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材料设计的热力学解析 [精装] ~ 郝士明 (作者)
) k* G4 l+ D6 M' ?7 e& U
' A' O* y, j; ~; q7 h) m2 o( B 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
* u' p7 }7 T1 Z5 N; W8 x' @( a
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。 ; L7 i3 r, O) s' s
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。 % }, [1 F2 P* ~5 A
《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。
: T* o/ \$ K, _/ b( o
% S& J/ X! a; h
) `1 ]8 N. P, S. N, Y目录序言 叶恒强 3 T0 v! m# U' a% }; C. ^' J
前言
. O' A) h3 X1 h( ~# N" W1 绪论 1
! S& L0 t+ T, H/ K( M/ h1.1 合金设计与材料设计 1
. |5 Z; Q1 L1 F u C0 u1.2 材料设计的进步 2
0 x5 x( q" y( h D9 x" q1 `3 O参考文献 8
" ?8 T1 y0 E4 I
3 u; ?' f6 m- j9 P4 z' F2 永磁材料设计的热力学解析 10 2 {' P: N7 q7 s) i3 n6 Z. R
2.1 永磁材料概说 10 . d: u$ i/ [0 G: l9 ]2 h
2.2 两相分离型金属永磁材料的组织设计 12 ! G$ u; B1 f0 H& `
2.2.1 决定矫顽力的主要因素 12
( {/ c3 d9 d; ]. {2.2.2 合金设计的组织要素 16
) F3 K6 ^1 v6 v. K, A2 g6 b1 t2.2.3 合金设计与失稳分解 20
8 q+ H$ z5 `# D, x8 a2.2.4 永磁材料失稳分解的起源 21 2 ?5 k" Q' X$ }4 v! P& {
2.3 两相分离型组织的热力学解析 27 / I9 h: j$ O! {* p ~! {
2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析 27
6 z; i# }: ]6 ~" i5 y( G5 }( p* X2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响 31
, l9 }0 `5 B/ j; _2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响 42
/ l3 T* I4 p( P2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析 54
0 F: \ k: v' Z" \! W, Z3 k参考文献 65 & u/ ]# j8 r8 H
" C- `' w( p3 J# h1 t3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析 67 ; A* e. a- E6 B. @. t2 v
3.1 一种双相纳米材料的设计 68
2 r3 c3 F C) d! A! I3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算 71
5 @& _1 i; ]/ z3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定 71 4 G) T& S5 p: e' N( X$ s6 ^
3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算 78 . A9 s' g# z2 ~; L
3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力 81
! a5 b2 b$ t1 {3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能 84 : b$ U& k: u$ U# o. i
3.3.1 等体积分数合金的组织学研究 84
8 }1 p- `* P0 K1 D0 f8 [3.3.2 等体积分数合金的失稳分解组织及其粗化 87 ) ?5 `; u# p$ `9 N# H) o3 e
3.3.3 合金失稳分解的硬化效应分析 88 2 b/ w5 x8 f. g( S2 N. ?' C+ t
3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析 91 9 w# R0 i- h9 ~" Q) R
3.4 Cu-Fe-Ni合金失稳分解双相细晶组织的控制 93
. _5 R. L* t2 ]; M$ V3.4.1 失稳分解组织的形态与取向控制 93
! A4 d6 M" Y% ?( j' v/ w3.4.2 塑性变形储能与位错密度 96 4 ^2 L: b2 L ~' h: y# v, r
3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化 98 ! p; a. L1 P; R( R. A5 c
3.5.1 不连续粗化组织的形态特征 98 9 X% N- q7 M5 }. k
3.5.2 不连续粗化的动力学特征 100 0 z3 A. Z: Z% N4 ?$ J0 G2 o/ k& b
3.5.3 不连续粗化的力学性能特征 102 5 \( F, P/ }! Q6 p! Q8 e! W
3.5.4 不连续粗化的激活能 104
0 P/ Y3 }! ?) v5 `8 H3.5.5 等轴细晶双相组织 105 & R( m3 a' G$ P8 i1 q T
3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系 107 6 l; ]( y( y9 N: N9 K! }6 r, i: }0 M
3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶 107 0 M1 j+ j6 f/ f& a
3.6.2 细晶强化与失稳分解强化 108
7 e Y9 w+ j, {7 i, U参考文献 111 * X! \3 l7 o y s; P- u0 H
$ E; ^% r- B& g5 j) ]4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题 113
+ p; z5 r4 H6 z1 s6 G! G) t4 }4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度 114
* B, \ [0 |, k! j$ P8 {- ?4.1.1 纯元素在Al固溶体中的溶解度 114 - T J7 W7 ]' V% Q: G9 n
4.1.2 化合物形成元素在Al固溶体中的溶解度 115
7 V$ J. z$ v2 r* ~8 \+ c6 b' Q/ O4.1.3 Al固溶体的溶解度分析 118
0 C6 ?! n, y5 t5 I h1 }8 K; J/ K4.2 Al-M二元合金中的溶解度间隙 119
$ x) S/ q: R, a- L% _9 m4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙 120
# h W8 i+ G/ c4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学 123 , S; B& |% r1 r, a
4.2.3 Al-Zn系fcc固溶体的溶解度间隙 125 5 e/ B' ~6 [- n
4.2.4 Al-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 127
( O% \, Y& }2 L* W4 k+ g4.2.5 Al-Ag系fcc固溶体的溶解度间隙 129 & y4 ~5 v& ?$ G( j; d* _ X
4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙 130 % @" j% c9 V: _0 D9 _3 m# l0 \
4.3.1 Al-Zn-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 130
* t" M3 ?5 `/ j5 G6 b4.3.2 Al-Cu-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 131 : P% t% ~ n! L: [+ c% l1 v
4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙 132 3 ~$ H Y. P* ~- A7 p" P8 p
4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究 134
$ f2 X7 A+ Y% E N$ N( k: S4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法 135
# d5 q, O9 h* [) [2 J/ @1 B8 Q; w4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果 137 ( [- c& v- ^" ]
4.4.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的热力学计算 144
2 @3 P! B/ n( }6 ~: s) v4.4.4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计要点 148
" b* D5 V% s4 V# G$ w/ d* \1 k3 N4.5 Al-Zn-Cu系低温区相平衡的热力学研究 149
9 m; L+ a0 f- @2 Z2 T9 T* ~4.5.1 Al-Zn-Cu系中的T相 150 : F( B' S+ l8 j+ G$ O& W
4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃\低Cu侧相平衡 152
& M; P) I+ v1 A d& g5 M8 W, Y3 u3 a4.5.3 Al-Zn-Cu系室温低Cu侧相平衡 155
; d* |. j' x: E4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题 160
/ u$ k3 F/ u+ W8 U1 @" e4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为 160
% l0 Y& A" X" y& I* `2 j4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响 165 9 b3 V6 J) U) c- p' |
4.6.3 少量Cu对Al-Zn合金fcc固溶体扩散行为的影响 169 0 ]4 D7 }. Z4 b* g. `. S1 q
4.6.4 少量Cu对Al-Zn合金不连续分解的影响 173
5 X. A* O* {5 a- X7 E9 V* {4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变 177 , W" E0 C5 ?7 c% W) [
参考文献 183 2 e- W7 M; h& k
+ F6 f* v1 V a. q- h8 P v' Y! t
5 Fe-Mn-Al低温合金的设计与热力学解析 185 % N. \9 l" e" o. B# `2 P/ P
5.1 低温合金概说 185
5 X' a! H M$ N/ Q. z# E+ V U5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析 187
8 p! I) \. o, k8 b8 ]5.2.1 相结构与韧脆转变温度 187
" Y- t* J) F7 b" w7 B5.2.2 影响韧脆转变温度的因素 189 - H$ a' |- N* P& J0 t5 W; _
5.2.3 bcc结构低温钢的设计 194
* L7 T" N) d8 [$ D5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计 196 7 z0 C: Z7 S- x% X6 [# o- D
5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征 196
1 U0 b. U& {# l, x2 L; U' w9 u5.3.2 Ni-Cr合金化 197
+ X& |, M& N. N; \& Q5.3.3 单纯Mn合金化 197
; d+ F2 R6 Z; w; |& W |, d V5.3.4 Mn-Cr合金化 198 8 c. x$ U# p" V0 @' Q: p' n6 q
5.3.5 Mn-Al合金化 201
7 H; r2 v/ F5 N" X: X5.4 奇异的奥氏体低温稳定性 202 2 O! v- z: v5 N# ]
5.5 Fe-Mn-Al系合金相图的研究 208 4 A" ^: [$ N' @$ ~4 }
5.5.1 Fe-Mn-Al系合金相图的研究概况 208 & T W* \; O/ ~5 g
5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法 211
- e, l/ d0 l5 N- O5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果 215 ( k5 S" l+ U: F6 ?; X# m
5.5.4 Fe-Mn-Al系合金相图研究的最新进展 228
) u" A: {) S4 S5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析 231 * A" ]5 P. G& a$ m. E' _; [; D+ Y& e
参考文献 233
% T0 I; N+ _" M9 H. d, z: d) K. z5 ^9 ]' {- R
6 钛基合金的热力学解析 235 ) S. R3 w! u" K5 P4 {" `
6.1 基础系统相图 236
/ f& c7 I ?0 F* U R, D2 N6.1.1 Ti-Al系二元相图 236
; j1 u5 z/ Q* {/ o5 b6 b6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图 241
# _5 y1 N' R* v' U3 D* r4 m& @6.1.3 其它元素相平衡的影响 243
+ ]" P5 ~$ S, W6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图 243 9 b: A# _; s" }% ^* x, z9 A
6.1.5 Ti-Al-V系三元相图 244 7 A1 d `5 o" Q0 I
6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图 249
" ^( K8 |& [ y6.2 纯钛的相变自由能 250 0 }& t' L" u; \2 v; u8 Q3 C
6.3 钛合金的相稳定化参数 253 + j% `) O: {& V5 ~9 R
6.3.1 Ti基固溶体间的相平衡 253 * {5 j1 d# G# R' m9 T
6.3.2 Ti基二元合金的相稳定化参数 255 $ K. v$ f8 g ^: ~9 X
6.4 钛合金的T0线与T0面 258 ' p3 [, Q8 r' P0 @' J
6.4.1 二元系的T0线 258 7 ~2 j0 t; Q- t3 O
6.4.2 铝当量和钼当量 259
}5 P" y- `% [/ n: Z% U6.4.3 多元系中的T0面 262 4 a C" ~! I V9 X
6.5 钛合金的马氏体转变温度 263
: u% }+ @4 T$ q: w) U0 H: _# _8 K6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变 263 ( Y7 [, Z1 i I" L) ]) |
6.5.2 马氏体转变开始温度 265 7 A( h4 u+ v2 G: i7 \( C8 n1 j3 U
6.6 钛合金中微量元素作用的热力学解析 269
1 y6 ?+ x# U$ }; [ J7 R6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与a/r相稳定化参数 269 : J. A/ D3 Z# n- Y4 q% d
6.6.2 Ti-Al-H系的a/r相变温度 271
8 E# P* l6 ~0 q6.6.3 Ti合金中化合物相的基本特征 274
( e- [7 X t% C2 m/ ^' m% f( @6.6.4 Ti合金中化合物相的溶解度 275 3 _% A2 @" k+ I! u& E
6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测 277
6 z- S0 y3 q. _& J5 d9 Y) i6.7.1 Ti-X-Y三元系富钛角预测的意义 277
) Z: U4 Z9 `1 \2 |0 j" D5 j! F7 i6.7.2 Ti-X-Y三元系富钛角预测的依据 279 ! f) }2 Q9 [) J( k$ h
6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性 281
. Z+ P- N' k$ r5 V; M+ y参考文献 282 : _; x5 i6 D; `( l# l
8 p, |1 N# H) k$ j' S' b+ k
7 Ti-Al系金属间化合物的相平衡热力学 285 ( V% R9 P. L/ i* v* k! `# J) G
7.1 几种Ti-Al金属间化合物及其合金化 285
/ A$ g& U5 e% N$ ?' M, Q7.2 Ti-Al二元系的热力学分析 287 $ Y$ c; M3 T! k
7.2.1 Ti-Al二元相图的热力学分析 287 & b E5 ^* A3 M5 l0 S- m
7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识 292
2 u8 l0 }( d4 D( `9 \: ?7.2.3 Ti-Al系a/r相平衡的热力学 295 E8 u- |6 k8 f) ^) h W
7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析 297 : p# j* x: k8 W4 [$ f
7.3.1 Ti-Al-X三元系的a/r相平衡 297
1 R; @3 }. d/ j7.3.2 第三组元X的相稳定化参数 298 0 L4 V. |$ j2 z' r2 B
7.3.3 微量第三组元X对a/r相平衡的影响 299
( b8 A7 t7 h+ A6 ^& O7.4 Ti-Al-X三元系相平衡的实验测定 301 4 L$ ]' x9 y3 O' p$ I! ]" H
7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定 301 ~/ y8 X; Y, B; r1 W/ O
7.4.2 Ti-Al-Nb三元系a/r其它温度相平衡的实验测定 306 8 p! g1 ?/ K7 Y. I& B* s
7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定 307 0 S/ F4 z) `, n! J, @7 G
7.4.4 Ti-Al-X三元系a/r相平衡实验规律分析 311 ! `6 D0 z( c6 @9 z5 z `2 Z% |- C/ u
7.5 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡 314 4 r# ]& g3 v/ k9 P8 C4 U3 Q' I. F" F( j+ Z- @
7.5.1 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡研究方法 314 8 l6 S2 b' S# \. X+ [' a i
7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的a/r相平衡 318
; W( V8 b% n' ~% d$ V7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的a/r相平衡 320
9 w6 Q \* q1 ^1 R! c7.5.4 Ti-Al-Si-Nb四元系的a/r相平衡 323
! E# O0 ~( B. \1 h7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的a/r相平衡 325
- c1 L! y4 \% \* a# N" I( V' w7.5.6 Ti-Al-Cr-Nb四元系的a/r相平衡 325
5 S* K$ G& G8 ^! a' I% c$ \1 ]7.6 Ti-Al系的相变与粗化转变 327
+ N, s" P8 P0 m4 Y7.6.1 1120℃相变的性质 327
% |. C: e) g( T5 S+ ]7.6.2 相的形态与形成机制 330
$ _; W4 ~0 _ P+ _( p2 }7.6.3 片层组织的粗化 332
, X% G% U. f2 Z9 I% e2 T9 P参考文献 341
; J1 r" m( |$ n" }
! ~! T, Q1 g: [8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学 344
$ n" }' g r: H& j8 _8 p8.1 宽滞后形状记忆合金概说 344 6 i, A# q0 ]5 L; H+ c+ w
8.1.1 增大相变温度滞后的意义 345 : ~3 u- N8 ~- Q' `; b5 q$ S$ m0 x7 J$ _' K9 F
8.1.2 增大相变温度滞后的热力学原理 348
& Y: S3 K# P' O& ~8.2 Ti-Ni-Nb三元系相平衡的实验测定 355
& z2 U3 Q7 o3 B( Z" F2 W+ `- Z8.2.1 Ti-Ni-Nb三元相平衡的扩散偶法研究 355 ! Z- D1 u1 U. v# t# M3 D! G
8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作 358 6 Q- h$ a8 V) b! R+ F) o
8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析 361
" V* P- u3 G1 Q/ o* M$ q8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示 378 5 S( G" }1 x( h3 z: x e6 S
8.3 Ti-Ni-Nb三元相平衡研究的发展 380 # J; s6 Y$ t2 [: b* [6 s& |# L
8.4 TiNiNb合金马氏体相变的热力学解析 386 8 l7 H5 `1 \$ N, X- y
8.4.1 TiNiNb合金的热容 387
' v8 G# k; R2 c& ]8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析 390
' J1 O# I5 v7 r0 Q3 [ D# _0 I( M8.5 TiNiNb合金的相组成与结构 392
7 m& t2 O0 Q' S# t( M) y8.6 TiNiNb合金的相变温度滞后、应变恢复率与组织 396
. d2 b0 v; u' n参考文献 400
8 Z! B! A6 i& ^/ H0 i' Z4 i$ n( d& Q7 F
9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学 403 ' e( w1 S( G! T8 o: y, q( y8 U
9.1 CDC处理概说 403
5 Q/ n+ H K. p( T9.1.1 关于碳化物形成能力 403 + u! q# |8 y+ R. I, t
9.1.2 CDC处理的基本原理 405
' r! w+ Y% Q6 s, t0 Y; }9.1.3 CDC处理的类型 409
* S1 B+ U/ i: x0 L9 p7 h# ?0 C9.2 CDC处理组织与性能的主要问题 412 : }5 K2 _, a% H P! ?, ~1 z* R
9.3 CDC处理的热力学——碳势设计 418
" l; q1 a$ K* t2 t9 _9.3.1 等碳活度线 418
4 {$ P! n9 a. N! x! @9.3.2 合理碳势范围的设计 421
1 F$ w! w# Z) D8 J7 `9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤 422
. w/ }6 r8 V) T c3 n9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤 423
1 B& h# u, H4 v% u( e9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤 424
, Z8 o1 [) Y4 ~8 A% R& x1 T O9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计 425
3 M& D4 T2 e( @! z8 C9.4 双层材料的CDC处理 433
/ \ `0 p2 L" u( I" E N* I9.4.1 CDC处理的双层材料 434
( k$ U5 _- ]- H- I, @: e: I9.4.2 双层材料CDC处理组织 437 ( c$ _% E5 Y [* Q {: T L
9.4.3 双层材料CDC处理后的性能 439 ; Z& u$ l& K4 h) d
9.5 几组重要的Fe-C-X系相图 441 5 C8 o' ~# S1 i1 s$ P3 z, L
9.5.1 Fe-C-Cr系 441 Q0 t+ Y2 u- n# u( w! x* Z" x
9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系 444 # d1 z0 Z2 z5 \& D' g6 y: U
9.5.3 Fe-C-V系 446 * D& Q; ~& H! \0 t9 i
9.5.4 Fe-C-Ni系 447 ( ?, F2 h+ r8 E8 b5 e
9.6 TD处理的热力学与动力学 448
- b0 J5 q4 ]3 H0 H+ b8 |9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理 448 , G. D/ U6 v, u3 G, A
9.6.2 碳化物内碳活度差的解析 450
6 B+ l1 x2 P5 Q" B/ v9.6.3 TD处理的动力学 452 + g! r; y7 r+ t$ t- x7 a$ {* |$ t& w3 ?
9.6.4 TD处理动力学的实证 454 6 F$ s* L+ ], r! {* V/ `9 k
参考文献 456
) _. ?2 X! `) n# T! t4 k O索引 458 5 I, @$ X) P# m6 @! S+ G6 P
后记 464 |
|
发表于 2012-3-27 16:27:46