銅及銅合金物理冶金基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

本書對銅及銅合金物理冶金做了系統(tǒng)的介紹，不但全面介紹了該技術(shù)的主流程，也介紹了配套的輔助流程，是銅及銅合金物理冶金技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。主要內(nèi)容包括：銅及銅合金中合金相的晶體結(jié)構(gòu)，金屬中晶體缺陷的基本概念，銅合金典型二元相圖，三元相圖，銅及銅合金的凝固，銅合金的塑性變形，銅合金的回復(fù)與再結(jié)晶，銅合金中的固態(tài)相變，銅合金的強(qiáng)韌化等。

書籍目錄

第1章緒論
第2章銅及銅合金中合金相的晶體結(jié)構(gòu)
2.1金屬晶體結(jié)構(gòu)基本知識
2.1.1晶體與非晶體
2.1.2晶格、晶胞、晶格參數(shù)
2.1.3典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)
2.1.4描述晶體結(jié)構(gòu)特征的幾個(gè)參數(shù)
2.1.5晶面指數(shù)和晶向指數(shù)
2.1.6晶體的原子堆垛方式和晶體中的間隙
2.2銅合金中的相及其結(jié)構(gòu)
2.2.1固溶體
2.2.2中間相（金屬間化合物）
第3章金屬中晶體缺陷的基本概念
3.1點(diǎn)缺陷
3.2線缺陷——位錯
3.2.1位錯的基本類型及特征
3.2.2柏氏矢量
3.2.3位錯的運(yùn)動
3.2.4位錯能量與位錯線張力基本概念
3.2.5位借與晶體缺陷的交互作用
3.3面缺陷
3.3.1表面
3.3.2晶界
3.3.3亞晶界
3.3.4孿晶界
3.3.5堆垛層錯
3.3.6相界
第4章銅合金典型二元相圖
4.1二元相圖基本知識
4.1.1相律
4.1.2二元相圖表示方法及杠桿定律
4.1.3二元銅合金相圖基本類型
4.2Cu—Ni二元相圖
4.2.1相圖分析
4.2.2Cu—Ni合金平衡凝固及組織
4.2.3Cu—Ni合金非平衡凝固及枝晶偏析
4.3Cu—Ag二元相圖
4.3.1相圖分析
4.3.2Cu—Ag合金平衡凝固和組織
4.3.3Cu—Ag合金的非平衡凝固和組織
4.4Cu—Zn二元相圖
4.4.1包晶反應(yīng)及其特點(diǎn)
4.4.2相圖分析
4.4.3典?合金凝固及組織
4.5Cu—Pb二元相圖
4.6Cu—Mg二元相圖
4.7Cu—Be二元相圖
4.8Cu—Au二元相圖
4.9Cu—Al二元相圖
第5章三元相圖
5.1概述
5.2三元相圖的成分表示法
5.3三組元在液態(tài)與固態(tài)都無限互溶的三元相圖
5.3.1相圖?立體模型
5.3.2等溫截面
5.3.3變溫截面
5.4簡單三元共晶相圖
5.4.1相圖的立體模型
5.4.2相圖的投影圖
5.4.3等溫截面
5.4.4垂直截面
5.5其他類型的三元相圖
5.5.1固態(tài)有限溶解的三元共晶相圖
5.5.2具有包共晶四相平衡反應(yīng)的三元相圖
5.5.3固態(tài)有限互溶并具有三元包晶反應(yīng)的相圖
5.6三元相圖的一些基本規(guī)律
5.6.1根據(jù)液相投影圖中單變量線的走向判定四相平衡反應(yīng)類型
5.6.2三元相圖中三相平衡類型的區(qū)別與判斷
5.6.3三元相圖垂直截面中四相平衡類型的區(qū)別與判斷
5.7銅合金三元相圖舉例
5.7.1銅—銀—鋅相圖
5.7.2Cu—Sn—P三元相圖
第6章銅及銅合金的凝固
6.1金屬凝固的基本規(guī)律
6.1.1金屬凝固的過冷現(xiàn)象
6.1.2金屬凝固的一般過程
6.2晶核的形成
6.2.1均勻形核
6.2.2非均勻形核
6.2.3形核率與過冷度的關(guān)系
6.3晶核的長大
6.4晶體長大后的形態(tài)
6.4.1正溫度梯度及其對晶體長大形態(tài)的影響
6.4.2負(fù)溫度梯度及其對晶體長大形態(tài)的影響
6.5單相合金的凝固
6.5.1溶質(zhì)再分布及成分過冷
6.5.2成分過冷對晶體長大形態(tài)的影響
6.6鑄錠的宏觀組織與控制
6.6.1三個(gè)晶區(qū)的形成
6.6.2鑄態(tài)組織的控制
6.7銅合金凝固時(shí)的偏析與反偏析
6.7.1顯微偏析
6.7.2宏觀偏析
6.8銅及銅合金的定向凝固與單晶制備
6.8.1定向凝固與單晶制備技術(shù)
6.8.2定向凝固銅合金及單晶
6.9銅合金的快速凝固
6.9.1快速凝固技術(shù)
6.9.2快速凝固晶態(tài)合金的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
6.9.3快速凝固銅合金
第7章銅合金的塑性變形
7.1單晶體金屬的塑性變形
1.1.1滑移
7.1.2孿生
7.1.3其他變形方式
7.2多晶體金屬塑性變形特點(diǎn)
7.2.1取向差效應(yīng)
7.2.2晶界對滑移的阻滯效應(yīng)
7.2.3晶粒大小對力學(xué)性能的影響
7.3合金的塑性變形
7.3.1單相固溶體合金的塑性變形
7.3.2復(fù)相合金的塑性變形特點(diǎn)
7.4塑料變形對金屬組織和性能的影響
7.4.1顯微組織的變化
7.4.2加工硬化
7.4.3變形后金屬中的殘余應(yīng)力
7.4.4塑性變形對金屬其他方面的影響
第8章銅合金的回復(fù)與再結(jié)晶
8.1冷變形金屬在加熱時(shí)組織性能變化的一般規(guī)律
8.2銅合金的回復(fù)與低溫退火
8.2.1回復(fù)過程亞結(jié)構(gòu)的變化與回復(fù)機(jī)制
8.2.2回復(fù)階段性能變化的傾向
8.2.3銅合金的低溫退火及低溫退火硬化效應(yīng)
8.3銅及銅合金的再結(jié)晶
8.3.1再結(jié)晶過程
8.3.2再結(jié)晶溫度
8.3.3再結(jié)晶晶粒大小及再結(jié)晶全圖
8.3.4退火孿晶
8.4晶粒長大
8.4.1正常晶粒長大
8.4.2反常晶粒長大（二次再結(jié)晶）
8.5銅合金的織構(gòu)
8.5.1變形織構(gòu)
8.5.2再結(jié)晶織構(gòu)
8.6銅及銅合金的再結(jié)晶退火
8.7銅合金的熱加工
8.7.1動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶
8.7.2熱加工對金屬組織和性能的影響
8.7.3銅合金熱加工特性
8.8超塑性
8.8.1金屬超塑性的基本特點(diǎn)
8.8.2超塑性分類
8.8.3微晶超塑性變形后的組織特征
8.8.4微晶超塑性變形機(jī)制
8.8.5超塑性的應(yīng)用
第9章銅合金中的固態(tài)相變
9.1固態(tài)相變的基本特點(diǎn)
9.1.1相界面
9.1.2應(yīng)變能
9.1.3慣習(xí)面與位向關(guān)系
9.1.4形成亞穩(wěn)相（過渡相）
9.1.5晶體缺陷在相變中的作用
9.2脫溶轉(zhuǎn)變
9.2.1固溶處理
9.2.2脫溶順序
9.2.3脫溶方式及組織變化
9.3Spinodal分解
9.4共析轉(zhuǎn)變
9.4.1概述
9.4.2Fe—C合金中的共析轉(zhuǎn)變
9.4.3銅合金中的共析轉(zhuǎn)變
9.5馬氏體相變和形狀記憶效應(yīng)
9.5.1馬氏體相變的基本特征
9.5.2馬氏體相變驅(qū)動力與相變溫度
9.5.3馬氏體相變類型
9.5.4超彈性和形狀記憶效應(yīng)
9.5.5銅合金中的馬氏體相變
第10章銅合金的強(qiáng)韌化
10.1固溶強(qiáng)化
10.2細(xì)晶強(qiáng)化
10.3形變強(qiáng)化（位錯強(qiáng)化）
10.4沉淀強(qiáng)化
10.4.1沉淀強(qiáng)化機(jī)制
10.4.2影響沉淀強(qiáng)化效果的因素
10.4.3沉淀強(qiáng)化銅合金
10.5彌散強(qiáng)化
10.5.1概述
10.5.2增強(qiáng)相選取原則及增強(qiáng)相種類
10.5.3彌散強(qiáng)化銅合金復(fù)合方法分類
10.5.4影響彌散強(qiáng)化效果的因素
10.5.5Al2O3彌散強(qiáng)化銅
10.6纖維強(qiáng)化
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章 緒論材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類社會進(jìn)步的里程碑。所以歷史學(xué)家以使用的材料作為人類發(fā)展的標(biāo)志，把人類發(fā)展歷史分為: 石器時(shí)代、陶器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代。隨著人類文明的進(jìn)步，18世紀(jì)以后鋼鐵冶金技術(shù)的進(jìn)步和人工合成有機(jī)高分子材料的相繼問世，都對人類社會的進(jìn)步產(chǎn)生了巨大的推動作用。20世紀(jì)中葉以后，硅材料和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使人類進(jìn)入了信息時(shí)代，有人把它稱之為“硅材料時(shí)代”。這些都充分說明材料對人類文明進(jìn)步起了十分關(guān)鍵的作用。在20世紀(jì)70年代，人們把信息、材料、能源譽(yù)為當(dāng)代文明的三大支柱，80年代以高技術(shù)群為代表的新技術(shù)革命又把新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)列為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志?？傊牧吓c國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和人民生活息息相關(guān)，其重要性是不言而喻的。材料除了具有上述的重要性之外，還具有多樣性。材料種類繁多，特性各異，其分類方法也多種多樣。按照材料的物理化學(xué)屬性可分為: 金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料以及不同類型材料組成的復(fù)合材料; 按照材料的用途和特性來分，通常分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料; 按照其具體的應(yīng)用領(lǐng)域，又分為電子材料、航空航天材料、能源材料、核材料、生物材料、建筑材料等; 另外還可根據(jù)材料生產(chǎn)和應(yīng)用的規(guī)模及歷史分為傳統(tǒng)材料和新型材料。盡管材料可以進(jìn)行上述各種分類，但這些分類方法并沒有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，也不是十分嚴(yán)格的。例如結(jié)構(gòu)材料是以材料的力學(xué)性能為主，用以制造受力部件的材料; 而功能材料則是以材料的物理化學(xué)性能，如磁、電、光、聲、氧化、腐蝕、生物相容等特性為主，用以完成某一特定功能的材料。但是許多情況下，結(jié)構(gòu)材料也要求具有一定的物理化學(xué)性能，如導(dǎo)電性、抗氧化和抗腐蝕性能等。一種材料可能既是結(jié)構(gòu)材料又是功能材料。例如鐵路電氣化需要的架空導(dǎo)線銅合金，它既要求有較高的強(qiáng)度又要求高的導(dǎo)電性和耐磨性。傳統(tǒng)材料和新型材料之間也沒有明顯的界限。例如傳統(tǒng)的鋼，由于采用了新的工藝技術(shù)和設(shè)備，明顯地提高了性能成為細(xì)晶粒的超級鋼就是一種新型材料。在種類繁多的材料中，金屬材料已有幾千年的歷史。我國是世界上最早制造、使用金屬材料的國家之一。對許多出土文物的分析研究表明，早在4000多年前就使用了青銅器，使用鑄鐵和鋼的歷史也有3000多年的歷史，例如河南安陽出土的重達(dá)875 kg重的鼎、湖北隋縣出土的編鐘、西安出土的青銅車馬，都充分反映了當(dāng)時(shí)中國冶金技術(shù)和制造工藝水平的高超; 對遼陽三道壕出土的西漢寶劍進(jìn)行金相分析表明，其組織和近代淬火鋼的組織幾乎沒有什么區(qū)別，這說明2000多年前，我國對鋼的熱處理技術(shù)已達(dá)到驚人的水平。隨著人類文明的進(jìn)步，到18世紀(jì)蒸氣機(jī)的發(fā)明，19世紀(jì)電動機(jī)的出現(xiàn)，大大地推動了金屬材料的快速發(fā)展。到20世紀(jì)，金屬材料已成為結(jié)構(gòu)材料的主體，同時(shí)各種金屬功能材料也不斷涌現(xiàn)。這一百多年來，人們對金屬材料的生產(chǎn)和研究取得了巨大的成就，已經(jīng)能夠制造出適應(yīng)各工業(yè)部門發(fā)展所需要的各種各樣性能的結(jié)構(gòu)材料和功能材料，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)資料，建立和發(fā)展了金屬材料的許多基本理論。人們通過實(shí)踐和總結(jié)發(fā)現(xiàn)，材料的性能與它們的化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝條件有關(guān)，因?yàn)椴煌煞趾筒煌a(chǎn)工藝制造出的金屬材料，其內(nèi)部組織、結(jié)構(gòu)是不同的，所以其性能就會不同。例如人們很熟悉的黃銅是銅和鋅的合金，當(dāng)鋅含量增加時(shí)，黃銅的強(qiáng)度增加，電阻率也增加，這就是由于合金成分的變化，其組織結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化的緣故。表1-1為幾種黃銅的強(qiáng)度和電阻率。

編輯推薦

《銅及銅合金的物理冶金基礎(chǔ)》編輯推薦：有色金屬是重要的基礎(chǔ)原材料，廣泛應(yīng)用于電力、交通、建筑、機(jī)械、電子信息、航空航天和國防軍工等領(lǐng)域，在保障國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展等方面發(fā)揮了不可或缺的作用。改革開放以來，特別是新世紀(jì)以來，我國有色金屬工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，已成為世界最大的有色金屬生產(chǎn)國和消費(fèi)國，產(chǎn)業(yè)整體實(shí)力顯著增強(qiáng)，在國際同行業(yè)中的影響力日益提高。主要表現(xiàn)在: 總產(chǎn)量和消費(fèi)量持續(xù)快速增長，2008年，十種有色金屬總產(chǎn)量2 520萬噸，連續(xù)七年居世界第一，其中銅產(chǎn)量和消費(fèi)量分別占世界的20%和24%; 電解鋁、鉛、鋅產(chǎn)量和消費(fèi)量均占世界總量的30%以上。經(jīng)濟(jì)效益大幅提高，2008年，規(guī)模以上企業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入預(yù)計(jì)2.1萬億以上，實(shí)現(xiàn)利潤預(yù)計(jì)800億元以上。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級步伐加快，2005年已全部淘汰了落后的自焙鋁電解槽; 目前，銅、鉛、鋅先進(jìn)冶煉技術(shù)產(chǎn)能占總產(chǎn)能的85%以上; 銅、鋁加工能力有較大改善。自主創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，自主研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的350 kA、400 kA大型預(yù)焙電解槽技術(shù)處于世界鋁工業(yè)先進(jìn)水平，并已輸出到國外; 高精度內(nèi)螺紋銅管、高檔鋁合金建筑型材及時(shí)速350 km高速列車用鋁材不僅滿足了國內(nèi)需求，已大量出口到發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。國內(nèi)礦山新一輪找礦和境外礦產(chǎn)資源開發(fā)取得了突破性進(jìn)展，現(xiàn)有9大礦區(qū)的邊部和深部找礦成效顯著，一批有實(shí)力的大型企業(yè)集團(tuán)在海外資源開發(fā)和收購重組境外礦山企業(yè)方面邁出了實(shí)質(zhì)性步伐，有效增強(qiáng)了礦產(chǎn)資源的保障能力。2008年9月份以來，我國有色金屬工業(yè)受到了國際金融危機(jī)的嚴(yán)重沖擊，產(chǎn)品價(jià)格暴跌，市場需求萎縮，生產(chǎn)增幅大幅回落，企業(yè)利潤急劇下降，部分行業(yè)已出現(xiàn)虧損?？v觀整體形勢，我國有色金屬工業(yè)仍處在重要機(jī)遇期，挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存，長期發(fā)展向好的趨勢沒有改變。今后一個(gè)時(shí)期，我國有色金屬工業(yè)發(fā)展以控制總量、淘汰落后、技術(shù)改造、企業(yè)重組、充分利用境內(nèi)外兩種資源，提高資源保障能力為重點(diǎn)，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級，促進(jìn)有色金屬工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。實(shí)現(xiàn)有色金屬工業(yè)持續(xù)發(fā)展，必須依靠科技進(jìn)步，關(guān)鍵在人才。為了全面提高勞動者素質(zhì)，培養(yǎng)一大批高水平的科技創(chuàng)新人才和高技能的技術(shù)工人，由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會牽頭，組織中南大學(xué)出版社及有關(guān)企業(yè)、科研院校數(shù)百名有經(jīng)驗(yàn)的專家學(xué)者、工程技術(shù)人員，編寫了《中國有色金屬叢書》?！秴矔穬?nèi)容豐富，專業(yè)齊全，科學(xué)系統(tǒng)，實(shí)用性強(qiáng)，是一套好教材，也可作為企業(yè)管理人員和相關(guān)專業(yè)大學(xué)生的參考書。經(jīng)過編寫、編輯、出版人員的艱辛努力，《叢書》即將陸續(xù)與廣大讀者見面。相信它一定會為培養(yǎng)我國有色金屬行業(yè)高素質(zhì)人才，提高科技水平，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)振興發(fā)揮積極作用。

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