & B* j6 i# f' P: k/ ?/ T
3.3.2 等体积分数合金的失稳分解组织及其粗化 87 ' {6 G& e; y7 s! B3 }3 ]
3.3.3 合金失稳分解的硬化效应分析 88 ) a3 _/ @. P2 r. V9 R' I L
3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析 91
0 M5 @* {5 C3 d" V- e3.4 Cu-Fe-Ni合金失稳分解双相细晶组织的控制 93 8 e4 q6 Q P' x- I6 c+ K! C( C* n8 M
3.4.1 失稳分解组织的形态与取向控制 93
3 E( N+ v7 A& I2 ^8 W2 r; R3.4.2 塑性变形储能与位错密度 96 $ v) o, ]1 |, A" D# o: e$ z: w
3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化 98 : g' r1 }, u2 E$ X @* K; f
3.5.1 不连续粗化组织的形态特征 98 # E: a1 Q* ~9 j( i: F
3.5.2 不连续粗化的动力学特征 100
: \# o# \: e% T6 N3.5.3 不连续粗化的力学性能特征 102 0 {4 P" y0 O0 P$ {6 a
3.5.4 不连续粗化的激活能 104
$ S: }# ]2 s6 _% U* G' _3.5.5 等轴细晶双相组织 105
" n2 x* _% e0 a" `6 y7 r3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系 107 0 j& P, Q3 m4 }4 B4 Y* r
3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶 107 4 M+ s- q: q1 L) ^* T" R
3.6.2 细晶强化与失稳分解强化 108
8 S5 c5 j: s1 E参考文献 111
C+ G/ N7 L1 n9 d. { H- [& L4 P1 C
; x3 N9 Z9 g# q. Q1 I4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题 113
& L) l5 o" \! d$ b: m4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度 114 z* G2 S; ]+ \- R5 d" Q
4.1.1 纯元素在Al固溶体中的溶解度 114
& X G" X! v7 B- S" P k n% h4.1.2 化合物形成元素在Al固溶体中的溶解度 115
4 k5 N" Z; V+ `4.1.3 Al固溶体的溶解度分析 118
. a9 b+ g( M2 p4.2 Al-M二元合金中的溶解度间隙 119 # S7 s4 N( H V7 \1 \$ P
4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙 120
" u0 \- e: h1 v4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学 123
" r; g' `+ o( ]4.2.3 Al-Zn系fcc固溶体的溶解度间隙 125 4 w$ D0 n& X6 o$ V# T4 q8 ^
4.2.4 Al-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 127 + E% ?( a3 X, d3 E) Q6 o; {
4.2.5 Al-Ag系fcc固溶体的溶解度间隙 129
t6 q6 ^3 B+ _6 X) U% {. s4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙 130
5 p7 u, b* H$ H- B3 b0 [- A/ X7 R/ H4.3.1 Al-Zn-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 130
. G/ K' d; W6 W4.3.2 Al-Cu-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 131 C( v6 p' B, P
4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙 132
; J! [8 ]7 h+ C! l# B( b4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究 134
3 Z, m# R* X( w Y+ |4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法 135
2 z, p8 `3 [! F) I8 H/ e; {& y/ L4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果 137 ) H: _4 G. M9 u! ]
4.4.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的热力学计算 144
1 e0 r9 o2 s+ @8 m, t! o( W4.4.4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计要点 148 $ K0 e) D4 c4 [4 L" U
4.5 Al-Zn-Cu系低温区相平衡的热力学研究 149 & J& L4 e* ]! ~4 ]! a( e) x
4.5.1 Al-Zn-Cu系中的T相 150 + Q. |4 l6 v* f0 i5 u% a! ]
4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃\低Cu侧相平衡 152
5 V- g$ j, ?- u) G% r: `4.5.3 Al-Zn-Cu系室温低Cu侧相平衡 155 # A; }8 w. V8 r8 O7 a4 [" W
4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题 160
. `9 E, Q @+ h5 r7 z$ Q4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为 160
' ?8 `; J, H) }) |& k4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响 165 2 l4 p) F- R5 b0 F9 ^
4.6.3 少量Cu对Al-Zn合金fcc固溶体扩散行为的影响 169 v( Z( w Z4 ?6 k! R% ~* A! C
4.6.4 少量Cu对Al-Zn合金不连续分解的影响 173
4 m& X$ V V+ T$ K, }6 v J2 q4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变 177
* c" g6 @0 n* \* ~7 J参考文献 183
0 Z# q; f8 D3 _6 C/ o: J2 x! f7 \! \5 |+ }# H5 e% X
5 Fe-Mn-Al低温合金的设计与热力学解析 185 2 f0 n1 B# E! l
5.1 低温合金概说 185 ( }% T3 @! m* R7 s6 o" @$ }: `' |
5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析 187
- Y6 |# z) U' W; D' D0 e1 z# a- E5.2.1 相结构与韧脆转变温度 187
" X( C; @+ i |9 f5.2.2 影响韧脆转变温度的因素 189 : F! f0 M; ]5 U) x/ u1 Q
5.2.3 bcc结构低温钢的设计 194 $ v; n6 \8 e2 M- X0 Q6 `3 F6 R
5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计 196
8 J7 y' v8 S+ [+ R: M5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征 196
0 B0 j4 [7 U" I3 H5.3.2 Ni-Cr合金化 197
8 R2 I2 ~: u8 Y, I7 K5.3.3 单纯Mn合金化 197
6 X9 l" y" E3 C5.3.4 Mn-Cr合金化 198
2 Z4 A+ @ q0 M- w( I% a+ R- l5.3.5 Mn-Al合金化 201 ) Q* G( j: U9 r
5.4 奇异的奥氏体低温稳定性 202
$ d0 z2 H4 y4 o( \5.5 Fe-Mn-Al系合金相图的研究 208 & R/ z0 K& q1 l3 t( x
5.5.1 Fe-Mn-Al系合金相图的研究概况 208 0 Z. _ V; u9 ~- u
5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法 211
3 V* A. O6 u8 y9 ~3 _6 N5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果 215 9 q" p: I2 m5 j" I/ t& `
5.5.4 Fe-Mn-Al系合金相图研究的最新进展 228 & K7 ] q$ N2 X" \! ?( }
5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析 231
- k& p" T4 W1 h# D参考文献 233
$ K3 I1 a/ I+ i7 @: E* X: F6 _( t( M7 a# r, u0 b& F4 J/ i: r6 s
6 钛基合金的热力学解析 235
4 Q: [# Q; \! t0 d9 U, {! c6.1 基础系统相图 236
' ?, d1 m* D# t$ k$ n" A9 A6.1.1 Ti-Al系二元相图 236 . D2 v( A0 c( |
6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图 241
9 }3 ~# N2 x1 T8 G6.1.3 其它元素相平衡的影响 243 8 L* P& A2 S4 b/ t
6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图 243
# q) _8 a0 w! h. D, j b: ]6.1.5 Ti-Al-V系三元相图 244 9 u' x4 a5 Q+ }1 j! E ]
6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图 249
) U0 N; Y( ]5 j( O' E8 m+ i6.2 纯钛的相变自由能 250 . \1 j0 X& S. l U! X5 Y, i9 P
6.3 钛合金的相稳定化参数 253 S$ b5 ^5 W; k, L9 r8 v& _
6.3.1 Ti基固溶体间的相平衡 253
4 D0 g S0 Z0 n: N2 U6.3.2 Ti基二元合金的相稳定化参数 255
+ W0 [3 g+ U: ~! [6.4 钛合金的T0线与T0面 258 ) T$ i3 B+ `, R
6.4.1 二元系的T0线 258 1 b8 ~, ]* d8 S$ K; s
6.4.2 铝当量和钼当量 259 5 k" R' t; w: v, Z2 o! q
6.4.3 多元系中的T0面 262
$ {9 f& p: j1 M2 W6.5 钛合金的马氏体转变温度 263 $ {9 k$ M: c1 F" Q
6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变 263 6 {8 |4 b$ B8 d+ i0 Y
6.5.2 马氏体转变开始温度 265
% Q' n' s; t" I8 E& z0 l6.6 钛合金中微量元素作用的热力学解析 269 ( M. C* p m C9 C. x
6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与a/r相稳定化参数 269
& k% f9 k% W0 Q: \7 E6.6.2 Ti-Al-H系的a/r相变温度 271
( p3 @- X7 U3 Q" x7 s9 a* r6.6.3 Ti合金中化合物相的基本特征 274 6 ^" l9 E6 Q* C6 |) D" y
6.6.4 Ti合金中化合物相的溶解度 275
+ A0 Y0 ~' R2 v) F" t9 b6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测 277 1 a4 T y' A: B
6.7.1 Ti-X-Y三元系富钛角预测的意义 277 0 L# b1 F2 @$ ^1 Q
6.7.2 Ti-X-Y三元系富钛角预测的依据 279 . U i7 U& @: [& a; m9 S
6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性 281 - b! u; P; R( i k( ^
参考文献 282 + ~% m; i# w' R# W( B
3 j4 {! j4 D& x/ r
7 Ti-Al系金属间化合物的相平衡热力学 285 ! D% b/ e9 {/ l, A# |' q
7.1 几种Ti-Al金属间化合物及其合金化 285 % z# V+ P0 Q' ^' V
7.2 Ti-Al二元系的热力学分析 287
: B8 T6 D. A2 l o* X7.2.1 Ti-Al二元相图的热力学分析 287
1 K% U) A/ [9 g) @( E5 k7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识 292 # K6 g4 M6 I( v
7.2.3 Ti-Al系a/r相平衡的热力学 295
' N9 \+ h) u$ P) M# f7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析 297
2 M: r' R' n; ]- N6 J7.3.1 Ti-Al-X三元系的a/r相平衡 297 , h7 L4 G1 `8 p$ m m
7.3.2 第三组元X的相稳定化参数 298 $ R( U" W* W1 t! }! m
7.3.3 微量第三组元X对a/r相平衡的影响 299 8 Z6 M) ~& L% D) S
7.4 Ti-Al-X三元系相平衡的实验测定 301 ' M5 y3 ~2 ^, d. Q; k p
7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定 301 / s) ]" c) ]" }+ i: P" j& u/ L m
7.4.2 Ti-Al-Nb三元系a/r其它温度相平衡的实验测定 306 4 B# X" b( K$ H. N6 r
7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定 307
- G& S$ H* {5 e4 L7.4.4 Ti-Al-X三元系a/r相平衡实验规律分析 311 7 w' s2 O7 b* B$ g% j
7.5 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡 314 ) ~- L: C) X! X
7.5.1 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡研究方法 314
8 N3 ]1 j) F. v. v, h7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的a/r相平衡 318 4 [( b- x' J1 u+ D. K3 k
7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的a/r相平衡 320
" Q+ \+ r8 N) }$ b2 t8 T7.5.4 Ti-Al-Si-Nb四元系的a/r相平衡 323
& L! @8 n* Z( z( o( x+ G& Q4 c7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的a/r相平衡 325
6 N8 W& g j' b+ L7.5.6 Ti-Al-Cr-Nb四元系的a/r相平衡 325
* p' w# E4 v" t! N7.6 Ti-Al系的相变与粗化转变 327 * _5 M! J' x: {6 r" `
7.6.1 1120℃相变的性质 327
. s* j% B0 r/ {" n8 z: l7.6.2 相的形态与形成机制 330
! I4 a( `+ I" }- \7.6.3 片层组织的粗化 332 ' g1 I/ H6 \" H# X% \2 Z
参考文献 341 ' C2 g5 v+ u5 K1 ~4 N
7 s/ \' s. e3 P; _- ?; f" X: G" T
8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学 344
4 A3 d, w3 O; q8 ?+ |) s! a8.1 宽滞后形状记忆合金概说 344 ) v- R" ^+ p; J7 y1 [6 ]% T; A
8.1.1 增大相变温度滞后的意义 345
; Y- P& B8 p# M1 r. r( C8.1.2 增大相变温度滞后的热力学原理 348 / h5 j$ n f P# |& s
8.2 Ti-Ni-Nb三元系相平衡的实验测定 355 6 f+ A/ r& I* Q8 r( K q3 ]
8.2.1 Ti-Ni-Nb三元相平衡的扩散偶法研究 355 3 W) H: V9 }! y, ?# Z2 G, K
8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作 358 $ C: O2 h- W7 F2 J) j, P8 S) R3 a2 Q
8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析 361 ( m2 `. E* ^7 B
8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示 378
' j# P+ O1 F; j6 G8.3 Ti-Ni-Nb三元相平衡研究的发展 380 & Y0 @ {! w! ]
8.4 TiNiNb合金马氏体相变的热力学解析 386
: ~3 r# c f1 H6 ~0 s8 a8.4.1 TiNiNb合金的热容 387
5 Z! r# Z o0 ^) Y8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析 390 0 O* X* R, m% a' {6 r* E
8.5 TiNiNb合金的相组成与结构 392
( U) c5 |+ C3 N* S9 V; o/ M+ ~& W8.6 TiNiNb合金的相变温度滞后、应变恢复率与组织 396
. b; O+ N f0 T8 n; o参考文献 400
% h9 k5 ]- K( C+ U! P' N$ _4 T# |
! K5 a. e" n6 W/ u9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学 403
( d0 |( b. j- s4 o- _9.1 CDC处理概说 403 5 D, K/ O- T# Y2 S# I3 J
9.1.1 关于碳化物形成能力 403
/ h" M4 a/ P- \9.1.2 CDC处理的基本原理 405 - u6 }7 K T( c
9.1.3 CDC处理的类型 409 $ q6 {3 z# {: r7 y+ }
9.2 CDC处理组织与性能的主要问题 412 - S* a d1 }; n- y
9.3 CDC处理的热力学——碳势设计 418
2 ^) J/ F$ ? F2 Y/ }' e" ~9.3.1 等碳活度线 418
) {$ r; ]* [7 m; }* R+ a9.3.2 合理碳势范围的设计 421
, j* m! n: f. I) \: r0 E+ _9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤 422 . Q7 v: P. \" J& y, I$ Y
9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤 423
& W9 |! _" m7 ^9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤 424 6 W, b5 }: S! d/ R8 W$ T2 @) P
9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计 425 - k) J# K$ f8 S: `
9.4 双层材料的CDC处理 433 % P6 N2 W2 h5 X" B
9.4.1 CDC处理的双层材料 434 : D& Y7 i0 W( L5 I6 I& X; r
9.4.2 双层材料CDC处理组织 437
2 g) E& v0 C# Q; L9 F' v% K9.4.3 双层材料CDC处理后的性能 439 " N6 Z+ J/ ]2 u) J% y# |8 X
9.5 几组重要的Fe-C-X系相图 441
8 X. D, k, }5 e/ O9.5.1 Fe-C-Cr系 441 / [- Y+ U' H; r8 B
9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系 444
: n) p% O) B1 G3 U$ A9.5.3 Fe-C-V系 446 / u! F& f* F2 K `
9.5.4 Fe-C-Ni系 447
# h1 B0 V$ ]) J z8 e* l- V) C9.6 TD处理的热力学与动力学 448
9 r" H4 I+ j4 d( ^( b. k9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理 448 3 v5 n- Z7 x+ ]" i9 V
9.6.2 碳化物内碳活度差的解析 450 6 x+ z% X( y5 Q( ^( H
9.6.3 TD处理的动力学 452 * h" y7 J7 H0 y* H* d4 A: Y3 [
9.6.4 TD处理动力学的实证 454 " T- C# A- w' K& B2 t
参考文献 456
$ a: q, u4 g0 L# O7 O索引 458 ' k1 t) s$ C; u; n* G
后记 464 |
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发表于 2012-3-27 16:27:46