材料设计的热力学解析

出版时间：2011年版

内容简介

　　本书是将“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？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。 本书可供材料、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。读者对象： 本书可供材料、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。一级分类：科技图书二级分类：材料三级分类：材料科学

目录

序言 叶恒强

前言

1 绪论

　1.1 合金设计与材料设计

　1.2 ?料设计的进步

　参考文献

2 永磁材料设计的热力学解析

　2.1 永磁材料概说

　2.2 两相分离型金属永磁材料的组织设计

　　2.2.1 决定矫顽力的主要因素

　　2.2.2 合金设计的组织要素

　　2.2.3 合金设计与失稳分解

　　2.2.4 永磁材料失稳分解的起源

　2.3 两相分离型组织的热力学解析

　　2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析

　　2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响

　　2.3.3 有序-无序转变对两相分离组织的影响

　　2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组?的热力学分析

　参考文献

3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析

　3.1 一种双相纳米材料的设计

　3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算

　　3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定

　　3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算

　　3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力

　3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能

　　3.3.1 等体积分数合金的组织学研究

　　3.3.2 等体积分数合金的失稳分解组织及其粗化

　　3.3.3 合金失稳分解的硬化效应分析

　　3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析

　3.4 Cu-Fe-Ni合金失稳分解双相细晶组织的控制

　　3.4.1 失稳分解组织的形态与取向控制

　　3.4.2 塑性变形储能与位错密度

　3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化

　　3.5.1 不连续粗化组织的形态特征

　　3.5.2 不连续粗化的动力学特征

　　3.5.3 不连续粗化的力学性能特征

　　3.5.4 不连续粗化的激活能

　　3.5.5 等轴细晶双相组织

　3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系

　　3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶

　　3.6.2 细晶强化与失稳分解强化

　参考文献

4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题

　4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度

　　4.1.1 纯元素在Al固溶体中的溶解度

　　4.1.2 化合物形成元素在Al固溶体中的溶解度

　　4.1.3 Al固溶体的溶解度分析

　4.2 Al-M二元合金中的溶解度间隙

　　4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙

　　4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学

　　4.2.3 Al-Zn系fcc固溶体的溶解度间隙

　　4.2.4 Al-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙

　　4.2.5 Al-Ag系fcc固溶体的溶解度间隙

　4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙

　　4.3.1 Al-Zn-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙

　　4.3.2 Al-Cu-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙

　　4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙

　4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究

　　4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法

　　4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果

　　4.4.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的热力学计算

　　4.4.4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计要点

　4.5 Al-Zn-Cu系低温区相平衡的热力学研究

　　4.5.1 Al-Zn-Cu系中的T相

　　4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃低Cu侧相平衡

　　4.5.3 Al-Zn-Cu系室温低Cu侧相平衡

　4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题

　　4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为

　　4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响

　　4.6.3 少量Cu对Al-Zn合金fcc固溶体扩散行为的影响

　　4.6.4 少量Cu对Al-Zn合金不连续分解的影响

　　4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变

　参考文献

5 Fe-Mn-Al低温合金的设计与热力学解析

　5.1 低温合金概说

　5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析

　　5.2.1 相结构与韧脆转变温度

　　5.2.2 影响韧脆转变温度的因素

　　5.2.3 bcc结构低温钢的设计

　5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计

　　5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征

　　5.3.2 Ni-Cr合金化

　　5.3.3 单纯Mn合金化

　　5.3.4 Mn-Cr合金化

　　5.3.5 Mn-Al合金化

　5.4 奇异的奥氏体低温稳定性

　5.5 Fe-Mn-Al系合金相图的研究

　　5.5.1 Fe-Mn-Al系合金相图的研究概况

　　5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法

　　5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果

　　5.5.4 ?Fe-Mn-Al系合金相图研究的最新进展

　5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析

　参考文献

6 钛基合金的热力学解析

　6.1 基础系统相图

　　6.1.1 Ti-Al系二元相图

　　6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图

　　6.1.3 其它元素对???相平衡的影响

　　6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图

　　6.1.5 Ti-Al-V系三元相图

　　6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图

　6.2 纯钛的??相变自由能

　6.3 钛合金的?相稳定化参数

　　6.3.1 Ti基固溶体间的相平衡

　　6.3.2 Ti基二元合金的?相稳定化参数

　6.4 钛合金的T0线与T0面

　　6.4.1 二元系的T0线

　　6.4.2 铝当量和钼当量

　　6.4.3 多元系中的T0面

　6.5 钛合金的马氏体转变温度

　　6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变

　　6.5.2 马氏体转变开始温度

　6.6 钛合金中微量元素作用的热力学解析

　　6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与?相稳定化参数

　　6.6.2 Ti-Al-H系的??????相变温度

　　6.6.3 Ti合金中化合物相的基本特征

　　6.6.4 Ti合金中化合物相的溶解度

　6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测

　　6.7.1 Ti-X-Y三元系富钛角预测的意义

　　6.7.2 Ti-X-Y三元系富钛角预测的依据

　　6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性

　参考文献

7 Ti-Al系金属间化合物的相平衡热力学

　7.1 几种Ti-Al金属间化合物及其合金化

　7.2 Ti-Al二元系的热力学分析

　　7.2.1 Ti-Al二元相图的热力学分析

　　7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识

　　7.2.3 Ti-Al系???相平衡的热力学

　7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析

　　7.3.1 Ti-Al-X三元系的???相平衡

　　7.3.2 第三组元X的?相稳定化参数

　　7.3.3 微量第三组元X对???相平衡的影响

　7.4 Ti-Al-X三元系相平衡的实验测定

　　7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定

　　7.4.2 Ti-Al-Nb三元系??????其它温度相平衡的实验测定

　　7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定

　　7.4.4 Ti-Al-X三元系????????相平衡实验规律分析

　7.5 Ti-Al-?X多元系的???相平衡

　　7.5.1 Ti-Al-?X多元系的???????相平衡研?方法

　　7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的???相平衡

　　7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的???相平衡

　　7.5.4 Ti-Al-Si-Nb四元系的???相平衡

　　7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的???相平衡

　　7.5.6 Ti-Al-Cr-Nb四元系的???相平衡

　7.6 Ti-Al系的相变与粗化转变

　　7.6.1 ℃相变的性质

　　7.6.2 ?相的形态与形成机制

　　7.6.3 片层组织的粗化

　参考文献

8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学

　8.1 宽滞后形状记忆合金概说

　　8.1.1 增大相变温度滞后的意义

　　8.1.2 增大相变温度滞后的热力学原理

　8.2 Ti-Ni-Nb三元系相平衡的实验测定

　　8.2.1 Ti-Ni-Nb三元相平衡的扩散偶法研究

　　8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作

　　8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析

　　8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示

　8.3 Ti-Ni-Nb三元相平衡研究的发展

　8.4 TiNiNb合金马氏体相变的热力学解析

　　8.4.1 TiNiNb合金的热容

　　8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析

　8.5 TiNiNb合金的相组成与结构

　8.6 TiNiNb合?的相变温度滞后、应变恢复率与组织

　参考文献

9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学

　9.1 CDC处理概说

　　9.1.1 关于碳化物形成能力

　　9.1.2 CDC处理的基本原理

　　9.1.3 CDC处理的类型

　9.2 CDC处理组织与性能的主要问题

　9.3 CDC处理的热力学——碳势设计

　　9.3.1 等碳活度线

　　9.3.2 合理碳势范围的设计

　　9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤

　　9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤

　　9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计?骤

　　9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计

　9.4 双层材料的CDC处理

　　9.4.1 CDC处理的双层材料

　　9.4.2 双层材料CDC处理组织

　　9.4.3 双层材料CDC处理后的性能

　9.5 几组重要的Fe-C-X系相图

　　9.5.1 Fe-C-Cr系

　　9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系

　　9.5.3 Fe-C-V系

　　9.5.4 Fe-C-Ni系

　9.6 TD处理的热力学与动力学

　　9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理

　　9.6.2 碳化物内碳活度差的解析

　　9.6.3 TD处理的动力学

　　9.6.4 TD处理动力学的实证

　参考文献

索引

后记




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