微觀組織熱力學(xué)

內(nèi)容概要

本書是為使讀者掌握材料微觀組織控制而撰寫的。為了適應(yīng)材料微觀組織研究以及電子計(jì)算機(jī)模擬的需要，著者通過精心選材，構(gòu)筑了一個完整的知識體系。全書由9章組成，第1章對材料組織學(xué)作了全景式回顧與展望，第2、3、 4三章介紹了純物質(zhì)、溶體等單相以及多相的平衡態(tài)熱力學(xué)基本問題，第5、 6、7、8、9各章則對組織控制的核心問題：界面、擴(kuò)散、有序化、形核和組織轉(zhuǎn)變等進(jìn)行了熱力學(xué)解析。該書具有高屋建瓴的大局觀，洞鑒古今的歷史感。由于熱力學(xué)對理論嚴(yán)整性和實(shí)際可用性的要求很高，著者以材料科學(xué)家和教育工作者的特有視角，盡可能把科學(xué)問題形象化、定量化；把全書內(nèi)容歸納在93個與材料組織學(xué)有關(guān)的熱力學(xué)例題之中；并精心設(shè)計(jì)了180余套共3 00多幅插圖對其進(jìn)行清晰的解答。使讀者能夠通過實(shí)際組織學(xué)問題的研習(xí)，來掌握熱力學(xué)理論知識。    本書可供材料、冶金、機(jī)械、力學(xué)等方面的科技人員閱讀與參考，也可作為材料等專業(yè)大學(xué)高年級學(xué)生和研究生的教學(xué)用書。

書籍目錄

1  緒論　1.1　物質(zhì)和材料　1.2　物質(zhì)科學(xué)小史　　1.2.1　德謨克利特的原子論　　1.2.2　近代化學(xué)的誕生　1.3　微觀組織學(xué)的形成　　1.3.1　微觀組織的發(fā)現(xiàn)　　1.3.2　從觀察到科學(xué)　1.4　材料科學(xué)之花的綻放　　1.4.1　鋼鐵材料的進(jìn)步　　1.4.2　合成聚合物和陶瓷材料的躍進(jìn)　　1.4.3　材料科學(xué)的形成與發(fā)展　參考文獻(xiàn)　演練習(xí)題　備忘之頁(1)魔法杖(玻璃纖維強(qiáng)化塑料GFRP) 2　純物質(zhì)的自由能　2.1　與微觀組織有關(guān)的能量　　2.1.1　能量的單位　　2.1.2　原子·分子的能量和宏觀能量　　2.1.3　熱容與相變焓　2.2　熵和自由能　　2.2.1　熱平衡時的穩(wěn)定條件　　2.2.2　波爾茲曼關(guān)系式　　2.2.3　麥克斯韋一波爾茲曼分布定律(M-B統(tǒng)計(jì))　2.3　晶體熱振動的統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)　　2.3.1　熱振動的能量　　2.3.2　熱振動熵和自由能　2.4　磁性轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)(鐵將二次固化!!) 　　2.4.1　鐵磁性材料的磁疇組織　　2.4.2　鐵磁體的磁化和磁性轉(zhuǎn)變　　2.4.3　伊辛模型的磁性轉(zhuǎn)變解析　　2.4.4　純鐵的A3點(diǎn)相變的熱力學(xué)　2.5　非晶相的自由能(第2章的代結(jié)束語) 　　2.5.1　非晶態(tài)是固相還是液相? 　　2.5.2　非晶相是穩(wěn)態(tài)相還是亞穩(wěn)相　參考文獻(xiàn)　演練習(xí)題　備忘之頁(2)通過超高壓“合成”金剛石3　溶體的熱力學(xué)　3.1　溶體、混合體、化合物　　3.1.1　原子一分子的混合方式　　3.1.2　組元、系統(tǒng)、成分坐標(biāo)　　3.1.3　溶體和混合體的熵　3.2　正規(guī)溶體模型的自由能近似　　3.2.1　最近鄰假設(shè)和隨機(jī)分布假設(shè)(B-W—G模型的基本假設(shè)) 　　3.2.2　固溶體焓的B-W—G近似　　3.2.3　固溶體熵的B-W—G近似　　3.2.4　固溶體自由能的B-W—G近似　3.3　亞點(diǎn)陣模型的自由能近似　　3.3.1?、笠籚族化合物溶體的自由能　　3.3.2　間隙式溶體的自由能　3.4　化學(xué)勢　　3.4.1　偏摩爾量　　3.4.2　溶質(zhì)原子的活度與活度系數(shù)　3.5　溶質(zhì)原子的非隨機(jī)分布　　3.5.1　間隙式原子(I)和置換式原子(S)的I—S結(jié)合　　3.5.2 　I--S結(jié)合能的預(yù)測　參考文獻(xiàn)　演練習(xí)題　備忘之頁(3)休姆一羅塞里的“15％定律”4　相圖的熱力學(xué)　4.1　兩相平衡的基本法則　　4.1.1　公切線法則　　4.1.2　向多元系的擴(kuò)展　　4.1.3　吉布斯相律　4.2　液相線和固相線　　4.2.1　連續(xù)互溶型相圖　　4.2.2　低濃度區(qū)的液相線和固相線　　4.2.3　化合物的初晶線(液相線) 　4.3　溶解度線(固溶度線)　　4.3.1　相互溶解度線　　4.3.2　化合物的溶解度線　　4.3.3　化合物的溶解度積　4.4　兩相分離曲線　　4.4.1　溶解度間隙與失穩(wěn)分解曲線　　4.4.2　島狀溶解度間隙(MGI)　參考文獻(xiàn)　演練習(xí)題　備忘之頁(4)陶瓷的相圖5　界面的熱力學(xué)　5.1　表面和界面的能量　5.2　吉布斯一湯姆孫效應(yīng)　　5.2.1　肥皂泡實(shí)驗(yàn)　　5.2.2　微粒子的相變溫度和相變壓力　　5.2.3　微粒子的溶解度　5.3　晶界偏析的熱力學(xué)　　5.3.1　單層吸附與多層吸附　　5.3.2　麥克林晶界偏析公式　　5.3.3　“晶界相模型”對晶界偏析的解析　　5.3.4　晶粒超細(xì)化與晶界偏析的關(guān)系　5.4　界面的“粗糙度”和遷移率　　5.4.1　平滑界面和粗糙界面　　5.4.2　吸附生長和沿晶面生長　　5.4.3　界面遷移率的動力學(xué)描述　　5.4.4　凝固速度的解析　5.5　晶粒長大的熱力學(xué)　　5.5.1　純物質(zhì)中的晶粒長大　　5.5.2　溶質(zhì)原子的拖曳作用　　5.5.3　彌散粒子的晶界釘扎作用　參考文獻(xiàn)　演練習(xí)題　備忘之頁(5)透明氧化鋁的燒結(jié)6　擴(kuò)散的熱力學(xué)　6.1　布朗運(yùn)動與擴(kuò)散　　6.1.1　無規(guī)行走模型　　6.1.2　關(guān)于布朗運(yùn)動的愛因斯坦表達(dá)式　6.2　菲克擴(kuò)散定律　　6.2.1　第1定律和第2定律　　6.2.2　擴(kuò)散定律的解析實(shí)例　6.3　固相擴(kuò)散的再研究　　6.3.1　克根道爾效應(yīng)　　6.3.2　互擴(kuò)散系數(shù)的濃度依存性　　6.3.3　上坡擴(kuò)散現(xiàn)象　　6.3.4　菲克擴(kuò)散定律的熱力學(xué)修正　6.4　擴(kuò)散機(jī)制與擴(kuò)散系數(shù)　　6.4.1　擴(kuò)散系數(shù)的振動頻率因子及激活能　　6.4.2　空位型擴(kuò)散和間隙型擴(kuò)散　　6.4.3　表面擴(kuò)散和晶界擴(kuò)散　參考文獻(xiàn)　　演練習(xí)題　備忘之頁(6)擴(kuò)散通道7　有序化的熱力學(xué)　7.1　有序化現(xiàn)象　　7.1.1　微觀組織的有序化　　7.1.2　短程有序化　7.2　B-W-G模型對CuZn型有序化的解析　　7.2.1　亞點(diǎn)陣與有序度　　7.2.2　有序化引起的焓和熵的變化　　7.2.3　平衡有序度　7.3　B-W-G模型對Cu3Au型有序化的解析　　7.3.1　有序度與原子對的數(shù)目　　7.3.2　有序化引起的自由能變化　　7.3.3　平衡有序度的不連續(xù)變化　7.4　有序化引起的兩相分離　　7.4.1　有序化與兩相分離的共生　　7.4.2　考慮次近鄰原子的B-W-G模型對有序化的解析　　7.4.3　考慮有序化的島狀溶解度間隙　參考文獻(xiàn)　演練習(xí)題　備忘之頁(7)反轉(zhuǎn)型兩相分離的功效8　形核的熱力學(xué)　8.1　形核的基本問題　　8.1.1　小滴法實(shí)驗(yàn)　　8.1.2　均勻形核(自發(fā)形核)　　8.1.3　不均勻形核(界面形核)　8.2　溶體中的均勻形核　　8.2.1　溶體中的濃度起伏　　8.2.2　溶體中的形核驅(qū)動力　　8.2.3　溶體中I臨界晶核的半徑與形核率　8.3　變質(zhì)處理的形核　　8.3.1　通過變質(zhì)控制初晶形態(tài)　　8.3.2　通過變質(zhì)細(xì)化凝固組織　8.4　固體中的形核　　8.4.1　析出核與析出團(tuán)簇的生成　　8.4.2 　GP區(qū)的生成　參考文獻(xiàn)　演練習(xí)題　備忘之頁(8)GP區(qū)的真身9　組織轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)　9.1　組織變化概觀　　9.1.1　組織變化的種類　　9.1.2　組織變化的進(jìn)行度　9.2　約翰遜一邁爾(JMAK)方程　　9.2.1　生成相的擴(kuò)展體積　　9.2.2　析出轉(zhuǎn)變的JMAK方程　　9.2.3　鋼中y-a相變的JMAK方程　9.3　共晶凝固和共析轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)　　9.3.1　共晶、共析相變的有效驅(qū)動力　　9.3.2　共晶凝固的速度公式(體擴(kuò)散模型)　　9.3.3　共析轉(zhuǎn)變的速度公式(界面擴(kuò)散模型)　　9.3.4　珠光體轉(zhuǎn)變的速度公式(界面擴(kuò)散+界面遷移模型)　參考文獻(xiàn)　演練習(xí)題　備忘之頁(9)滲碳珠光體附錄　物理常數(shù)　單位符號　SI詞頭符號　希臘字母　單位換算表　元素周期表索引著者著作要目譯后記

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