《材料能量学 能量的关系、计算和应用》

第一章简易材料论1

1-1 材料1

1-1.1 定义1

1-1.2 划分2

1-1.3 发展材料的途径3

1-2 材料问题4

1-2.1 宏观问题4

1-2.2 微观问题4

1-3 材料学11

1-3.1 宏观材料学12

1-3.2 微观材料学15

1-3.3 两种材料学之间的区分与联系15

1-4 材料的能量和稳定性17

1-4.1 能量17

1-4.2 稳定性18

1-4.1 学科19

参考文献20

第二章热力学21

2-1 温度和压力21

2-1.1 温度和热平衡21

2-1.2 压力和气体状态方程23

2-2 热力学第一定律--能量关系27

2-2.1 功30

2-2.2 热34

2-2.3 内能38

2-2.4 焓42

2-2.5 热效应和热化学44

2-3 热力学第二定律--过程方向50

2-3.1 过程方向和过程限度51

2-3.2 熵--热力学定义54

2-3.3 熵变的计算及熵的特点60

2-3.4 熵--统计意义68

2-4 关闭休系的能量和过程71

2-4.1 自由能和自由焓71

2-4.2 热力学关系式75

2-4.3 广义的焓和自由焓83

2-5 体系的稳定性88

2-6 化学热力学92

2-6.1 化学位93

2-6.2 反应方向和平衡条件98

2-6.3 反应进度与反应亲合势103

2-6.4 逸度和活度105

2-6.5 平衡常数136

2-6.6 化学稳定性和稳定性图144

2-7 热力学第三定律--熵值计算167

2-8 小结170

参考文献173

第三章熵与结构175

3-1 熵的物理意义175

3-2 组态熵177

3-2.1 置换固溶体及空位固溶体178

3-2.2 间隙固容体--aFe-c系180

3-2.3 有序固溶体185

3-3 运动熵186

3-3.1 麦-玻能量分配律及配分函数187

3-3.2 固体的振动熵193

3-3.3 单原子气体的平移运动熵204

3-3.4 金属中自由电子比热容215

3-3.5 黑体辐照的能量223

3-3.6 磁熵229

3-3.7 顺磁体的电子自旋231

3-4 小结234

参考文献236

4-1 广义的焓238

第四章焓与结构238

4-2 结合能240

4-2.1 自由原子的电子结构240

4-2.2 结合健和晶全类型241

4-2.3 结合力与结合能256

4-2.4 离子键晶全的内能259

4-3 材料的能量266

4-3.1 元素的电负性及准化学处理266

4-3.2 原子尺寸因素及应变能290

4-3.3 电子浓度因素及费米能296

4-4 缺陷晶体的能量308

4-4.1 原子型晶体缺陷311

4-4.2 电子型晶体缺陷315

参考文献325

第五章应变能与结构327

5-1 材料的力学问题327

5-2 应力328

5-2.1 应力分量328

5-2.2 平衡方程331

5-3 应变332

5-3.1 应变分量333

5-3.2 连续条件方程334

5-4 应力与应变的关系335

5-4.1 应变能336

5-4.2 广义胡克定律338

5-4.3 实际物体的柔性系数和坚韧系数339

5-5 弹性问题的解345

5-5.1 位移问题346

5-5.2 应力函数350

5-5.3 平面问题的弹性解354

5-5.4 小结364

5-6 塑性力学基础367

5-6.1 屈服判据和强度理论369

5-6.2 塑性问题的解373

5-7 应用383

5-7.1 能量383

5-7.2 性量398

5-7.3 结构和过程399

参考文献402

第六章界面能与结构404

6-1 界面的分类404

6-2 表面405

6-2.1 界面热力学405

6-2.2 结构和能量417

6-3.1 结构与能量432

6-3 晶界432

6-3.2 晶界化学449

6-4 相界465

6-4.1 液-固相界面465

6-4.2 固相之间的界面474

6-5 其他界面482

6-5.1 层错及孪晶482

6-5.2 磁畴壁485

6-5.3 金属-电解液界面489

参考文献493

7-1 相图与热力学函数的关系496

第七章相图与热力学函数496

7-2 单元系497

7-2.1 相图的分析与合成497

7-2.2 气-液及气-固平衡502

7-2.3 液-固及固-固平衡506

7-3 二元系508

7-3.1 几何热力学508

7-3.2 相图的分析509

7-3.3 相图的合成533

7-4.1 一般分析546

7-4 多元系546

7-4.2 Fe-M-C相图的富铁区548

7-4.3 溶解度积552

7-4.4 三元以上的实用相图555

7-5 亚稳相557

7-5.1 亚稳相的形成558

7-5.2 亚稳相的溶解度定律563

参考文献569

第八章非平衡态热力学与耗散结构基础571

8-1.1 局域平衡假设572

8-1 非平衡态热力学基础572

8-1.2 守恒方程574

8-1.3 熵流和熵产生577

8-1.4 热力学发展的三个阶段579

8-2 线性非平衡态热力学581

8-2.1 热力学第二定律对唯象系数的限制581

8-2.2 唯象系数的对称性质583

8-2.3 最小熵产生原理和定态的稳定性586

8-2.4 扩散591

8-3 非线性平衡态热力学594

8-3.1 李雅普诺夫(JIHyHOB)稳定性理论596

8-3.2 普适发展判据599

8-3.3 非线性非平衡态的稳定性605

8-4.4 耗散结构611

8-4 材料科学中的自组织现象619

8-4.1 反应-扩散方程620

8-4.2 驻留滑移带的位错反应-扩散模型622

8-4.3 受辐照材料中微结构的自组织627

8-4.4 材料耗散结构的其他实例633

参考文献635

第九章能量分析方法637

9-1 平衡结构637

9-2.2 过程失稳639

9-2 过程问题639

9-2.1 过程方向639

9-2.3 过程进度641

9-2.4 过程速度643

9-2.5 过程选择644

9-2.6 过程类型646

9-3 性能646

9-4 材料与环境647

9-5 小结648

参考文献649