非晶和高熵合金

前言

　　張勇教授撰寫的《非晶和高熵合金》一書是有特點的，其內(nèi)容雖然并不企圖全面深人論述塊體非晶合金，但對學習塊體非晶合金和進行研究工作是有參考價值的。其撰寫的方法對年輕教授也是有啟發(fā)意義的?！　〉谝粋€特點：該書基本上是在張勇教授自己研究工作基礎上撰寫的，所以書的內(nèi)容和寫法上有其明顯的個人特點。張勇教授自1998年博士畢業(yè)后開始從事塊體非晶合金的研究，先在中國科學院物理研究所汪衛(wèi)華研究員研究組從事博士后研究，后又去新加坡國立大學李毅教授處做博士后研究，再后又回到北京科技大學陳國良（原博士生導師）處繼續(xù)進行塊體非晶合金研究工作。他在不同單位的研究組里進行了十多年的塊體非晶研究工作，得到了不同研究特點的熏陶，學到各個研究組的研究特長。同時他還吸收了合作教授及其研究生為主的研究成果的營養(yǎng)和內(nèi)容。這些使得他對書中內(nèi)容有直接的體會和較深刻的理解?！　〉诙€特點：該書雖然基本上是在他本人的研究工作基礎上寫的，但在寫法上并不是把其具體研究結果直接收入書中，他是選擇他涉及的研究內(nèi)容，力圖從基本規(guī)律的層次上去寫，盡量系統(tǒng)化。同時，書中的參考文獻幾乎全部選擇了他本人和他的研究生，以及與他合作的教授及其研究生團隊為主發(fā)表的文章。這樣，就使得該書既在內(nèi)容上能夠盡量注重基本規(guī)律和系統(tǒng)化，同時又反映他本人研究的基本特點。當然這種撰寫方法會帶來不能全面引用和論述各種觀點和文章的局限性和嚴格性?！　「哽睾辖鹗菑堄陆淌趤硇陆饘俨牧蠂抑攸c實驗室工作以后開始的新的研究方向。原來高熵合金的設計思路是想提高原子分布的混亂度，可能有利于非晶形成，但是，研究結果證明，高熵更加有利于固溶體形成，形成面心立方奧氏體或體心立方鐵素體合金。但是這種多組元、無明確基體元素的固溶體合金與傳統(tǒng)的端際固溶體合金在結構和性能上有明顯不同，有其重要特殊點，是值得進一步深入研究發(fā)展的合金系統(tǒng)。

內(nèi)容概要

本書主要介紹了兩種新型結構材料——非晶合金和高熵合金。全書共5章：第1章非晶合金概述，主要介紹塊體非晶合金的產(chǎn)生、發(fā)展和非晶合金形成的熱力學、動力學基礎；第2章介紹玻璃化形成能力，即合金形成玻璃態(tài)的難易程度；第3章塊體非晶的特性，主要介紹聯(lián)系到工業(yè)應用時需要克服的問題；第4章非晶合金的工藝，主要介紹實際個泡蘑菇程應用中非晶合金的成形和加工工藝；第5章高熵合金，介紹近年來在非晶合金的基礎上發(fā)展起來的高熵合金方面的一些工作。    本書適合材料科學、凝聚態(tài)物理、非品物理等專業(yè)領域的科研和工程技術人員、研究生或高年級的本科生參考閱讀，也可作為相關專業(yè)的選修教材。

書籍目錄

序前言第1章  非晶合金概述  1.1  引言  1.2  非晶合金的發(fā)展  1.3  非晶形成的熱力學基礎  1.4  非晶形成的動力學基礎  參考文獻第2章  玻璃化形成能力  2.1  引言  2.2  微合金化改善合金的玻璃化形成能力  2.3  相圖在玻璃化形成能力上的應用  2.4  玻璃化形成能力和共晶耦合區(qū)  2.5  合金相致密度和玻璃化形成能力的關系  參考文獻第3章  塊體非晶的特性  3.1  引言  3.2  晶化動力學  3.3  玻璃化轉變溫度  3.4  非晶合金的勢函數(shù)確定  3.5  樹枝晶-非晶復合材料  3.6  金屬絲-非晶復合材料  參考文獻第4章  非晶合金的工藝  4.1  引言  4.2  非晶絲的制備工藝  4.3  多孔材料的制備工藝  4.4  噴射成形技術  4.5  噴射沉積基本原理及組織競爭生長  參考文獻第5章  高熵合金  5.1  引言  5.2  基本規(guī)律和特點  5.3  關鍵科學問題  5.4  國內(nèi)外發(fā)展趨勢  參考文獻

章節(jié)摘錄

　　塊體非晶合金之所以重要，在于它具有理論上和實踐上的雙重意義，既豐富了金屬學、金屬物理學等關于斷裂、強化和變形的理論，又豐富了固體物理學關于聲子、電子、位錯的理論，并具有成為新一代結構材料的巨大潛力。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了三類力學性能不同的塊體非晶合金：　?。?）室溫脆性的但彈性應變極限很大（2%）的塊體非晶合金，如ZrTiCu-NiBe；　　（2）室溫有塑性但是無加工硬化的塊體非晶合金，如：PtCuNiP；　?。?）有室溫塑性又有加工硬化的塊體非晶合金，如CuZrAl?！　×硗猓袊茖W院物理研究所的汪衛(wèi)華等還發(fā)現(xiàn)了一種可以稱為金屬塑料的塊體非晶合金。　　與傳統(tǒng)晶態(tài)合金材料相比，塊體非晶合金材料在多項使用性能方面具有十分明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：　?。?）具有更為優(yōu)異的力學性能。CoFeTaB塊體非晶合金的壓縮強度達到了5185MPa，創(chuàng)造了自然界金屬材料強度的最高紀錄。目前已開發(fā)出的Zr基塊體非晶合金的斷裂韌性可達60MPa·ml／2，且在高速載荷作用下具有非常高的動態(tài)斷裂韌性，在超高速侵徹金屬時具有良好的自銳性，是目前已發(fā)現(xiàn)的最為優(yōu)異的穿甲彈彈芯材料之一?！　。?）具有良好的加工性能。在玻璃化轉變溫度附近，塊體非晶合金材料在塑性變形過程中顯示出了不同程度的超塑性（延伸率可輕易達15000 9／6），因此在實際中可針對不同的用途對塊體非晶合金材料方便地進行各種微米甚至納米級精密加工變形或拉拔成超細絲?！　。?）具有優(yōu)良的軟磁、硬磁及獨特的膨脹特性等物理性能。例如，F(xiàn)e基非晶合金的飽和磁化強度達到1.5T以上，而矯頑力低于1A／m2。當一些塊體非晶合金材料經(jīng)過后續(xù)熱處理成為納米晶合金后，顯示出了更為優(yōu)異的軟磁和硬磁性能，可作為傳統(tǒng)材料的優(yōu)秀替代品?！　。?）具有更為優(yōu)良的抗多種介質(zhì)腐蝕的能力。FeCrMoBP非晶合金的耐蝕性比常規(guī)不銹鋼高10000倍，因此可在一些更為惡劣的環(huán)境下長期使用，可用于船舶本體及海洋設備的防腐鍍層，特別針對于耐蝕性有要求的磁性材料?！　。?）具有良好的生物相容性。利用塊體非晶合金的高強度，可以減小植入器件的尺寸從而減小手術給患者帶來的創(chuàng)傷；利用其具有和骨骼等硬組織更接近的彈性模量，可以減小應力屏蔽效應導致骨質(zhì)疏松及二次骨折的可能性；利用其高耐磨性、高耐蝕性，可以延長植入器件在人體內(nèi)的有效時間，減少或避免因植人器件失效而帶來的二次植入手術。因此，塊體非晶合金在生物醫(yī)學上具有廣闊的應用前景，并有望成為下一代高性能生物材料。

圖書封面

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