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第一章 概述 1

1.1 界面科学研究的主要内容和方法 1

1.2 余氏理论在界面电子结构研究中的应用 2

1.3 程氏理论在界面电子结构研究中的应用 4

1.4 界面电子结构计算方法的新进展 5

1.5 界面电子结构及性能 6

第二章 余氏理论与程氏理论 7

2.1 余氏理论的基本概念 7

2.2 余氏理论的基本假设 9

2.2.1 关于分子和固体中原子状态的假定 9

2.2.2 关于不连续状态杂化的假定 10

2.2.3 关于键距的假定 12

2.2.4 关于等效价电子的假定 13

2.3 键距差(BLD)法 14

2.3.1 BLD法的基本思想 14

2.3.2 BLD法 16

2.3.3 BLD计算举例——白锡的价电子结构的计算 17

2.4 程氏理论的基本思想 20

2.4.1 凝聚态材料研究的途径 20

2.4.2 材料的分类和多子、少子 20

2.4.3 结构材料的特性、多子问题 20

2.4.4 功能材料的特性、少子问题 22

2.5 改进的TFD模型理论 23

2.5.1 改进的TFD模型概述 23

2.5.2 改进的TFD模型在应用中的要点 24

2.6 程氏对余氏理论的评价 27

2.7 余氏理论和程氏理论的关系 28

2.7.1 研究电子结构的新理论模型方法 28

2.7.2 关于合金电子结构的计算方法 28

2.7.3 对原子状态的新理解 29

第三章 合金相空间的电子结构及其计算 30

3.1 γ-Fe相空间的电子结构 30

3.1.1 γ-Fe晶胞的键络 30

3.1.2 键络上的电子分布 30

3.1.3 原子状态的确定 32

3.1.4 γ-Fe原子状态的描述 32

3.2.1 计算模型 34

3.2 Fe-C奥氏体相空间的电子结构 34

3.2.2 含碳晶胞价电子结构计算 36

3.2.3 FcC奥氏体价电子结构的描述 38

3.3 一元合金奥氏体相空间的电子结构 39

3.3.1 计算模型 40

3.3.2 Fe-C-Mx晶胞价电子结构计算 41

3.3.3 举例 43

3.4 二元合金奥氏体相空间的电子结构 45

3.4.1 计算模型 45

3.4.2 Fe-C-Mx-My晶胞价电子结构计算 45

3.4.3 举例 48

3.4.4 二元合金奥氏体价电子结构的描述 50

3.5 多元合金奥氏体相空间的电子结构 51

3.6 a-Fe相空间的价电子结构 52

3.6.1 a-Fe的晶体结构资料 52

3.6.2 Fe的甲种双态杂化表 53

3.6.3 实验键距和等同键数 53

3.6.4 键距方程 54

3.6.5 rd方程 54

3.6.6 nA方程、na值 54

3.6.7 理论键距 55

3.6.8 键距差△Dna计算 55

3.7 Fe-C马氏体相空间的电子结构 55

3.7.1 马氏体的晶体结构及计算模型 56

3.7.2 含碳结构单元价电子结构的计算 57

3.8 一元合金马氏体相空间的价电子结构 58

3.8.1 Fe-C晶胞价电子结构的计算 59

3.8.2 Fe-C-Mx晶胞价电子结构的计算 62

3.9 二元合金马氏体的价电子结构 65

3.9.1 Fe-C-Mx-My晶胞的结构模型 66

3.9.2 Fe-C-Mx-My晶胞价电子结构的计算 66

3.10 多元合金马氏体的价电子结构 69

3.11 渗碳体相空间的价电子结构 70

3.11.1 θ-Fe3C的晶体结构资料 70

3.11.2 θ-Fe3C价电子结构的计算 71

3.12 合金渗碳体相空间的价电子结构 74

3.13.1 ε-Fe3C的晶体结构 77

3.13 ε-Fe3C渗碳体的价电子结构 77

3.13.2 ε-Fe3C价电子结构的计算 78

3.13.3 原子状态的确定 80

3.14 合金ε-Fe3C的价电子结构 81

3.15 特殊碳(氮)化物的价电子结构 85

第十四章 异相界面电子结构的计算 88

4.1 铁-碳奥氏体/马氏体界面的电子结构 88

4.1.1 奥氏体(111)晶面 88

4.1.2 马氏体(110)晶面 90

4.1.3 界面电子密度差△ρ 92

4.1.4 使界面电子密度保持连续的原子状态组数σ 92

4.2.1 γ-Fe-C-Mx结构单元(111)面上的电子结构 93

4.2 合金奥氏体/合金马氏体界面的电子结构 93

4.2.2 a-Fe-C-Mx结构单元(110)面上的电子结构 94

4.2.3 使界面电子密度保持连续的原子状态组数σ的计算 95

4.2.4 最小电子密度差△ρmin 95

4.2.5 计算举例 95

4.2.6 γ-Fe-C-Mx/a-Fe-C-My界面的电子结构 98

4.3 γ-Fe/Fe-C奥氏体界面的电子结构 98

4.3.1 γ-Fe相(111)面的电子结构 98

4.3.2 γ-Fe(111)/γ-Fe-C(111)界面的电子结构 99

4.3.3 计算举例 100

4.4 γ-Fe/γ-Fe-C-Mx奥氏体界面的电子结构 100

4.5 γ-Fe-C/γ-Fe-C-Mx奥氏体界面的电子结构 101

4.6 γ-Fe/γ-Fe-Mx界面的电子结构 102

4.6.1 γ-Fe-Mx相的电子结构 102

4.6.2 γ-Fe-Mx晶胞(111)面的电子结构 105

4.6.3 γ-Fe/γ-Fe-Mx界面的电子结构 106

4.6.4 计算举例 106

4.7 a-Fe/a-Fe-C马氏体界面电子结构 107

4.7.1 a-Fe相(110)面的电子结构 107

4.7.2 a-Fe/a-Fe-C界面上的电子结构 107

4.7.3 计算举例 108

4.8 a-Fe/a-Fe-C-Mx界面的电子结构 109

4.9 a-Fe-C/a-Fe-C-Mx界面的电子结构 109

4.10 a-Fe/a-Fe-Mx界面的电子结构 112

4.10.1 a-Fe-Mx相空间的电子结构 112

4.10.2 a-Fe-Mx(110)面的电子结构 113

4.10.3 a-Fe/a-Fe-Mx界面上的电子结构 114

4.10.4 计算举例 114

4.11 特殊碳(氮)化物/奥氏体界面的电子结构 115

4.11.1 MC(N)/γ-Fe-C(N)界面的电子结构 115

4.11.2 MC(N)/γ-Fe-C(N)-Mx界面电子结构 116

4.12 MC(N)/γ-Fe和MC(N)/γ-Fe-Mx界面的电子结构 119

4.12.1 MC(N)/γ-Fe界面的电子结构 119

4.12.2 MC(N)/γ-Fe-MX界面的电子结构 123

4.13 特殊碳(氮)化物/马氏体界面的电子结构 125

4.13.1 MC(N)/a-Fe-C(N)界面的电子结构 125

4.13.2 MC(N)/a-Fe-C(N)-Mx界面的电子结构 128

4.14.1 MC(N)/a-Fe界面的电子结构 130

4.14 MC(N)/a-Fe和MC(N)/a-Fe-Mx界面的电子结构 130

4.14.2 MC(N)/a-Fe-Mx界面的电子结构 132

4.15 θ-Fe3C/a-Fe界面的电子结构 132

4.15.1 θ-Fe3C(001)面的电子结构 132

4.15.2 θ-Fe(112)面的电子结构 136

4.15.3 θ-Fe3C/a-Fe界面的电子结构 136

4.16 θ-(Fe,M)3C/a-Fe界面的电子结构 138

4.17 a-Fe/ε-Fe3C和a-Fe/ε-(Fe,M)3C界面的电子结构 138

4.17.1 a-Fe/ε-Fe3C界面的电子结构 138

4.17.2 a-Fe/ε-(Fe,M)3C界面的电子结构 143

4.18 a-Fe-C/ε-Fe3C和a-Fe-C/ε-(Fe,M)3C界面的电子结构 144

5.2 相结构因子nA 149

5.1 相结构因子σN 149

第五章 相结构因子和界面结合因子 149

5.3 相结构因子F？ 151

5.4 相结构形成因子S 153

5.4.1 S的定义 154

5.4.2 S的物理意义 155

5.5 相结构因子与热力学相变的关系 156

5.5.1 奥氏体的nA,F？决定C-曲线的位置和形状 156

5.5.2 奥氏体的nA决定过冷奥氏体分解的产物及形态 158

5.5.3 马氏体的nA，F？决定马氏体的回火过程及力学性能 159

5.5.4 结构形成因子S与凝固的关系 160

5.6 界面结合因子 163

6.1.2 A/M界面上合金元素的行为 164

6.1.1 陈化奥氏体的元素 164

第六章 界面的电子结构与性能 164

6.1 界面结合因子与相变增韧 164

6.2 界面结合因子与加工硬化 167

6.3 界面结合因子与弥散强化 170

6.3.1 a-Fe/MC(M=V,Nb,Ti)界面 170

6.3.2 MC(M=V，Nb,Ti)/Fe-C(-M)界面 171

6.4 界面结合因子与析出强化 171

6.4.1 碳化物析出前后的界面及其界面结合因子 172

6.4.2 析出强化分析 173

6.5 界面结合因子与表面强化 175

6.5.1 VC，NbC,TiC的表面强化 175

6.4.3 θ-Fe3C/a-Fe和θ-(Fe,M)3C/a-Fe界面 175

6.5.2 V(Nb,Ti)N的表面强化 178

6.6 界面结合因子与高温再结晶 180

6.6.1 溶质原子和再结晶的关系 180

6.6.2 第二相粒子析出与再结晶的关系 182

第七章 相结构因子和界面结合因子在合金设计中的应用 184

7.1 合金成分理论设计思想 184

7.1.1 相的电子结构和合金设计的关系 184

7.1.2 异相界面电子结构和合金设计的关系 184

7.1.3 合金设计指南 185

7.1.4 合金设计框图 187

7.2.2 含C量的确定 188

7.2.3 电子结构参数 188

7.2.1 技术条件及使用条件 188

7.2 高强高韧渗碳钢的设计 188

7.2.4 用相结构因子选择主加元素 194

7.2.5 用界面结合因子选择主加元素 195

7.2.6 合金成分的确定 197

7.3 建筑用防震钢的成分设计 198

7.3.1 高强度低屈强比建筑用钢的电子结构与成分设计 198

7.3.2 所设计建筑用钢的性能 200

7.4 耐磨材料的设计 201

7.4.1 电子结构参数设计 201

7.4.2 马氏体基体硬度的分析 206

7.5.1 成分设计过程 207

7.5 耐磨球墨铸铁的成分设计 207

7.4.4 主加元素的确定 207

7.4.3 马氏体基体韧性的分析 207

7.5.2 所设计的合金的性能和应用效果 210

7.6 人工金刚石生长的触媒机制及触媒剂设计 210

7.6.1 Mn3C,Co3C,Ni3C和金刚石的晶体结构 210

7.6.2 C-C键的几何结构在石墨向金刚石转化中的触媒作用 211

7.6.3 金刚石与触媒剂的电子结构 213

7.6.4 C-C键原子集团的电子结构因素对石墨向金刚石转变的影响 219

7.6.5 讨论 220

7.6.6 触媒剂设计的电子结构判据 221

附录一 改进的TFD理论中的电子边界条件应用于经验电子论(EET)上的推理和证明 222

附录二 EET理论中元素的杂化双态 222

附录三 部分元素的屏蔽作用系数b值 223

参考文献 240