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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3 Ⅰ.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