金属力学性质的微观理论PDF电子书下载

前言页 1

第一章 金属单晶范性形变的基本特点 1

1.1 力学性质的各向异性 1

1.2 形变的不均匀性 2

1.2 滑移线的形成 5

1.3 Schmid定律 7

1.4 温度以六方结构金属基面滑移临界切应力的影响 9

参考文献 9

2.1.1 理论切变强度的估计 10

2.1 什么叫做位错 10

第二章 位错理论基础 10

2.1.2 位错概念的引入 12

2.2 位错的原子模型及其几何性质 13

2.2.1 刃型位错、螺型位错与混合型位错 14

2.2.2 位错的普通定义与柏氏矢量 18

2.3 位错的运动与晶体的范性形变 21

2.4 晶体中两种常见的位错形态 23

2.4.1 位错环 23

2.4.2 位错偶 24

2.5.1 刃型位错的应力场 26

2.5. 位错与应力场 26

2.5.2 螺型位错的应力场 27

2.5.3 位错的能量 27

2.5.4 位错的线张力 28

2.5.5 位错在外应力场中所受的力 29

2.6 位错与位错间的相互任用 31

2.6.1 在平行滑移面上平行位错间的弹性相互作用 31

2.6.2 在同一滑移面上平行位错间的弹性相互作用--位错的塞积群 33

2.6.3 相交位错间的弹性相互作用 35

2.6.4 会合位错 35

2.6.5 割阶 36

2.7 典型结构金属中的位错 37

2.7.1 位错的点阵模型 38

2.7.2 堆垛层错 39

2.7.3 部分位错 44

2.7.4 部分位错的柏氏矢量 48

2.8. 扩展位错 49

2.8.1 位错反应 50

2.8.2 Thompson符号 51

2.8.3 面心立方结构中的扩展位错 52

2.8.4 面角位错的形成 58

2.8.5 位错网络的形成 59

2.8.6 扩展割阶 61

2.8.7 扩展位错的攀移 62

2.9. 位错的动力学性质 64

2.9.1 位错滑移的动力学 64

2.9.2 位错滑移的极限速度 66

2.9.3 位错线的振动 67

2.9.4 位错攀移的动力学 68

2.9.5 位错的增殖机制 73

2.10.1 位错与溶质原子的弹性相互作用 76

2.10. 位错与点缺陷间的相互作用 76

2.10.2 位错与溶质原子的静电相互作用 81

2.10.3 位错与溶质原子的化学相互作用 82

2.10.4 位错与有序分布的溶质原子间的相互作用 84

2.10.5 位错与空位同间隙原子间的相互作用 85

2.11 位错心 90

2.12 镜像力 91

附录Ⅱ.1 弹性力学的基础知识 92

附录Ⅱ.2 位错的应力场 103

附录Ⅱ.3 位错在外应力场中所受的力 107

附录Ⅱ.4 位错的点阵模型 109

附录Ⅱ.5 六方结构和体心立方结构中的层错与部分位错 113

附录Ⅱ.6 扩展位错平衡宽度的计算 121

附录Ⅱ.7 六方结构和体心立方结构中位错的扩展 121

附录Ⅱ.8 位错滑移的极限速度 125

附录Ⅱ.9 Cottrell气团 127

附录Ⅱ.10 Snoek气团 129

附录Ⅱ.11 Suzuli气团 131

附录Ⅱ.12 面心立方晶体中空位集聚成位错的过程 133

参考文献 135

3.1 晶界概述 139

第三章 晶界与相界 139

3.2 小角晶界的位错模型 141

3.3 几种大角晶界模型 144

3.3.1 相符点阵模型 144

3.3.2 平面匹配模型 152

3.3.3 旋错模型 152

3.4 晶界能 155

3.5 晶界的运动 158

3.5.1 晶界的滑动 159

3.5.2 晶界的移动 161

3.5.3 杂质对晶界运动的影响 164

3.6 晶体的嵌镶结构 167

3.7 相界 168

3.7.1 相分布 169

3.7.2 相界的位错模型 171

3.7.3 相能界 173

3.8 晶界与相界对力学性质的影响 174

附录Ⅲ.1 Amelinckx法验证晶界的位错模型 177

附录Ⅲ.2 Frank公式 179

附录Ⅲ.3 晶界能的测量 180

附录Ⅲ.4 晶界移动的Mott理论 182

附录Ⅲ.5 第二相对晶界移动的作用 184

参考文献 185

第四章 滞弹性 187

4.1 滞弹性概述 187

4.2 内耗及其唯象处理 190

4.2.1 内耗与模量亏损 190

4.2.2 滞弹性型内耗 192

4.2.3 其它型内耗 197

4.3 应力感生有序内耗 198

4.3.1 间隙式固溶体的感生有序 199

4.3.2 置换式固溶体的感生有序 201

4.4.1 低温位错弛豫型内耗 202

4.4 位错内耗 202

4.4.2 位错钉扎内耗 207

4.4.3 位错内耗的气团模型 212

4.5 界面内耗 214

附录Ⅳ.1 Snoek峰中弛豫强度△E的计算 216

附录Ⅳ.2 位错临界凸起形成能的计算 218

附录Ⅳ.3 K-G-L理论中△l和△H的计算 220

附录Ⅳ.4 位错内耗的气团模型 222

参考文献 224

5.1 概述 226

第五章 金属的起始范性形变 226

5.2. 临界切应力的理论估计 227

5.2.1 派-纳力 228

5.2.2 位错的长程弹性相互作用 229

5.2.3 会合位错的作用 229

5.2.4 与林位错交截产生割阶的作用 231

5.2.5 扩展割阶运动的作用 232

5.3 临界切应力与温度的关系 233

5.4 Schmid定律的失败 236

5.5 微范性 240

参考文献 244

第六章 金属的流变应力 245

6.1 Cottrell-Stokes定律 245

6.2 Seeger理论 248

6.3 形变温度对流变应力的影响 253

6.4 位错滑移的热激活参量分析 255

6.5 热激活参量与流变机制 260

参考文献 264

第七章 金属晶体的形变与加工硬化 265

7.1 滑移几何学 265

7.2 面心立方结构金属晶体的形变 267

7.3 六方结构金属晶体的形变 272

7.4 体心立方结构金属晶体的形变 275

7.5 形变状态的稳定性与潜在硬化 277

7.6 滑移带 279

7.7 加工硬化理论 280

7.7.1 林位错理论 281

7.7.2 割阶理论 282

7.7.3 Hirsch理论 283

7.7.4 Seeger理论 286

7.8 形变软化 293

附录Ⅶ.1 σ-γ曲线和τ-ε曲线换算关系的推导 295

附录Ⅶ.2 Hirsch理论中，滑移线受阻条件2L2RN=1的推导 297

附录Ⅶ.3 加工硬化问题的进一步讨论 298

参考文献 301

第八章 金属晶体范性形变的其它形式 304

8.1 孪晶几何学 305

8.2 六方结构金属中的孪晶 307

8.3 面心立方结构金属中的孪晶 308

8.4 体心立方结构金属中的孪晶 311

8.5 孪生的一般特点 313

8.6 孪生的位错机制 314

8.7 扭折带 316

8.8 二次滑移带 319

参考文献 320

第九章 多晶体的范性形变 321

9.1 多晶体范性形变的一般特点 321

9.2 双晶的拉伸形变 323

9.3 多晶体的拉抻形变 324

9.4 晶粒大小与形变的不均匀性 325

9.5 多晶体形变理论 327

9.6 组织结构对多晶体力学性质的影响 329

9.7.1 纤维织构 331

9.7 形变结构 331

9.7.2 辗延织构 333

9.7.3 织构理论 335

9.8 双相合金的形变 336

9.9 复合材料 337

9.10 残余内应力 341

附录Ⅸ.1 范性形变后能量的吸收 343

参考文献 345

第十章 合金的强化 346

10.1. 均匀强化 349

10.1.1 Mott-Nabarro理论 350

10.1.2 Fleischer理论 353

10.1.3 Feltham理论 357

10.2. 非均匀强化 360

10.2.1 浓度梯度强化 360

10.2.2 Cottrell气团强化 361

10.2.3 Snoek气团强化 362

10.2.4 静电相互作用强化 362

10.2.5 化学相互作用强化 362

10.2.6 有序强化 363

10.3 多重因素强化 366

10.4 固溶合金临界切应力与温度的关系 367

10.5 固溶合金的形变与加工硬化 370

10.6 合金软化 374

10.7 固溶强化与原子结构 375

10.8 弥散强化合金的形变与加工硬化 379

10.9. 弥散合金的强化理论 383

10.9.1 Mott-Nabarro理论 383

10.9.2 Kelly-Fine理论 384

10.9.3 Orowan理论 386

10.9.4 Ansell-Lenel理论 387

10.9.5 弥散强化理论的验证 388

10.10 弥散合金的屈服应力与温度的关系 392

10.11 弥散合金的加工硬化理论 395

10.11.1 Fisher,Hart和Pry理论 395

10.11.2 Ashby理论 396

10.12 弥散强化小结 400

10.13 界面强化 401

附录Ⅹ.1 稀固溶体强化理论概要 403

附录Ⅹ.2 合金中的原子键 404

附录Ⅹ.3 时效动力学 407

附录Ⅹ.4 激活能U=U？(1-？)3/2关系的推导 409

参考文献 410

第十一章 屈服现象 415

11.1 非均匀屈服 416

11.1.1 L？ders应变 417

11.1.2 非均匀屈服理论 420

11.2 均匀屈服 422

11.2.1 均匀屈服的物理实质 422

11.2.2 均匀屈服理论 423

11.3 迟屈服现象 427

11.4 Hall-Petch公式 429

11.5 晶格摩擦力σ？和Petch斜率k 431

11.6 各种因素对屈服应力的影响 433

11.7 屈服机制的进一步讨论 435

11.7.1 位错钉扎与屈服现象 435

11.7.2 屈服过程中的晶格摩擦力 439

11.8 面心立方结构和六方结构金属中的屈服现象 442

11.9 小结 444

附录Ⅺ.1 Hahn对均匀屈服的计算 448

附录Ⅺ.2 Fisher的屈服理论 450

参考文献 451

第十二章 形变金属的退火 457

12.1 回复的一般规律 458

12.2 回复过程中物理性质的变化 461

12.3 多边形化 465

12.4. 再结晶的一般规律 469

12.4.1 加工再结晶 470

12.4.2 聚合再结晶 474

12.4.3 二次再结晶 475

12.5 再结晶动力学的形式理论 475

12.6. 成核、长大理论 477

12.6.1 成核理论 478

12.6.2 长大理论 481

12.7 Bailey-Hirsch再结晶理论 484

12.8 合金元素或杂质对再结晶的影响 487

12.9 再结晶织构 491

12.9.1 形成机制 491

12.9.2 力学性质 492

12.10 热塑性 495

12.11 小结 498

参考文献 501

第十三章 蠕变 506

13.1 蠕变曲线 507

13.2 蠕变过程中组织结构的变化 509

13.2.1 蠕变过程中的滑移带与扭折带 509

13.2.2 蠕变过程中的回复与再结晶 511

13.2.3 蠕变过程中的晶界运动与晶间微裂纹的形成 513

13.3 蠕变激活能 515

13.4 蠕变理论 517

13.4.1 低温蠕变理论 517

13.4.2 中温蠕变理论 519

13.4.3 高温蠕变理论 520

13.5 第三阶段蠕变与断裂 528

13.5.1 应力和温度对裂纹形成的影响 529

13.5.2 裂纹的形成机制 530

13.6 蠕变过程中的晶界滑动与晶内滑移 534

13.7 微蠕变 538

13.8 抗蠕变合金 539

13.8.1 提高蠕变阻力的各种可能机制 540

13.8.2 提高蠕变阻力的主要依据 543

13.9 超塑性 544

参考文献 547

14.1 疲劳极限 550

第十四章 疲劳 550

14.2 Bauschinger效应 553

14.3. 疲劳硬化 556

14.3.1 静态疲劳硬化 556

14.3.2 动态疲劳硬化 557

14.3.3 疲劳硬化的三个阶段 559

14.4. 疲劳过程中组织结构的变化 561

14.4.1 滑移带的特点 561

14.4.2 挤出和侵入 563

14.4.3 疲劳形变后的位错状态 565

14.5 疲劳形变中的饱和现象 567

14.6 疲劳裂纹的成核与长大 570

14.6.1 成核机制 571

14.6.2 长大机制 574

14.7 疲劳理论 579

14.7.1 Orowan唯象理论 580

14.7.2 Tomkins范性钝化理论 583

14.8 疲劳与蠕变的交互作用 585

14.9 影响疲劳的各种因素 587

14.10 热疲劳 596

参考文献 597

15.1 断裂的概述 601

第十五章 断裂 601

15.2 理论断裂强度的估计 603

15.3 Griffith理论 605

15.4 断口分析 607

15.5 断裂的应力条件 610

15.5.1 单晶断裂的应力条件 610

15.5.2 多晶断裂的应力条件 611

15.5.3 缺口对脆性的影响 613

15.6 单晶的断裂 615

15.6.1 单晶中裂纹的成核与长大 615

15.6.2 单晶中裂纹的传播 616

15.7 多晶的断裂 618

15.7.1 多晶中裂纹的成核、长大和传播 619

15.7.2 断裂应力与晶粒度 620

15.7.3 断裂应力与温度 621

15.7.4 沿晶断裂 622

15.8 脆性断裂理论 623

15.8.1 Stroh理论 624

15.8.2 Cottrell理论 627

15.9 裂纹的失稳扩展 630

15.10 脆性转变现象 633

15.10.1 脆性转变温度的一般特点 634

15.10.2 脆性转变温度的有关理论 635

15.11 脆性与金属的电子结构 637

15.12 断裂韧性 640

15.13 裂纹体的疲劳与蠕变 645

15.14 氢脆 648

15.15 应力腐蚀开裂 658

15.16 裂纹的稳态扩展 662

15.16.1 Griffith理论的重新评价 663

15.16.2 裂纹的稳态扩展现象及其力学参量 665

15.16.3 裂纹的稳态扩展机制 669

15.16.4 裂纹尖端地区的结构 680

15.16.5 蠕变条件下裂纹的稳态扩展 683

15.17 延性断裂 685

15.17.1 单晶的延性断裂 686

15.17.2 多晶的延性断裂 687

15.17.3 延性断裂理论 690

参考文献 691

人名索引 697

名词索引 705