材料结构与力学性质PDF电子书下载

1固体材料的结构 1

1.1引言 1

1.2材料的原子与状态 2

1.2.1原子结构 2

1.2.2自由原子的状态 2

1.2.3固体与分子中原子的状态 5

1.2.4原子间的结合 5

1.3金属及合金的晶体结构 6

1.3.1三种典型的金属晶体结构 7

1.3.2三种典型金属晶体结构中的原子堆垛方式 9

1.3.3三种典型金属晶体结构中的间隙 11

1.4合金相的分类 13

1.4.1固溶体 14

1.4.2金属间化合物 19

习题 20

2晶体中的点缺陷与位错 22

2.1引言 22

2.1.1按缺陷的几何形状和涉及的范围分类 22

2.1.2按缺陷的形成分类 22

2.2点缺陷 23

2.2.1点缺陷的几何组态 23

2.2.2空位的形成能 25

2.2.3热平衡状态的点缺陷 26

2.2.4空位的移动 27

2.2.5晶体中过饱和点缺陷的产生 29

2.2.6点缺陷对晶体材料性能的影响 29

2.3位错及其几何性质 30

2.3.1位错概念的提出和发展 30

2.3.2刃型位错与螺型位错 36

2.3.3位错的柏氏矢量 38

2.3.4混合型位错 40

2.3.5位错的运动 40

2.3.6刃型位错的攀移 43

2.3.7螺型位错的交滑移 44

2.4位错的弹性性质 44

2.4.1螺型位错应力场 45

2.4.2刃型位错应力场 46

2.4.3位错的应变能与线张力 47

2.4.4作用在位错上的力 50

2.4.5位错间的相互作用力 51

2.4.6位错的塞积 53

2.4.7位错与表面的相互作用 55

2.4.8位错与溶质原子的相互作用 57

2.4.9位错的点阵模型 59

2.5位错的交割 65

2.5.1割阶与扭折 65

2.5.2几种典型位错的交割 65

2.5.3带割阶的位错的运动 67

2.6位错的形成与增殖 69

2.6.1位错的形成 69

2.6.2位错的增殖 71

2.7实际晶体中的位错 74

2.7.1典型晶体结构中的单位位错 75

2.7.2堆垛层错 75

2.7.3面心立方结构中的不全位错 77

2.7.4位错反应与扩展位错 81

2.7.5面角位错的形成 84

2.7.6密排六方结构中的位错 85

2.7.7体心立方结构中的位错 87

习题 91

3材料的表面与界面 93

3.1引言 93

3.2材料的表面 93

3.3材料界面的定义与分类 95

3.3.1晶界 95

3.3.2相界 96

3.4晶界几何 98

3.5小角晶界 99

3.5.1小角晶界的结构 99

3.5.2小角晶界能 101

3.6大角晶界 103

3.6.1大角晶界近代模型 103

3.6.2大角晶界现代模型 105

3.6.3大角晶界能 109

3.6.4界面能与显微组织的变化 109

3.7晶界运动 110

3.7.1小角晶界的移动 110

3.7.2大角晶界的运动 111

3.8晶界对材料性能的影响 112

3.8.1晶界影响材料性能的因素 112

3.8.2晶界上的原子偏聚 113

3.8.3晶界在低温形变与断裂中的作用 113

3.8.4晶界在高温变形中的作用 114

3.8.5晶界对金属腐蚀的影响 115

3.9晶界设计 115

习题 116

4材料的变形、回复与再结晶 117

4.1引言 117

4.2金属材料的拉伸曲线 118

4.3金属材料的弹性变形 120

4.3.1虎克定律 121

4.3.2弹性模量的技术意义 121

4.3.3影响材料弹性模量的因素 122

4.4固体的滞弹性与内耗 125

4.4.1滞弹性概述 126

4.4.2内耗及其唯象处理 126

4.4.3内耗研究的某些应用实例 130

4.4.4用葛氏扭摆法测定金属的内耗 135

4.5晶体的塑性变形 135

4.5.1单晶体低温塑性变形的基本方式 136

4.5.2晶体的屈服 140

4.5.3应变时效 142

4.5.4加工硬化 143

4.5.5晶体低温塑性变形过程中组织和性能的变化 146

4.6回复、再结晶与晶粒长大 147

4.6.1回复 147

4.6.2再结晶 150

4.6.3晶粒长大 153

4.6.4二次再结晶与再结晶织构 154

4.6.5退火孪晶 154

4.7晶体的高温变形 154

4.7.1热加工 154

4.7.2蠕变 157

4.7.3超塑性 160

4.8材料的黏性和黏弹性变形 161

4.8.1黏性变形 161

4.8.2黏弹性变形 162

习题 164

5材料的强化 165

5.1引言 165

5.2加工硬化 166

5.2.1加工硬化的定义 166

5.2.2加工硬化机理 166

5.2.3加工硬化的意义 167

5.3细晶强化 168

5.3.1细晶强化的定义 168

5.3.2细晶强化理论 168

5.3.3细晶强化特点及细化晶粒方法 169

5.4固溶强化 170

5.4.1固溶强化的定义 170

5.4.2固溶强化理论 170

5.5第二相强化 175

5.6相变强化 177

5.6.1共析反应强化 177

5.6.2马氏体相变强化 178

5.7复合强化 179

5.7.1复合材料的分类 179

5.7.2复合强化机理 180

5.8强化机理的应用举例 182

5.8.1低合金高强度结构钢 182

5.8.2铜及其合金的强化 183

5.8.3超硬铝的强化 183

习题 183

6材料的断裂 185

6.1引言 185

6.2断口分析 185

6.3断裂的类型 186

6.3.1韧性断裂与脆性断裂 186

6.3.2穿晶断裂与沿晶断裂 187

6.3.3剪切断裂与解理断裂 189

6.3.4正断断裂与切断断裂 189

6.4解理断裂 190

6.4.1解理断裂的断口特征 190

6.4.2解理断裂的强度理论 193

6.4.3裂纹的形成和扩展 196

6.5微孔聚集型断裂 198

6.5.1微孔聚集型断裂的断口特征 198

6.5.2断裂机理 199

6.6韧性-脆性转变温度 201

6.7疲劳断裂 202

6.7.1疲劳的基本概念 202

6.7.2疲劳寿命曲线 204

6.7.3疲劳断口 204

6.7.4疲劳破坏机理 206

6.8应力腐蚀 209

6.8.1应力腐蚀现象及其产生条件 209

6.8.2应力腐蚀断裂机理及断口形貌 210

6.8.3应力腐蚀抗力指标 211

6.8.4防止应力腐蚀的措施 212

6.9腐蚀疲劳 213

6.9.1腐蚀疲劳及特点 213

6.9.2腐蚀疲劳机制 214

6.10氢脆 215

6.10.1氢在金属中的存在形式 215

6.10.2氢脆类型 215

6.10.3氢脆机理 216

6.10.4防止氢脆的措施 216

习题 216

参考文献 218