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绪论1

第一章金属的结构5

一、单原子金属5

1-1 金属的单原子状态5

二、固体金属的结构10

1-2 原子的结合10

1-3 金属键10

1-4 固体的空间点阵和结晶系12

1-5 金属的结构类型15

1-6 亚金属的结构类型22

1-7 原子坐标、结晶面指数和方向指数23

1-8 原子半径27

1-9 晶体的结合能43

1-10 多晶体金属45

三、晶体的缺陷47

1-11 点缺陷47

1-12 线缺陷50

1-13 面缺陷57

1-14 缺陷对晶体性质的影响69

四、液体金属的结构70

1-15 液体金属的结构70

1-16 液体金属的特点74

参考资料76

第二章金属的相变，金属的结晶77

一、单元系相变的热力学，金属中的相变77

2-1 单元系的相平衡77

2-2 一级相变78

2-3 相界面热力学81

2-4 二级相变84

2-5 金属中的相变87

二、金属的结晶88

2-6 均匀形核88

2-7 非均匀形核93

2-8 晶体长大的二维形核理论(Kossel-Stranski理论)96

2-9 晶体长大的现代理论97

2-10 影响晶体长大速度的因素99

2-11 结晶动力学103

2-12 结晶后金属的晶粒大小107

2-13 晶体的形状109

2-14 结晶时晶体缺陷的形成114

2-15 铸锭的结晶116

参考资料118

第三章合金相的结构119

一、固溶体119

3-1 固溶体的类型119

3-2 替代式固溶体的点阵常数120

3-3 替代式固溶体的实际结构121

3-4 固溶体内的缺陷124

3-5 形成连续固溶体的条件127

3-6 影响替代式固溶体溶解度的因素128

3-7 间隙式固溶体136

3-8 有序固溶体138

二、中间相145

3-9 正常价化合物145

3-10 电子化合物148

3-11 Laves相152

3-12 σ相157

3-13 具有砷化镍结构的合金相160

3-14 间隙相162

3-15 具有复杂结构的间隙化合物168

参考资料170

第四章二元合金的相图及结晶171

一、二元系的相平衡171

4-1 固溶体的自由能171

4-2 混合相的自由能175

4-3 多元系复相平衡的条件176

4-4 平衡相的自由能曲线178

4-5 与化合物形成平衡的自由能曲线181

4-6 一级相变和二级相变时的相平衡182

4-8 由活度测定平衡图184

4-7 由合金的自由能曲线测制平衡图184

二、平衡图的测制184

4-9 热分析法191

4-10 其他测定方法及相图结构的判别198

三、相图及合金的结晶202

4-11 液态合金的溶解度202

4-12 关于固态溶解度204

4-13 两组元在液态和固态都呈无限溶解的二元系208

4-14 合金铸锭的结晶217

4-15 利用选择结晶原理将金属提纯的方法224

4-16 具有共晶转变的二元系226

4-17 具有包晶转变的二元系237

4-18 形成化合物的二元系240

4-19 两组元在液态和固态都呈有限溶解的二元系243

4-20 具有固态转变的二元相图247

4-21 合金中的偏析256

4-22 相图与合金性质间的关系259

参考资料262

第五章三元系264

一、三元系概述264

5-1 三元相图的合金成分表示法264

5-2 杠杆定则和重心规则的应用268

5-3 三组元在液态和在固态都呈无限溶解的三元系270

5-4 具有四相共晶转变的简单三元系275

5-5 三组元在液态完全溶解、一对组元组成共晶系、其余两对组元在固态呈无限溶解的三元系282

二、具有三相平衡的三元系282

5-6 三组元在液态完全溶解、两对组元组成共晶系、其他一对组元在固态完全溶解的三元系290

5-7 三组元在液态完全溶解、两对组元组成包晶系、其他一对组元在固态完全溶解的三元系295

5-8 三相共晶转变及包晶转变中平衡相浓度的变化297

5-9 一对组元具有包晶转变、一对组元具有共晶转变、其他一对组元在固态互溶的三元系298

5-10 组元在液态不完全溶解、具有偏晶转变的三元系303

三、具有四相平衡的三元系306

5-11 三元系内的四相平衡转变306

5-12 具有三元共晶转变的三元系308

5-13 两对组元形成包晶转变、另一对组元形成共晶转变的三元系(具有共晶-包晶转变的三元系)313

5-14 两对组元形成共晶转变、另一对组元形成包晶转变的三元系(共有共晶-包晶转变的三元系)318

5-15 三对组元都形成共晶转变、具有共晶-包晶转变的三元系321

5-16 具有三元包晶转变的三元系323

5-17 具有三元偏晶转变的三元系327

四、形成化合物的三元系334

5-18 形成二元化合物的三元系334

5-19 形成三元化合物的三元系338

5-20 三元系相图中相区接壤规则339

五、具有固态转变的三元系340

5-21 具有两相平衡固态转变的三元系340

5-22 具有三相平衡固态转变的三元系341

5-23 具有四相平衡固志转变的三元系343

5-24 Al-Fe-Si系的一角348

六、三元系实例348

5-25 Fe-Si-C系的垂直截面351

参考资料352

第六章扩散353

一、扩散方程及其解353

6-1 Fiek第一定律353

6-2 Fiek第二定律354

6-3 非稳定态的扩散方程解——无限大物体中的扩撒356

6-4 非稳定态的扩散方程解——半无限大物体中的扩散360

6-5 扩散系数D是浓度的函数时非稳定态扩散方程的解(Boltzmann-Matano解)364

二、扩散的机理365

6-6 直接交换365

6-7 间隙模型366

6-8 空位迁移模型367

6-9 Kirkendall效应367

三、影响扩散的因素369

6-10 键能的影响369

6-11 晶体结构及位向371

6-12 晶界扩散371

参考资料376

第七章范性形变及再结晶377

一、单晶体的形变377

7-1 滑移377

7-2 多系滑移384

7-3 滑移带和滑移线385

7-4 孪生386

7-5 不对称变向390

二、多晶体的形变391

7-6 晶粒问界及相邻晶粒对形变的作用391

7-7 多晶体形变的特征392

7-8 金属的晶粒大小对力学性质的影响393

7-9 形变后组织的改变396

三、金属轻形变后性质的改变397

7-10 加工硬化397

7-11 形变织构399

7-12 形变应力401

7-13 其他性质的改变402

7-14 固溶体的形变403

四、合金的范性形变403

7-15 两相混合物的形变407

五、回复和再结晶408

7-16 回复408

7-17 多边形化411

7-18 再结晶413

7-19 晶粒长大419

7-20 再结晶后金属的晶粒度421

7-21 二次再结晶423

7-22 再结晶织构423

7-23 退火孪晶424

7-24 热加工427

六、位错理论概略428

7-25 位错模型的提出428

7-26 位错的运动431

7-27 位错的增殖433

7-28 位错的堆积及交互作用434

7-29 位错的反应436

7-30 理论的应用示例436

参考资料440

第八章固态相变441

一、相变分述441

8-1 固态相变的类别441

8-2 同素异构转变442

8-3 共析转变和包析转变446

8-4 脱溶转变449

8-5 马氏体型相变455

8-6 二级相变464

二、相变理论467

8-7 相变热力学467

8-8 相变动力学473

8-9 相变结晶学480

8-10 晶体缺陷的作用484

参考资料486

附录 Gauss误差函数值487

索引488