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第一篇合金理论1

引言1

第一章合金的热力学3

Ⅰ.定性理论3

1.1.相平衡的热力学判据3

1.2.合金的平衡相4

1.3.从自由能曲线推导相图7

1.4.相图的几何规律10

Ⅱ.定量理论13

1.5.均匀相的热力学函数13

1.6.理想溶体与非理想溶体16

1.7.合金热力学数据的讨论17

1.8.相图的计算22

第二章金属与合金的结构29

Ⅰ.金属元素的结构29

2.1.刚球密堆积与几种典型的金属结构29

2.2.元素的晶体结构33

2.3.金属的原子半径36

2.4.元素的原子结构39

2.5.金属键与结合能43

2.6.金属的电子结构46

Ⅱ.固溶体56

2.7.固溶体的基本类型56

2.8.形成替代式固溶体的一些经验规律59

2.9.固溶体的物理性能64

2.10.填隙式固溶体的晶体结构69

2.11.固溶体的微观不均匀性70

2.12.有序固溶体73

Ⅲ.金属化合物78

2.13.电子化合物78

2.14.几何因素决定的金属化合物83

2.15.间隙相88

2.16.金属化合物的物理性能90

第三章微观的合金理论93

Ⅰ.统计理论93

3.1.固溶体的统计理论模型93

3.2.准化学近似与固溶体中的原子分布95

3.3.二元合金的溶解限曲线的理论97

3.4.有序无序转变的理论101

Ⅱ.弹性理论110

3.5.错配球模型110

3.6.错配球模型的应用113

3.7.弹性偶极子模型115

Ⅲ.电子理论119

3.8.刚能带模型119

3.9.电子屏蔽模型123

3.10.稀固溶体剩余电阻的理论130

附录3Ⅰ.处理散射问题的部分波法132

第一篇参考文献135

第二篇晶体的缺陷139

引言139

第四章点缺陷144

Ⅰ.点缺陷的基本性质144

4.1.几何组态144

4.2.点缺陷的形成能146

4.3.热平衡态的点缺陷149

4.4.点缺陷对物理性能的影响152

4.5.点缺陷的移动153

Ⅱ.辐照效应154

4.6.辐照效应的一般介绍155

4.7.辐照对金属性能的影响156

4.8.高能粒子与点阵原子的碰撞158

4.9.原子碰撞的串级过程161

4.10.实验结果与理论计算值的比较167

4.11.辐照后缺陷的回复170

附录4-Ⅰ.经典的碰撞理论173

第五章位错178

Ⅰ.位错的几何性质178

5.1.刃型位错与螺型位错178

5.2.位错的滑移与攀移182

5.3.位错的普遍定义与柏格斯矢量188

5.4.位错的一般运动学特征191

5.5.位错与晶体的范性形变193

Ⅱ.位错的应力场与原子错排195

5.6.位错的连续介质模型196

5.7.直刃型位错的应力场197

5.8.直螺型位错的应力场200

5.9.位错的能量与线张力201

5.10.位错的点阵模型204

Ⅲ.位错与晶体缺陷的交互作用209

5.11.应力场对位错的作用力209

5.12.平行位错间的弹性交互作用力211

5.13.位错的塞积群213

5.14.位错的交截216

5.15.位错与溶质原子的交互作用218

5.16.位错与点缺陷的交互作用220

Ⅳ.位错的动力学性质222

5.17.位错滑移的动力学223

5.18.位错运动的极限速度225

5.19.滑移动力学的实验观测227

5.20.位错的增殖机制229

5.21.位错攀移的动力学232

5.22.攀移动力学的实验观测237

Ⅴ.典型晶体结构中的位错组态239

5.23.典型晶体桔构中的全位错239

5.24.堆垛层错241

5.25.面心立方晶体中的不全位错244

5.26.扩展位错246

5.27.面心立方晶体中的一些位错反应248

5.28.面心立方晶体中空位凝聚成位错的过程253

5.29.合金中的位错组态256

附录5-Ⅰ.电子显微衍衬法晶体缺陷法成象的原理258

附录5-Ⅱ.弹性力学的基础知识266

附录5-Ⅲ.刃型位错应力场的计算272

附录5-Ⅳ.位错间弹性交互作用力的计算278

第六章界面282

Ⅰ.晶界282

6.1.晶界的位错模型282

6.2.晶界位错模型的实验证明288

6.3.大角度晶界的结构292

6.4.攀生晶界294

6.5.晶界能296

6.6.晶界的内吸附298

6.7.小角度晶界的移动300

6.8.大角度晶界的滑动与移动301

Ⅱ.晶体的嵌镶组织306

6.9.退火状态的晶体中的嵌组织307

6.10.熔态生长的晶体的嵌镶组织308

6.11.形变后未完全退火的晶体中的嵌镶组织310

Ⅲ.相界312

6.12.相界的位错模型312

6.13.相界能315

附录6-Ⅰ.晶体缺陷理论中的一些求和问题316

第二篇参考文献322

第三篇原子的迁移329

引言329

第七章金属中的扩散330

Ⅰ.扩散的唯象理论330

7.1.菲克方程及其解330

7.2.扩散的热力学理论337

Ⅱ.扩散机制及微观理论340

7.3.扩散机制341

7.4.扩散的微观理论345

Ⅲ.影响扩散的因素357

7.5.杂质对扩散的影响357

7.6.扩散的各向异性358

7.7.晶界扩散和表面扩散359

Ⅳ.二元合金中的扩散364

7.8.均匀合金中的自扩散364

7.9.克根达耳效应369

Ⅴ.有关扩散的一些半经验规律372

7.10.实验方法372

7.11.一些半经验规律373

附录7-Ⅰ.扩散方程的解376

附录7-Ⅱ.达肯公式的推导377

第八章几个和扩散有关的实际问题380

Ⅰ.金属的氧化380

8.1.瓦格纳氧化理论381

8.2.薄氧化层的成长385

Ⅱ.气体在金属中的扩散387

8.3.气体在金属中扩散概况387

8.4.渗透过程和渗透速率390

Ⅲ.烧结393

8.5.颗粒的结合395

8.6.疏孔体积的收缩399

附录8-Ⅰ.氧化速率公式的推导400

8-Ⅱ.用扩散系数表示的氧化速率公式的推导403

第三篇参考文献405

人名索引407

内容索引411

第四篇相变415

引言415

第九章相变动力学416

Ⅰ.成核成长的基本原理416

9.1.成分不变的成核——过饱和蒸气中液滴的形成416

9.2.成分变化的成核421

9.3.非均匀成核425

9.4.新相的成长428

Ⅱ.固体中的相变431

9.5.相变应变431

9.6.相变和相界432

9.7.晶体缺陷对相变的影响435

Ⅲ.相变的形式理论437

9.8.成核率不随时间而变的相变速率437

9.9.成核率随时间而变的相变速率441

第十章凝固442

Ⅰ.晶体从蒸气中的成长442

10.1.完善晶体的成长442

10.2.非完善晶体的成长444

Ⅱ.液态金属的凝固447

10.3.液态金属的凝固和第二类元素的分布449

10.4.液态金属凝固的原子过程458

10.5.从液态金属成长的晶体中的亚结构461

10.6.铸锭469

10.7.共晶合金的纤维组织469

附录10-Ⅰ.溶质分布公式的推导470

第十一章马氏体相变472

Ⅰ.马氏体相变概况472

11.1.马氏体472

11.2.变温转变475

11.3.等温转变478

11.4.奥氏体的稳定化480

Ⅱ.马氏体相变晶体学486

11.5.相变机制487

11.6.关于惯态面的取向493

11.7.界面结构——弗兰克模型494

11.8.相变的几何分析495

Ⅲ.马氏体相变动力学498

11.9.马氏体相变动力学的经典处理和核心问题498

11.10.克纳普-德林格理论503

附录11-Ⅰ.马氏体相变中的晶体学关系508

第十二章扩散相变511

Ⅰ.过饱和固溶体的沉淀511

12.1.沉淀的一些基本过程512

12.2.脱溶区的结构517

12.3.过渡相的结构522

12.4.回归528

12.5.晶体缺陷对沉淀的作用530

12.6.不连续沉淀536

Ⅱ.奥氏体的分解538

12.7.珠光体的形成538

12.8.贝氏体的形成543

附录12-Ⅰ.非完善晶体的倒易空间和异常衍射547

第四篇参考文献548

第五篇金属的力学性质553

引言553

第十三章金属中的内耗554

Ⅰ.内耗的唯象理论555

13.1.内耗、模量亏损与非弹性应变的关系555

13.2.弛豫型(或滞弹性)内耗557

13.3.静滞后型内耗562

13.4.阻尼共振型内耗563

13.5.内耗的量度564

13.6.内耗的测量方法567

Ⅱ.点缺陷引起的内耗(应力感生有序内耗)569

13.7.体心立方结构的填隙式固溶体570

13.8.替代式固溶体574

13.9.面心立方结构的填隙式固溶体576

Ⅲ.与位错有关的内耗577

13.10.钉扎位错内耗577

13.11.低温位错弛豫内耗峰590

13.12.点缺陷与位错交互作用引起的弛豫内耗峰598

13.13.高温位错内耗605

Ⅳ.与界面有关的内耗606

13.14.非共格的晶界内耗峰606

13.15.共格界面引起的内耗609

Ⅴ.与热、磁和电性质有关的内耗612

13.16.热弹性内耗612

13.17.磁弹性内耗614

13.18.电子阻尼615

附录13-Ⅰ.标准线性固体方程的推导619

附录13-Ⅱ.钉扎位错在脱钉后位错段长度的分布函数620

第十四章晶体的范性623

Ⅰ.范性形变的几何学与晶体学623

14.1.范性形变的测量623

14.2.滑移的晶体学特征627

14.3.临界切应力定律636

14.4.形变过程中滑移的几何关系639

14.5.不均匀的范性形变644

14.6.孪生649

14.7.多晶体范性形变的特征654

14.8.形变织构657

Ⅱ.范性形变的物理本质663

14.9.晶体软硬的物理本质663

14.10.屈服现象670

14.11.流变应力与位错密度的关系675

14.12.热激活的形变过程684

14.13.三阶段的加工硬化曲线691

14.14.加工硬化曲线的理论697

14.15.包辛格效应与疲劳硬化702

14.16.多晶体的屈服与流变704

Ⅲ.合金强化709

14.17.固溶硬化的基本情况710

14.18.均匀固溶硬化的理论713

14.19.位错线上溶质原子偏聚的效应717

14.20.有序合金的硬化721

14.21.第二相粒子强化的基本情况724

14.22.两相合金屈服强度的理论726

14.23.两相合金加工硬化的理论733

第十五章断裂741

15.1.断裂的基本类型741

15.2.脆性断裂742

15.3.裂口的成核748

15.4.裂口的传播751

15.5.延性-脆性转变758

15.6.延性断裂766

15.7.疲劳断裂767

15.8.纤维强化771

第十六章高温力学性质778

Ⅰ.回复与再结晶778

16.1.回复与多边化778

16.2.再结晶的基本规律784

16.3.再结晶机制786

16.4.和再结晶有关的几个特殊问题790

Ⅱ.蠕变792

16.5.蠕变试验及工程蠕变数据的表示792

16.6.蠕变的经验公式796

16.7.蠕变过程中的结构变化及形变机制799

16.8.蠕变理论803

16.9.溶质原子和弥散相对蠕变的影响811

16.10.蠕变断裂815

16.11.发展高温合金可遵循的规律819

第五篇参考文献823

人名索引833

内容索引835