相图理论及其应用 修订版PDF电子书下载

第一章 热力学和相平衡基础 1

1.1 热力学和相图的发展历史 1

1.1.1 经典热力学发展简史 1

1.1.2 相图发展简史 2

1.2 热力学和相平衡概述 4

1.2.1 热力学和相平衡术语 4

1.2.2 热力学定律 5

1.2.3 混合过程和溶液热力学函数 9

1.3 吉布斯相律 13

1.3.1 吉布斯的学术生平 13

1.3.2 吉布斯相律的推导 16

1.3.3 平衡的自由度数 17

1.3.4 相变分类及其热力学特征 17

1.3.5 自由能曲线与相图 21

第二章 单元系相图 24

2.1 单元系相律 24

2.1.1 单元系相律 24

2.1.2 自由能曲面和曲线 25

2.2 单元系相图表示法 26

2.2.1 单元系的p-T相图 26

2.2.2 水的相图 27

2.2.3 氦的低温高压相图 29

2.2.4 铁的高压相图 30

2.2.5 气体和液体的临界点和熔点 31

2.3 单元系相图中的相界 32

2.3.1 克劳修斯－克拉珀龙方程 32

2.3.2 压力对相变温度的影响 32

2.3.3 居里点与压力的关系 35

第三章 二元系相图 36

3.1 二元系概述 36

3.1.1 二元系成分的图形表示法 36

3.1.2 各种成分表示法之间的换算 36

3.1.3 二元系的吉布斯相律与平衡类型 37

3.1.4 二元系的p-T-x图和恒温（恒压、成分）相图 37

3.1.5 二元系的分类 39

3.2 均晶系相图和杠杆定律 40

3.2.1 二元均晶系相图的形成 40

3.2.2 结线和杠杆定律 42

3.2.3 二元均晶系中液、固相线的间距 44

3.2.4 二元均晶系相图图例 45

3.2.5 二元均晶系合金的凝固过程和偏析 49

3.2.6 具有极值的二元系相图 50

3.3 液态互溶固态不完全互溶系相图 52

3.3.1 相分离 52

3.3.2 失稳分解 56

3.3.3 有序相 57

3.4 具有三相平衡的相图 61

3.4.1 二元系中三相平衡的分类及其表示法 61

3.4.2 二元共晶平衡 62

3.4.3 二元偏晶平衡 69

3.4.4 二元变晶平衡 72

3.4.5 二元共析平衡 73

3.4.6 二元包晶平衡 74

3.4.7 二元综晶平衡 81

3.4.8 二元包析平衡 82

3.4.9 相图类型的拓扑变化 83

3.4.10 Fe-C系相图 85

3.5 形成中间相的相图 88

3.5.1 中间相的形成 88

3.5.2 中间相的存在区间 91

3.5.3 中间相的熔化行为 92

3.5.4 高温相和低温相 93

3.5.5 含二元中间相相图实例 94

3.6 构成二元相图的基本规则 99

3.6.1 相区接触规则 99

3.6.2 平衡关系规则 99

3.6.3 零变平衡规则 101

第四章 三元系相图 102

4.1 三元系概述 102

4.1.1 三元系组分的图形表示法 102

4.1.2 各种成分表示法之间的换算 103

4.1.3 三元系的吉布斯相律和平衡类型 103

4.1.4 结线和杠杆定律 104

4.1.5 三元系表示法 106

4.1.6 三元系的类型 107

4.2 具有两相平衡的三元系相图 107

4.2.1 三元均晶系相图 107

4.2.2 具有极小值的三元均晶系相图 110

4.2.3 具有极大值的三元均晶系相图 111

4.2.4 三元均晶系合金的凝固过程 113

4.2.5 Ag-Au-Pd系相图 114

4.3 三元系中的三相和四相平衡特点 116

4.3.1 三元系中的三相平衡 116

4.3.2 三元系中的四相平衡 117

4.4 三元系中含三相平衡的相图 118

4.4.1 含临界点三相平衡相图 119

4.4.2 穿越型三相平衡相图的分类 123

4.4.3 共晶－共晶穿越型三相平衡相图 123

4.4.4 含极大值共晶－共晶穿越型三相平衡相图 125

4.4.5 含极小值共晶－共晶穿越型三相平衡相图 127

4.4.6 包晶－包晶穿越型三相平衡相图 128

4.4.7 共晶－包晶穿越型三相平衡相图 130

4.4.8 穿越型相图合金的冷却结晶过程 132

4.4.9 含三相平衡相图的三个图例 134

4.5 三元系四相共晶平衡 141

4.5.1 三元系四相共晶平衡的边缘二元系 142

4.5.2 三元系四相共晶平衡的液相面投影 142

4.5.3 三元系四相共晶平衡的零变平衡投影 142

4.5.4 三元系四相共晶平衡的等温截面 143

4.5.5 三元系四相共晶平衡的垂直截面 144

4.5.6 三元系四相共晶平衡的反应图 147

4.5.7 三元系四相共晶平衡的空间表示法 148

4.5.8 三元系四相共晶合金的结晶过程 149

4.6 三元系四相包晶平衡 151

4.6.1 三元系四相包晶平衡的边缘二元系 151

4.6.2 三元系四相包晶平衡的液相面投影 151

4.6.3 三元系四相包晶平衡的零变平衡投影 152

4.6.4 三元系四相包晶平衡的等温截面 152

4.6.5 三元系四相包晶平衡的垂直截面 154

4.6.6 三元系四相包晶平衡的反应图 158

4.6.7 三元系四相包晶平衡的空间表示法 158

4.7 三元系四相转晶平衡 159

4.7.1 三元系四相转晶平衡的边缘二元系 159

4.7.2 三元系四相转晶平衡的液相面投影 159

4.7.3 三元系四相转晶平衡的零变平衡投影 160

4.7.4 三元系四相转晶平衡的等温截面 160

4.7.5 三元系四相转晶平衡的垂直截面 162

4.7.6 三元系四相转晶平衡的反应图 164

4.7.7 三元系四相转晶平衡的空间表示法 166

4.7.8 三元系四相转晶合金的结晶过程 167

4.7.9 关于三元系四相转晶合金边缘二元系的讨论 168

4.8 具有中间相的三元系相图 169

4.8.1 含二元中间相形成赝二元系的三元系相图 169

4.8.2 三元系中可能的赝二元系 173

4.8.3 含二元中间相不形成赝二元系的三元系相图 175

4.8.4 含三元中间相的三元系相图 179

4.9 形成三元系相图的一般规则 182

4.9.1 相区接触规则 182

4.9.2 相邻相区平衡规则 184

4.9.3 单相区延长线规则 186

第五章 四元系、互易三元系和多元系相图 189

5.1 四元系概述 189

5.1.1 四元系组分的图形表示法 189

5.1.2 四元系的吉布斯相律 191

5.1.3 四元系中零变平衡的类型 192

5.1.4 四元系的表示法 193

5.2 互易三元系四角相图 193

5.2.1 互易三元系 193

5.2.2 硫酸盐和氯化物体系 197

5.2.3 Sialon相图 200

5.3 四元系和多元系相图图例 206

5.3.1 Al-B-C-Si系相图 206

5.3.2 Ag-Cu-Zn-Cd系相图 210

5.3.3 Fe-C-Cr-V系相图 215

5.3.4 相区接触法则 216

5.4 关于相图的一般概念 217

5.4.1 相图中零变平衡表示法 217

5.4.2 两种热力学参量 218

5.4.3 关于相图的一般概念 219

5.4.4 氧化物体系中几种相图之间的关系 220

5.4.5 硫化物和氯化物体系中几种相图之间的关系 223

5.4.6 退化相界和零相分界线 223

第六章 相图测定 226

6.1 垂直截面的测定 226

6.1.1 热分析法 226

6.1.2 差热分析和差示扫描量热法 229

6.1.3 膨胀法 232

6.1.4 退火淬火法 234

6.1.5 液态取样法 242

6.2 等温截面的测定 243

6.2.1 扩散偶法 243

6.2.2 退火淬火法 246

第七章 相图计算 250

7.1 体系的自由能描述 253

7.1.1 组元自由能与温度关系的分析表达式 253

7.1.2 组元自由能与压力关系的分析表达式 254

7.1.3 二元固溶体余量自由能与成分关系的分析表达式 254

7.1.4 三元固溶体余量自由能与成分关系的分析表达式 257

7.1.5 四元固溶体余量自由能与成分关系的分析表达式 258

7.1.6 自由能的完整分析表达式 259

7.1.7 热力学函数的矩阵通式 260

7.1.8 三元系的热力学模型描述例 261

7.2 相图计算方略 263

7.2.1 单一平衡计算原理 263

7.2.2 相图的构成 268

7.2.3 相图计算程序框图 270

7.3 相图的优化 276

7.3.1 测量数据的误差方程 276

7.3.2 最小二乘法原理 279

7.3.3 相图优化程序框图 280

7.4 计算相图图例 281

7.4.1 Cd-Na系相图 281

7.4.2 Ag-Bi-Tl系相图 281

第八章 相图应用 287

8.1 相图在黑色金属材料中的应用 287

8.1.1 Fe-C-Cr三元相图和几种合金钢 287

8.1.2 Fe-Cr-Ni三元相图和几种类型的不锈钢 292

8.1.3 高速钢相图和热处理 299

8.2 相图在有色金属材料中的应用 303

8.2.1 Al-Cu-Mg系相图和高强铝合金 303

8.2.2 Al-Zn-Mg-Cu系、Al-Mg-Zn/Cu-Mg-Zn系相图和超高强铝合金 310

8.2.3 Cu基相图与铜合金 319

8.3 相图在粉末冶金中的应用 325

8.3.1 液相和固相烧结 325

8.3.2 反应烧结和自蔓延合成 345

8.3.3 浸渗 346

8.3.4 W-Ni-Fe与W-Ni-Cu系三元合金相图和重合金 347

8.3.5 W-C-Co系相图和硬质合金 352

8.4 相图在电磁材料中的应用 363

8.4.1 C在Fe中的溶解度和电工纯铁 364

8.4.2 Nd-Fe-B三元系相图和稀土永磁材料 364

8.5 相图在焊接材料中的应用 382

8.5.1 Ag-Cu-Zn-Cd系相图和焊料 382

8.5.2 Au-Pb-Sn系相图和Pb-Sn焊料 384

8.5.3 Ag-Cu-Sn系相图和无铅电子钎焊料 390

8.6 相图在晶体生长中的应用 398

8.6.1 Li2O-Nb2O5赝二元相图的改进和LiNbO3单晶 399

8.6.2 紫外倍频晶体偏硼酸钡BBO 404

参考文献 414

附录1 符号对照表 434

附录2 Pearson晶体学符号 437

附录3 名词索引 438

附录4 英中名词对照表 445