金屬和合金中的相變

前言

自從本書第一版出版10年來，冶金領域有很多新的進展?？焖倌探饘俸筒ＡнM入了新時代，新Al-Li合金現(xiàn)已用于現(xiàn)代飛機，微合金（結構）和高純（管線）鋼更為成熟，出現(xiàn)了新的氧化物彌散鋼，開發(fā)了一些新的記憶合金，還可以列出很多。盡管如此，所有這些進展的主要原理多年來并沒有發(fā)生明顯變化。這正是本書的重點。從一開始，我們的目標就是以有組織的和綜合性的方法描述這些原理，使學生能夠理解這些原理并在他們自己的研究中應用。因此，本書有意對原書幾乎未作改變。但是，我們修正了一些錯誤，增加了進一步閱讀的書目，也許更重要的是包括了練習題的全部解答。我們希望修訂版繼續(xù)為全世界使用本書的學校（冶金、材料科學和工程材料）喜愛和欣賞。在完成這個修訂版時，我們要感謝過去十年來致信給我們的所有學生和教授。我們特別感謝Wen.Bin Li博士（瑞典呂勒奧大學，university of Luleva，Swe-den）仔細地找出原書中明顯和不太明顯的錯誤。正如我們的二些通信者提出的，對于某些現(xiàn)象的描述不可避免地存在一些“爭論點”，但是這對理解問題有益。最后，我們要感謝John Ion博士（芬蘭拉彭蘭塔大學，University of Lap-peenranta，F(xiàn)inland）幫助我們編寫“練習題解答”部分。

內容概要

　　本書是一部系統(tǒng)描述金屬和合金中的相變基礎理論和應用的經(jīng)典著作。主要內容包括熱力學和相圖、擴散、晶體界面和顯微組織、凝固、固態(tài)中的擴散型轉變和非擴散型轉變等；還介紹了一些相變研究的最新結果和應用實例，并附有近百道練習題及其全部解答，這是本書相比其他相變著作具有的顯著特點?！　”緯m合作為材料科學與工程專業(yè)高年級本科生和研究生的教學參考書，對材料科學與工程領域的研究人員也具有重要的參考價值。

作者簡介

作者：（芬蘭）波特（David A.Porter） （英國）伊斯特林（Kenneth E.Easterling） （荷蘭）謝里夫（Mohamed Y.Sherif） 譯者：陳冷 余永寧D.A.波特，在英國劍橋大學獲得材料科學學士學位和博士學位。在瑞典呂勒奧大學（University of Lule & in Sweden）、挪威Ardal和Sunndal Verk鋁廠研究中心、瑞典Fundia Special Bar鋼廠一直從事材料研究和開發(fā)。目前是芬蘭Rautaruukki Oyj產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理，負責熱軋鋼開發(fā)。K.E.伊斯特林，在赫爾辛基理工大學（Institute of Technology，Helsinki）獲得物理冶金博士學位。在哥德堡查爾摩斯理工大學（Chalmers University of Technology，Gothenburg）任講師，在瑞典呂勒奧大學（University of Lulea in Swe-den）工程材料系任教授和系主任，后在英國埃克塞特大學（University of Exeter）任材料科學教授。M.Y.謝里夫，在埃及開羅艾資哈爾大學（al-Azhar University in Cairo，Egypt）獲得機械工程學士學位，在英國劍橋大學材料科學和冶金系獲得碩士學位和博士學位。當他還是劍橋大學材料科學和冶金系相變和綜合性能研究小組的研究助理時就開始參加本書第三版工作?，F(xiàn)在是荷蘭Nieuwegein工程和研究中心SKF研究小組的研究工程師。

書籍目錄

1　熱力學和相圖　1.1　平衡　1.2　單元系　　1.2.1　作為溫度函數(shù)的吉布斯自由能　　1.2.2　壓力作用　　1.2.3　凝固的驅動力　1.3　二元溶液　　1.3.1　二元溶液的吉布斯自由能　　1.3.2　理想溶液　　1.3.3　化學勢　　1.3.4　規(guī)則溶液　　1.3.5　活度　　1.3.6　真實溶液　　1.3.7　有序相　　1.3.8　中間相　1.4　非均勻系統(tǒng)中的平衡　1.5　二元相圖　　1.5.1　簡單相圖　　1.5.2　具有互溶間隙的系統(tǒng)　　1.5.3　有序合金　　1.5.4　簡單共晶系　　1.5.5　包含中間相的相圖　　1.5.6　吉布斯相律　　1.5.7　溫度對固溶度的影響　　1.5.8　平衡空位濃度　1.6　界面對平衡的影響　1.7　三元平衡　1.8　二元溶液的其他熱力學關系　1.9　相圖計算　　1.9.1　純化學計量物質　　1.9.2　溶液相　　　1.9.2.1　置換溶液　1.10　相圖動力學　練習題　參考文獻　進一步閱讀的書目2　擴散　2.1　擴散的原子機制　2.2　間隙擴散　　2.2.1　作為隨機跳動過程的間隙擴散　　2.2.2　溫度的作用——熱激活　　2.2.3　穩(wěn)態(tài)擴散　　2.2.4　非穩(wěn)態(tài)擴散　　2.2.5　擴散方程的解　　　2.2.5.1　均勻化　　　2.2.5.2　鋼的滲碳　2.3　置換擴散　　2.3.1　自擴散　　2.3.2　空位擴散　　2.3.3　置換合金中的擴散　　2.3.4　稀置換合金中的擴散　2.4　原子遷移率　2.5　元合金中的示蹤原子擴散　2.6　三元合金中的擴散　2.7　高擴散率通道　　2.7.1　沿晶界和自由表面的擴散　　2.7.2　沿位錯擴散　2.8　多相二元系中的擴散　練習題　參考文獻　進一步閱讀的書目3　晶體的界面和顯微組織　3.1　界面自由能　3.2　固／氣界面　3.3　單相固體中的晶界　　3.3.1　小角度和大角度晶界　　3.3.2　特殊大角度晶界　　3.3.3　多晶體材料中的平衡　　3.3.4　晶界的熱澈活遷移　　3.3.5　晶粒長大動力學　3.4　固體中的相界面　　3.4.1　共格界面　　　3.4.1.1　完全共格界面　　　3.4.1.2　半共格界面　　　3.4.1.3　非共格界面　　　3.4.1.4　復雜的半共格界面　　3.4.2　第二相的形狀：界面能的影響　　　3.4.2.1　完全共格脫溶物　　　3.4.2.2　部分共格脫溶物　　　3.4.2.3　非共格脫溶物　　　3.4.2.4　晶界上脫溶物　　3.4.3　第二相形狀：錯配應變的影響　　　3.4.3.1　完全共格脫溶物　　　3.4.3.2　非共格包含物　　　3.4.3.3　片狀脫溶物　　3.4.4　共格的喪失　　3.4.5　可滑動界面　　3.4.6　固／液界面　3.5　界面遷移　　3.5.1　擴散控制和界面控制長大　練習題　參考文獻　進一步閱讀的書目4　凝固5　固態(tài)中的擴散型相變6　無擴散型轉變練習題解答索引

章節(jié)摘錄

插圖：基本上有兩種不同類型的界面：滑動型和非滑動型界面。滑動型界面靠位錯滑動而遷移，結果使母相點陣切變而轉化為生成相。滑動型界面的遷移對溫度是不敏感的，因此稱為非熱激活遷移。大多數(shù)界面是非滑動型的，它的遷移是通過類似于隨機大角度晶界遷移的方式即由單個原子近乎隨機地跳躍界面而進行。原子從一個相擺脫而把自己黏附在另一相上需要的額外能量由熱激活提供。因此，非滑動型界面的遷移對溫度是非常敏感的。形核和長大轉變的習慣分類是按其生成相長大方式來劃分的。因此，按照長大是涉及滑動還是非滑動界面把相變分為大類。以滑動界面遷移方式進行的相變稱為隊列型轉變，這強調了原子越過界面的協(xié)調運動和士兵在閱兵場上按隊列移動的相似之處。相反，原子越過非滑動界面的非協(xié)調運動稱為非隊列型轉變。隊列型轉變時，任一原子的最近鄰在轉變前后基本不變。因此，母相和生成相必須成分相同，并且轉變不涉及擴散，馬氏體轉變屬于此類。機械孿晶的形成也涉及滑動界面，因此孿生和馬氏體轉變具有很多共同點。非隊列型轉變時母相和生成相成分可以相同也可以不相同。如果成分沒有變化，如純鐵中的a-y轉變，新相長大就和原子越過界面一樣快。這種轉變稱為界面控制轉變。當母相和生成相的成分不同時，新相長大需要長程擴散。例如，圖3.6 6表示的富B的B相向富A的a相長大，這個過程只有在擴散能使A從推進著的界面輸出而B向推進著的界面輸入時才能進行。如果界面反應很快，即原子越過界面的輸運是一個容易過程，則B相長大速率受移走界面前沿的多余原子的點陣擴散過程控制。

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