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材料设计的热力学解析 [精装]      ~ 郝士明 (作者)

4 Z/ Y5 {- A" @0 ?0 ?2 H        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

# S) z5 A$ `& ^8 x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。
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。
; m. F+ _2 n) y- D$ r    《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。

, g. o3 H' N4 b; H5 \
目录序言 叶恒强
4 L9 Q- L# W, V' b! Q: e+ l0 Q9 I前言
1 绪论 1
1.1 合金设计与材料设计 1
1.2 材料设计的进步 2
5 K9 }+ Z" p" H' }6 X' H! P参考文献 8

; W$ {! e3 t* l& h- E! x9 C2 永磁材料设计的热力学解析 10
2.1 永磁材料概说 10
2.2 两相分离型金属永磁材料的组织设计 12
: E7 _! e, K5 U7 I: w2.2.1 决定矫顽力的主要因素 12
2.2.2 合金设计的组织要素 16
2.2.3 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 W8 H0 @' k2 m$ b2.3 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
2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响 42
0 W. _0 H' y( U) r$ P2 D2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析 54
4 P2 M2 S! F  A6 \. c2 B  B1 H参考文献 65
6 Z! @. {$ j* `* A7 v$ }
1 z- l2 D2 }  f4 [3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析 67
2 W" x/ \( U5 q# ]3.1 一种双相纳米材料的设计 68
3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算 71
3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定 71
3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算 78
3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力 81
3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能 84
3.3.1 等体积分数合金的组织学研究 84
3.3.2 等体积分数合金的失稳分解组织及其粗化 87
! }% ?# J1 h- G+ ]* }0 Q  x) g3.3.3 合金失稳分解的硬化效应分析 88
0 ^0 E  O- ?6 O. V& @3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析 91
4 z5 v+ X6 q$ i- P# b$ t3.4 Cu-Fe-Ni合金失稳分解双相细晶组织的控制 93
  n+ B2 v$ z1 l7 L3.4.1 失稳分解组织的形态与取向控制 93
/ O$ p( w- \) p" N9 T1 h3.4.2 塑性变形储能与位错密度 96
3.5 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
9 K2 u* I" V/ A  {' M8 y5 z$ V- y4 J3.5.2 不连续粗化的动力学特征 100
3.5.3 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
3.5.5 等轴细晶双相组织 105
( \& Q% U% |0 a- k( X5 G6 c3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系 107
1 ^6 M" n( {+ F  [8 L# C4 D3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶 107
5 ~" x0 @. K/ j8 z( O. t  v2 N7 S3.6.2 细晶强化与失稳分解强化 108
参考文献 111
% p7 P) s: |8 W% L; U: V. X) P5 @) E
( V6 k, R7 x. [4 D' y4 B% [* O4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题 113
5 `! [; K0 s: ?; @- G: v4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度 114
3 o$ b3 \) C$ d% Z4.1.1 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 u6 t( b- W/ @% G( U4 S  N: l+ g4.1.3 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
+ b) ^* Y) i5 }3 v4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙 120
4 V" G0 s2 p6 @- I* z$ t4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学 123
4.2.3 Al-Zn系fcc固溶体的溶解度间隙 125
/ v' w( {2 v/ E1 E2 _- \8 }: R$ }1 c1 _; O4.2.4 Al-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 127
- P6 q. i: J( W* N  o8 l6 e3 O4.2.5 Al-Ag系fcc固溶体的溶解度间隙 129
( V+ I2 y& A5 Z: ~5 `4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙 130
6 P& K% {7 n6 Z$ F/ {4.3.1 Al-Zn-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 130
) O2 j/ k: {8 C. D) Q5 H4.3.2 Al-Cu-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙 131
3 ?. ^% ]7 d; m5 f4.3.3 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
& }" h: N( }0 E' g4.4.2 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
4.5 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
5 f8 l# z/ X- E& a& D' ^4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃\低Cu侧相平衡 152
4.5.3 Al-Zn-Cu系室温低Cu侧相平衡 155
8 }; p: R9 C7 C) G* P* n/ y4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题 160
. ]6 x5 a% z4 x( R  A' c7 }4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为 160
+ F7 y# T8 m5 p9 I4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响 165
( }/ Z3 j, x1 j5 C+ c4.6.3 少量Cu对Al-Zn合金fcc固溶体扩散行为的影响 169
7 ~1 r  L- b4 @; K4.6.4 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
参考文献 183
% e6 b" D2 r% d6 M. Z+ m. i2 f
6 S" L; E5 o9 V( A2 P  D- K5 Fe-Mn-Al低温合金的设计与热力学解析 185
2 W6 P- F% B1 g& r0 j' T5 _5.1 低温合金概说 185
. N9 E' d, W3 T6 k: E8 C2 m5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析 187
6 K  ], T- r$ D2 E. ~0 Q5.2.1 相结构与韧脆转变温度 187
' l( e" o) k$ p- ?) I5.2.2 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
: b0 A$ O* w0 H1 d" w8 s2 `5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计 196
; c) ?% I! P/ x5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征 196
9 u+ b0 V: s# G: X! O9 g5.3.2 Ni-Cr合金化 197
. u) n8 S, E. w5.3.3 单纯Mn合金化 197
5.3.4 Mn-Cr合金化 198
6 r* ?0 [$ e9 K7 z" n! s4 l- f5.3.5 Mn-Al合金化 201
5.4 奇异的奥氏体低温稳定性 202
) r7 U8 @9 Q4 B/ ~; y5.5 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
( s4 K* T& f& n5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法 211
' K1 I7 T* c# t; L5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果 215
% ^8 s- S- d4 h$ D) k% W- `6 b5.5.4 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
1 w  |% w. A7 X, `参考文献 233

6 钛基合金的热力学解析 235
. i/ o4 E- _) l" U  S* Q. e# i6.1 基础系统相图 236
: V! P+ O. L" N3 q6.1.1 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
3 u0 b+ ?- O9 d; L$ Z* h5 h6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图 243
$ y: c, F1 \6 d3 L( V/ e6.1.5 Ti-Al-V系三元相图 244
8 T5 }( H1 ^+ R( w; {9 l6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图 249
. j: {: I& E7 z& }3 g6.2 纯钛的相变自由能 250
" f% Y5 R- ]$ F7 `4 `* s6.3 钛合金的相稳定化参数 253
& e* t8 c% j$ b' H# z/ K, C( @% q6.3.1 Ti基固溶体间的相平衡 253
4 y  _* s) m. M% O2 k! I1 d6.3.2 Ti基二元合金的相稳定化参数 255
9 {+ @, L. h) q) R( P" S4 K4 z6.4 钛合金的T0线与T0面 258
6.4.1 二元系的T0线 258
; d% R6 j- o6 I7 h6.4.2 铝当量和钼当量 259
6.4.3 多元系中的T0面 262
6.5 钛合金的马氏体转变温度 263
" ~" @- U) S  H0 b& k- B  Z3 g6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变 263
  x) g5 R" i0 P$ @6.5.2 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
6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与a/r相稳定化参数 269
" h) @  }, f7 k" v6.6.2 Ti-Al-H系的a/r相变温度 271
  H4 @5 O, k: C# f& x* n! W- b& [6.6.3 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
8 }& k. O+ \; W& B& \' [6.7.3 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
7.1 几种Ti-Al金属间化合物及其合金化 285
9 e* J- L! ^5 q9 J3 p7.2 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
7.2.2 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
; j! A( {, k2 ^; `7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析 297
, \0 b8 a; r- _2 ~. N- ^3 ]+ k5 r7.3.1 Ti-Al-X三元系的a/r相平衡 297
! j3 ~4 X8 X6 R. W- p+ u7 ]: n& D7.3.2 第三组元X的相稳定化参数 298
# `6 q) c1 ]$ F- j9 w8 p) ]# J7.3.3 微量第三组元X对a/r相平衡的影响 299
. `, w8 ^4 F) t7 W; a$ V& J7.4 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
) x& w5 t$ r$ {7.4.2 Ti-Al-Nb三元系a/r其它温度相平衡的实验测定 306
7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定 307
/ r# l- }1 O% u6 c8 X7.4.4 Ti-Al-X三元系a/r相平衡实验规律分析 311
: P* }# n+ ^% T9 X( u3 O7.5 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡 314
7.5.1 Ti-Al-X多元系的a/r相平衡研究方法 314
8 B8 a1 J+ p* n) P  L! A7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的a/r相平衡 318
- d: q2 q6 E2 H8 b) v& f0 L( V7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的a/r相平衡 320
7.5.4 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
( l% W3 B0 c% V) `- \7.5.6 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
! H  T% n1 ~8 Q7 O7.6.1 1120℃相变的性质 327
7.6.2 相的形态与形成机制 330
2 _; d1 D$ @- y+ l. K% Q2 P7.6.3 片层组织的粗化 332
8 W( \/ K! S4 d2 I: W$ i5 ]9 s& ]3 c参考文献 341

8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学 344
+ \! b8 H: [! ?1 P1 Z( O8.1 宽滞后形状记忆合金概说 344
8 O9 y8 q# I( A! D8.1.1 增大相变温度滞后的意义 345
, P5 z  F. U/ U! N! 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
5 e5 O. N# A! n0 x2 N8 U8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作 358
, |+ c& B0 g) V, D& x: ]8 b8 ]5 u7 q8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析 361
6 K9 A) S& a6 c0 d8 |9 o- p, Z" i8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示 378
- O  ?, c; o- [2 ~$ A8.3 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
) B6 H+ \" \( L2 v% M9 P! `8.4.1 TiNiNb合金的热容 387
% M- F% w; ^2 G! u2 k4 j8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析 390
8.5 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
# X( B8 R& J) [" ]' E- d参考文献 400
7 N! {1 k: P3 U- J5 |9 ?% @" R
9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学 403
! n+ f% J4 `9 }) j9.1 CDC处理概说 403
7 ]" P$ F) W1 l) M+ v9.1.1 关于碳化物形成能力 403
9.1.2 CDC处理的基本原理 405
9.1.3 CDC处理的类型 409
# D5 |. S$ f$ @) N7 `* ?9.2 CDC处理组织与性能的主要问题 412
' U5 u+ x! K- j! L/ [9.3 CDC处理的热力学——碳势设计 418
* l* t1 M8 p' `8 t! T9.3.1 等碳活度线 418
3 d6 V& g' \# z  k- k5 C9.3.2 合理碳势范围的设计 421
5 y8 ^0 p4 w5 k9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤 422
% w5 H' `  t" k1 g5 V; ]+ N# ~9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤 423
# P" T4 N% w3 I9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤 424
9 ], y' ~  s& ]) O/ x: m% g9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计 425
9.4 双层材料的CDC处理 433
1 @* u& y& I  b6 O/ [# }5 N9.4.1 CDC处理的双层材料 434
1 Z( L2 f& I: W( A) N9.4.2 双层材料CDC处理组织 437
) r. k  T) ]8 Q& _- K# n6 H. S9.4.3 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
4 N2 _/ S( @: N9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系 444
9.5.3 Fe-C-V系 446
' e8 G" L9 ]( Y) S9.5.4 Fe-C-Ni系 447
# `& S# q0 ~+ G: z& o! y4 r0 ^9.6 TD处理的热力学与动力学 448
/ X+ j+ \  z% e4 g. t9 N9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理 448
- A% q. p3 M# k0 K# `9.6.2 碳化物内碳活度差的解析 450
" P2 E/ ~5 O- E' r9.6.3 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
) o5 I5 L) ?0 b; f' o1 ^# \索引 458
- ]3 @* S* n/ j6 ]" h后记 464