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第一章 金属的晶体结构1

1 晶体结构与空间点阵1

2 点阵的描述2

3 十四种空间点阵(布拉菲点阵)3

4 晶胞中的位置坐标5

5 晶面指数6

6 晶向指数7

7 晶带与晶带轴7

8 立方晶系中的一些几何关系8

9 六方晶系晶面指数及晶向指数的标定10

10 晶体结构符号12

11 金属中常见的晶体结构12

11.1 面心立方结构13

11.2 体心立方结构14

11.3 密排六方结构14

12 密堆积结构中原子面的堆积方式15

13 密堆积结构中的间隙16

13.1 间隙的类型16

13.2 间隙的密度17

13.3 间隙的大小17

13.4 面心立方及密排六方结构中的间隙18

14 体心立方结构中的间隙19

15 其它类型结构20

15.1 金刚石型结构20

15.2 β-Sn(白锡)型结构20

15.3 铟型结构21

16 同素异晶性(多形性、同素异构性)21

17 金属中的原子大小23

习题24

参考文献25

第二章 合金相的晶体结构26

1 合金相的分类26

2 置换固溶体27

2.1 休姆-罗塞利规律27

2.2 达肯-葛瑞(Darken-Gurry)图28

2.3 葛施奈德纳(Gschneidner)规律30

3 间隙固溶体31

4 超点阵31

4.1 Cu8Au I(L12)型32

4.2 β′-CuZn(B2)型32

4.3 CuAu I(L10)型33

4.4 CuPt(L11)型33

4.5 Fe8Al(DO8)型33

4.6 Mg8Cd(DO19)型34

5 正常价化合物34

6 电子化合物(电子相)35

7 间隙化合物(间隙相)36

7.1 Rx/RM<0.59时的间隙化合物36

7.2 Rx/RM>0.59时的间隙化合物36

8 拉维斯(Laves)相37

9 σ相39

10 Cr8Si型结构41

习题42

参考文献43

第三章 金属的凝固44

1 液态金属的结构和性质44

2 金属凝固的热力学条件45

3 形核过程47

3.1 均匀形核过程48

3.2 形核率49

3.3 均匀形核理论与实验结果的比较50

3.4 非均匀形核过程51

3.5 晶粒细化剂53

3.6 溶化时的形核54

4 晶体的长大54

4.1 固、液相界面结构54

4.2 确定固、液相界面类型的判据56

4.3 晶体长大动力学56

4.4 固、液相界面的稳定性58

5 铸锭的组织60

习题62

参考文献63

第四章 二元相图64

1 系统、相、组元64

2 二元相图的表示和制作65

3 相律、杠杆定律及其应用66

3.1 相律66

3.2 杠杆定律68

4 匀晶系相图68

4.1 相图概述68

4.2 固溶体的“平衡”凝固过程69

4.3 固溶体的不平衡凝固过程69

4.4 晶内偏析与扩散退火70

5 固溶体凝固时溶质原子的重新分布71

5.1 液相成分保持均匀72

5.2 液相中的溶质仅通过扩散混合72

5.3 在相界面附近的液相中只有扩散，其余部分还有对流，可使液相成分保持均匀73

6 区域熔化75

7 成分过冷76

8 具有极小点的匀晶系相图77

9 匀晶系中固溶体的分解78

10 共晶系相图78

10.1 铅锑系相图及合金凝固过程分析78

10.2 亚共晶、共晶及过共晶合金显微组织的特点79

10.3 共晶体的分类80

10.4 共晶体凝固机制及动力学82

10.5 共晶体的范围83

10.6 不平衡凝固时出现的共晶体84

10.7 离异共晶体(Divorced eutectic)85

10.8 固溶度极小时的共晶系相图86

10.9 过饱和固溶体的分解87

11 包晶系相图87

11.1 铂银系相图及合金凝固过程分析87

11.2 包晶反应机制89

11.3 固溶度极小时的包晶系相图90

12 合金二组元能形成中间相的相图90

12.1 中间相有一定的熔点90

12.2 中间相加热到一定温度要分解为液相及另一个固相91

13 合金组元中有同素异构转变的相图93

13.1 钛锆系相图93

13.2 铪钼系相图93

13.3 铁钨系相图95

14 合金二组元在液态有限互溶的相图95

15 二元相图中的恒温反应96

16 合金的性能与相图的关系97

17 相图的热力学解释100

习题104

参考文献106

第五章 铁碳相图107

1 铁碳系中的相107

2 铁-渗碳体相图108

3 碳钢的显微组织109

4 白口铸铁的显微组织111

5 铁-石墨相图113

6 灰口铸铁的显微组织114

7 变质铸铁、球墨铸铁与可锻铸铁115

习题116

参考文献116

第六章 三元相图117

1 三元合金成分的表示法117

2 三元相图的表示法118

3 三元系中的直线法则、杠杆定律及重心法则118

3.1 直线法则与杠杆定律119

3.2 重心法则119

4 三元系中的两相平衡--合金三组元在固态能完全互溶的相图120

4.1 相图概述120

4.2 相律的应用121

4.3 典型合金凝固过程分析121

4.4 垂直截面分析122

5 三元系中的三相平衡122

6 三元系中的三相共晶平衡123

6.1 相图概述123

6.2 投影图、等温截面和垂直截面124

6.3 典型合金凝固过程分析125

7 三元系中的三相包晶平衡126

8 三元系中的四相平衡128

9 三元系中的四相共晶平衡129

9.1 相图概述129

9.2 典型合金凝固过程分析131

9.3 固溶度极小时的相图132

10 三元系中的四相包共晶平衡133

11 三元系中的四相包晶平衡134

12 三元系中的四相平衡小结136

13 三元系有中间相时的相图137

13.1 一个二元系有一个稳定化合物137

13.2 两个二元系各有一个稳定化合物138

13.3 三元系内有一个三元稳定化合物138

13.4 一个二元系有一个不稳定化合物138

13.5 三元系内有一个三元不稳定化合物141

14 三元相图所遵循的一般规律141

14.1 三元相图各类相区的特点142

14.2 三元相图等温截面中各类相区的特点142

14.3 三元相图垂直截面的特点143

15 实际三元相图分析143

15.1 金锑锗三元系143

15.2 金铅锡三元系144

15.3 银铈镧三元系145

15.4 铝铜镁三元系147

15.5 铁镍铬三元系150

习题154

参考文献158

第七章 金属的塑性变形159

1 单晶体的塑性变形159

1.1 滑移现象159

1.2 滑移系160

1.3 临界分切应力162

1.4 滑移时晶体的转动164

1.5 多滑移164

1.6 交滑移166

1.7 孪生166

1.8 扭折带169

1.9 单晶体的应力-应变曲线170

2 多晶体的塑性变形172

2.1 多晶体塑性变形的特点172

2.2 多晶体的屈服强度173

2.3 多晶体的应力-应变曲线174

3 金属经塑性变形以后组织和性能的变化174

3.1 组织的变化174

3.2 性能的变化177

4 合金的塑性变形178

4.1 固溶体合金178

4.2 多相合金180

习题181

参考文献182

第八章 金属晶体的缺陷183

1 晶体中原子的结合能183

2 点缺陷184

2.1 点缺陷的形成、结构和能量185

2.2 热力学平衡的点缺陷185

2.3 点缺陷的作用187

3 位错理论的产生187

3.1 完整晶体的理论切变强度187

3.2 位错概念的提出189

4 位错的类型与柏氏矢量190

4.1 刃型位错190

4.2 螺型位错191

4.3 柏氏矢量191

4.4 混合型位错194

4.5 位错的密度与分布195

5 位错的弹性性质196

5.1 概述196

5.2 位错的应力场198

5.3 位错的应变能201

5.4 位错的线张力202

5.5 作用在位错上的力203

5.6 位错之间的交互作用力204

5.7 位错与点缺陷的交互作用207

6 位错的运动209

6.1 位错的滑移209

6.2 位错的攀移211

7 位错的交割、增殖与塞积212

7.1 位错的交割212

7.2 位错的增殖216

7.3 位错的塞积218

8 实际晶体中的位错220

8.1 堆垛层错220

8.2 不全位错222

8.3 位错反应223

8.4 扩展位错224

8.5 位错的束集226

8.6 洛末-柯垂耳(Lomer-Cottrell)位错227

9 位错理论的应用229

9.1 加工硬化229

9.2 固溶强化229

9.3 第二相强化230

习题232

参考文献235

第九章 金属中的扩散236

1 菲克(Fick)第一定律236

2 菲克第二定律237

2.1 菲克第二定律238

2.2 菲克第二定律的解239

2.3 D为变量时第二定律的解242

3 扩散的热力学理论244

3.1 扩散的驱动力244

3.2 扩散系数与迁移率244

4 扩散的微观理论245

4.1 无规行走与扩散距离245

4.2 原子迁移与扩散系数247

4.3 扩散机制248

5 几种扩散现象250

5.1 置换固溶体中的扩散250

5.2 表面扩散和晶界扩散253

5.3 反应扩散254

6 影响扩散的因素255

6.1 温度的影响255

6.2 成分的影响255

6.3 晶体结构的影响257

6.4 表面张力的影响258

习题258

参考文献259

第十章 界面261

1 晶体表面261

2 界面的几何自由度262

3 晶界和亚晶界263

3.1 小角度晶界263

3.2 大角度晶界265

4 相界266

4.1 共格界面267

4.2 半共格界面267

4.3 非共格界面268

5 孪晶界268

5.1 共格孪晶界268

5.2 非共格孪晶界268

6 界面的能量和性质269

6.1 小角度晶界的界面能269

6.2 其它界面的界面能269

6.3 界面的性质270

7 晶界的运动271

7.1 晶界运动的驱动力271

7.2 影响迁移率的因素273

8 界面能与组织形貌275

8.1 单相组织275

8.2 复相组织276

习题278

参考文献278

第十一章 回复、再结晶和晶粒长大280

1 回复280

1.1 退火过程的驱动能280

1.2 电阻率、密度和加工硬化的回复281

1.3 回复动力学282

1.4 多边化282

1.5 回复过程中显微组织的变化284

2 再结晶285

2.1 再结晶的基本规律285

2.2 影响再结晶的主要因素285

2.3 再结晶动力学287

2.4 再结晶的形核位置及形核机制289

2.5 再结晶织构的形成291

3 晶粒长大292

3.1 正常或连续晶粒长大292

3.2 反常晶粒长大293

3.3 晶粒长大过程中发展的织构294

4 动态回复与动态再结晶295

4.1 动态回复295

4.2 动态再结晶295

习题297

参考文献297

第十二章 固态金属中的相变298

1 固态相变热力学298

1.1 纯金属的固态相变热力学298

1.2 合金的固态相变热力学299

2 固态相变的形核300

2.1 均匀形核300

2.2 非均匀形核302

3 新相的长大304

3.1 界面控制的长大304

3.2 扩散控制的长大306

4 固态相变动力学306

5 脱溶反应308

5.1 脱溶的条件308

5.2 脱溶的形式309

5.3 时效过程的脱溶顺序310

5.4 脱溶动力学312

5.5 调幅分解313

习题315

参考文献315