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材料设计的热力学解析 [精装]      ~ 郝士明 (作者)
4 p) ~, a0 ]. f% }$ S5 l- e
        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

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。
5 |6 V5 H4 _6 ~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。
' @0 f1 P/ J! U. N7 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。


目录序言 叶恒强
前言
5 S( F7 K) k+ C' }1 绪论 1
1.1 合金设计与材料设计 1
5 w/ Z' F% E( X1.2 材料设计的进步 2
参考文献 8
) v& Z! Q- h: E# ^8 e: u
2 永磁材料设计的热力学解析 10
2.1 永磁材料概说 10
8 y8 f6 k8 r1 f% {; O2.2 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
2.2.2 合金设计的组织要素 16
; [; ~1 a2 p9 @0 P2 e. g. B2.2.3 合金设计与失稳分解 20
& |; s8 |$ q' U: O1 O2.2.4 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
' p4 e% d; |" T- f9 ^2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析 27
& I* ~& x: f4 h' d4 Q- E2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响 31
2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响 42
2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析 54
8 u* V9 e1 ?, Q7 W. V8 P参考文献 65
- B  J* ^2 `9 Q5 H' i# A: Z
3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析 67
! f. g' g4 b) P9 z, b3.1 一种双相纳米材料的设计 68
3.2 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
) e1 f+ K- y4 ?4 |) m2 o# s3 P7 g% @5 I3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算 78
3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力 81
2 T4 V% I' I6 B3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能 84
3.3.1 等体积分数合金的组织学研究 84
6 p2 p% r- T+ X/ F. x( z- a; L3.3.2 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
( E, F# B! w* ~$ ~3 C0 `# k7 l( P3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析 91
7 G2 [, {5 ]. c! g4 C3.4 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
( j0 q% b8 H& k& `+ D' z4 w0 R, a3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化 98
3.5.1 不连续粗化组织的形态特征 98
8 f# c& m2 V5 Y8 o3.5.2 不连续粗化的动力学特征 100
+ y/ y6 x' C4 c! \' m3.5.3 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
" y4 D  ?/ e( {: t6 j9 S2 N7 _3.5.5 等轴细晶双相组织 105
, A3 P; n6 b, l; X$ l0 ^3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系 107
7 @7 r5 q3 o$ b* \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
参考文献 111

2 Z) ]% m! O" K) H) N4 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
' i" b- C  i* J3 \8 ]5 B& a4.1.1 纯元素在Al固溶体中的溶解度 114
4.1.2 化合物形成元素在Al固溶体中的溶解度 115
2 {5 |) Y/ H& L3 J4.1.3 Al固溶体的溶解度分析 118
4.2 Al-M二元合金中的溶解度间隙 119
4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙 120
( u1 p; d5 k- W- O  i" B4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学 123
/ @1 K1 x$ N9 d3 S4.2.3 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
2 V% h; D6 i$ T; v4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙 130
4.3.1 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
8 |8 r- }& I, k" g. |, [' \4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙 132
4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究 134
4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法 135
- u+ S* V: }) d& s, M4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果 137
4.4.3 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 t7 N' \! i4 C# K% E$ _4.5 Al-Zn-Cu系低温区相平衡的热力学研究 149
4.5.1 Al-Zn-Cu系中的T相 150
4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃\低Cu侧相平衡 152
7 v1 F4 W; F" f2 J9 U$ o  a+ o% 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
3 C  J( u) _1 R4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为 160
: g! K/ U7 }' M. `! @4 q# u( S4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响 165
4.6.3 少量Cu对Al-Zn合金fcc固溶体扩散行为的影响 169
$ Z  d0 ]3 h8 {8 i* k3 c* w) ^2 F4.6.4 少量Cu对Al-Zn合金不连续分解的影响 173
4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变 177
( F( p$ Q" X3 z: n/ W) [' z参考文献 183
4 Y: V' |( p0 e; s; N; [5 {
5 Fe-Mn-Al低温合金的设计与热力学解析 185
9 f/ c$ D% \8 i; G, X5.1 低温合金概说 185
9 g+ }$ ]0 M# W* ]) g9 `2 u9 ?5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析 187
8 s* P; G2 h4 Y4 k; H5.2.1 相结构与韧脆转变温度 187
3 z8 _/ q5 d4 e" n5.2.2 影响韧脆转变温度的因素 189
5.2.3 bcc结构低温钢的设计 194
5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计 196
, w$ `1 l% x- Q, `; p8 X5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征 196
5.3.2 Ni-Cr合金化 197
4 f6 l! _: X$ C; m" z5.3.3 单纯Mn合金化 197
5.3.4 Mn-Cr合金化 198
5.3.5 Mn-Al合金化 201
5.4 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
$ d  ^" ?' u+ C3 f, x2 }9 c5.5.1 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
2 t% I1 ~1 }! Q! i0 q5.5.3 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
5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析 231
" @: q4 |5 y) T2 z, A8 Q参考文献 233
) q0 v/ K8 F( C5 r
! j  M9 c( i5 \( g6 钛基合金的热力学解析 235
( d, h8 Y2 x( ^1 g* B6 r6.1 基础系统相图 236
6.1.1 Ti-Al系二元相图 236
5 N4 n" ~+ a) u# I6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图 241
: m! Q# m) K7 h( A6.1.3 其它元素相平衡的影响 243
( e+ S+ l  W( p$ K( y$ J6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图 243
: _7 d1 @" Y6 V& |8 u0 F6.1.5 Ti-Al-V系三元相图 244
6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图 249
, b5 ]) |7 L: s& ~0 m  m3 o6.2 纯钛的相变自由能 250
6.3 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
8 H- S+ R% R4 b: p$ F6.3.2 Ti基二元合金的相稳定化参数 255
8 S2 L! S% G" I/ z9 V( Q) d4 q6.4 钛合金的T0线与T0面 258
' c% }8 P3 b  F" F$ P9 s% w  Z6.4.1 二元系的T0线 258
6.4.2 铝当量和钼当量 259
5 f) |0 u# m$ W/ h/ |( K6 \6.4.3 多元系中的T0面 262
( I; O/ b. ?" t6.5 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
6.5.2 马氏体转变开始温度 265
5 |5 H: p7 c5 N6 |7 W6 `6.6 钛合金中微量元素作用的热力学解析 269
6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与a/r相稳定化参数 269
6.6.2 Ti-Al-H系的a/r相变温度 271
$ f. Q/ N% w; w' q6.6.3 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
6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测 277
6.7.1 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
5 V) o9 S  O9 q: k" C6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性 281
参考文献 282

7 Ti-Al系金属间化合物的相平衡热力学 285
) G9 ^# U0 F& d0 {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
+ h1 q7 A  a4 F' _: ~! D7.2.1 Ti-Al二元相图的热力学分析 287
: n' [0 ]( @! W/ C$ L0 K7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识 292
, y4 ]9 H; U8 J7 f& a7.2.3 Ti-Al系a/r相平衡的热力学 295
) q) d0 e/ d1 E5 L6 t7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析 297
# H  w. k% Q$ y2 C0 L6 x) D0 Y7.3.1 Ti-Al-X三元系的a/r相平衡 297
7.3.2 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
7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定 301
0 t; ^' C8 \7 \  ^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 O/ f" e% l' z* ?  P% A7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定 307
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
( q' z$ C' W7 |/ B# \# o3 `7.5.1 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡研究方法 314
/ i* b3 h$ s9 ~2 M7 A9 ^7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的a/r相平衡 318
7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的a/r相平衡 320
8 D. ~# j4 p  s( u' @/ u7.5.4 Ti-Al-Si-Nb四元系的a/r相平衡 323
7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的a/r相平衡 325
- d) l7 Q) }, h/ b7 ]. w7.5.6 Ti-Al-Cr-Nb四元系的a/r相平衡 325
7.6 Ti-Al系的相变与粗化转变 327
7.6.1 1120℃相变的性质 327
7.6.2 相的形态与形成机制 330
7.6.3 片层组织的粗化 332
参考文献 341
! A. r. y! a: D5 v
. t4 b3 b+ h, E; i  x8 |  V8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学 344
# |3 V7 C4 Q0 M  K8.1 宽滞后形状记忆合金概说 344
( N6 g. t4 I0 p% T+ f* U, I% J8.1.1 增大相变温度滞后的意义 345
& V. g1 l6 P0 a9 ]& U9 I8.1.2 增大相变温度滞后的热力学原理 348
8.2 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
% q5 O+ ^" W. Q8 P/ A3 m2 l, L8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作 358
5 y* v3 p! `: e8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析 361
6 m2 s5 x7 b8 Y4 c8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示 378
+ ~% M6 E6 \+ s3 }$ U. }, K8.3 Ti-Ni-Nb三元相平衡研究的发展 380
9 p$ [6 \( s1 F8.4 TiNiNb合金马氏体相变的热力学解析 386
5 W% ]! r! z7 y2 n6 W$ ~2 G; t8.4.1 TiNiNb合金的热容 387
- F4 t* c$ o( Y6 K' P& r9 h8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析 390
' }  v3 {! b- E8.5 TiNiNb合金的相组成与结构 392
8.6 TiNiNb合金的相变温度滞后、应变恢复率与组织 396
' W7 M6 j$ Q& z5 y0 y8 q参考文献 400
# A% k0 w+ E/ H  I' h+ e* C) s+ u
9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学 403
  G! {: C/ k  r. b; V3 H. V0 F+ |9.1 CDC处理概说 403
& f' D2 y2 [' X3 p/ C9.1.1 关于碳化物形成能力 403
' _1 y/ I$ M* g) v9 u8 w9.1.2 CDC处理的基本原理 405
3 \* T" n/ [4 y/ Y* e$ f- }9.1.3 CDC处理的类型 409
9.2 CDC处理组织与性能的主要问题 412
1 ~  F9 t8 @, _0 O. n9.3 CDC处理的热力学——碳势设计 418
9.3.1 等碳活度线 418
6 R+ T6 Z4 ?+ j: e2 O4 p; D9.3.2 合理碳势范围的设计 421
' }, m+ ]* Q( D5 ^9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤 422
5 l/ e; t: @1 l/ A2 j9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤 423
/ H1 m. M" \* w- m9 k0 D9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤 424
% i! X4 E' @' \* R" |9.3.6 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 a" g  K0 g, Q+ I9.4.3 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
9.5.1 Fe-C-Cr系 441
6 b+ |8 w* W  W9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系 444
1 F8 _+ _3 T0 A1 y% W  J( K9.5.3 Fe-C-V系 446
9.5.4 Fe-C-Ni系 447
9.6 TD处理的热力学与动力学 448
! R  T; `$ \$ h) w9 ]9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理 448
* X1 f+ P  b2 `! O% R9.6.2 碳化物内碳活度差的解析 450
9.6.3 TD处理的动力学 452
; p. e3 G5 y  ~& m4 \9.6.4 TD处理动力学的实证 454
2 B$ [5 Y: [* P' H8 J0 E. c! l参考文献 456
! }& l7 O. l$ r5 O0 {7 a索引 458
后记 464