金屬學(xué)原理

     目 錄
   1晶體學(xué)（Crystallography）
    1.1結(jié)晶狀態(tài)及晶體的宏觀特性
    1.2點(diǎn)陣、晶體結(jié)構(gòu)（Lattice，Crystal Structure）
    1.3對稱性，空間變換（Symmetry，SpaceTranslation）
    1.3.1對稱變換（操作）（SymmetryTranslati0n（Operation））
    1.3.2對稱變換的解析式
    1.3.3點(diǎn)對稱變換（操作）
    1.3.4第一類操作和第二類操作的聯(lián)系和區(qū)別
    1.4晶系及布喇菲點(diǎn)陣
    1.4.1空間點(diǎn)陣類型（晶系）
    1.4.2布喇菲點(diǎn)陣（BravaisLattice）
    1.5點(diǎn)陣幾何
    1.5.1點(diǎn)陣的陣點(diǎn)直線、方向指數(shù)（Directionalindices
    1.5.2點(diǎn)陣的陣點(diǎn)平面及平面指數(shù)（Crystal－PlaneIndices）
    1.5.3晶帶（Z0ne）及晶帶定律
    1.5.4六方（和三方）晶系的4軸坐標(biāo)系的方向指數(shù)及面指數(shù)
    1.5.5倒易點(diǎn)陣（ReciprocalLattice）
    1.5.6倒易矢量在晶體學(xué)中幾何關(guān)系的應(yīng)用
    1.6晶體投影
    1.6.1球面投影
    1.6.2極射投影
    1.6.3吳氏網(wǎng)（WulffNet）和極網(wǎng)（PoleNet）
    1.6.4標(biāo)準(zhǔn)投影圖、標(biāo)準(zhǔn)極圖（StantardProjection）
    參考書目
    練習(xí)題
    附錄1－I對稱元素符號
    附錄1－Ⅱ 任意晶系的晶面間夾角的計(jì)算程序
    附錄1－Ⅲ 計(jì)算和畫出任意晶系任意晶面的標(biāo)準(zhǔn)投影圖的程序
   2晶體結(jié)構(gòu)（CrystalSturcture）
    2.1晶體結(jié)構(gòu)符號
    2.2金屬單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)
    2.2.1面心立方結(jié)構(gòu)
    2.2.2體心立方結(jié)構(gòu)
    2.2.3密排六方結(jié)構(gòu)
    2.3非金屬單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)
    2.4同素異構(gòu)性（Allotropy）
    2.5金屬晶體中的原子大小
    2.6合金相的相結(jié)構(gòu)
    2.6.1一次固溶體
    2.6.2中間相
    2.7晶體缺陷（Crystal Defect）
    參考書目
    練習(xí)題
   3相圖 （PhaseDiagrams）
    3.1單元系（OneComponentSystem）
    3.2二元系（BinarySystem）
    3.2.1單相平衡和兩相平衡
    3.2.2三相平衡
    3.2.3恒壓二元相圖的中間相
    3.2.4恒壓二元相圖中相區(qū)的鄰接關(guān)系
    3.2.5有序－無序轉(zhuǎn)變以及磁性轉(zhuǎn)變在相圖上的表示
    3.2.6恒壓二元相圖舉例
    3.3三元系（TernerySystem）
    3.3.1三元系相圖的成分表達(dá)
    3.3.2杠桿規(guī)則
    3.3.3單相平衡和兩相平衡
    3.3.4三相平衡
    3.3.5四相平衡
    3.3.6生成化合物的三元系以及相圖的簡化分割
    3.3.7實(shí)際三元相圖分析和應(yīng)用舉例
    3.4相圖熱力學(xué)
    3.4.1自由能函數(shù)的表達(dá)式
    3.4.2過剩吉布斯自由能的解析表達(dá)式
    3.4.3用圖解法求化學(xué)勢
    3.4.4用作吉布斯自由能曲線公切線的方法構(gòu)造相圖
    3.4.5過剩吉布斯自由能數(shù)值對相圖形貌的影響
    3.4.6計(jì)算相圖
    3.4.7相圖合成法
    參考書目
   5凝固（S0lidificati0n）
    5.1凝固的熱力學(xué)條件
    5.1.1平衡熔點(diǎn)（EquilibriumMeltingTemperature）
    5.1.2壓力對熔點(diǎn)的影響
    5.1.3曲率（Curvature）對熔點(diǎn)的影響
    5.2形核（Nucleation）
    5.2.1均勻形核（HomogeneousNucleati0n）
    5.2.2非均勻形核（Heterogene0usNucleation）
    5.3晶核的長大
    5.3.1液固界面的結(jié)構(gòu)
    5.3.2晶核長大機(jī)制
    5.4凝固中的熱輸運(yùn)
    5.4.1傳熱（HeatTransfer）的三種方式
    5.4.2熱傳導(dǎo)方程
    5.4.3凝固時(shí)界面的熱能平衡
    5.4.4凝固時(shí)熱傳導(dǎo)方程求解的簡單例子
    5.5單相固溶體凝固
    5.5.1平衡分配系數(shù)（EquilibriumPartitionCoefficient）
    5.5.2平衡凝固與非平衡凝固（EquilibriumandNonequilibrium
    Solidificati0n）
    5.5.3界面前沿的溶質(zhì)原子再分布
    5.5.4區(qū)域提純（Z0ne－Refining）
    5.6液/固相界面形貌（Solid－LiquidInterfaceMorphology）
    5.6.1純物質(zhì)凝固時(shí)液/固相界面的穩(wěn)定性
    5.6.2合金凝固時(shí)液/固相界面的穩(wěn)定性
    5.7凝固微觀組織
    5.7.1強(qiáng)制性生長和自由生長
    5.7.2胞晶的形成（CellFormation）
    5.7.3胞狀樹枝晶（CellularDendrite）及柱狀樹枝晶（Columnar
    Dendrite）
    5.7.4自由樹枝晶
    5.7.5凝固參數(shù)和微觀組織形態(tài)之間的關(guān)系
    5.8共晶凝固和包晶凝固
    5.8.1共晶的凝固（EutecticSolidification）
    5.8.2包晶凝固（PeritecticSolidification）
    5.9鑄錠的凝固
    5.9.1鑄錠的宏觀組織
    5.9.2凝固時(shí)的體積變化以及氣孔、夾雜的形成
   5凝固（Solidificati0n）
    5.1凝固的熱力學(xué)條件
    5.1.1平衡熔點(diǎn)（EquilibriumMelting Temperature）
    5.1.2壓力對熔點(diǎn)的影響
    5.1.3曲率（Curvature）對熔點(diǎn)的影響
    5.2形核（Nucleation）
    5.2.1均勻形核（HomogeneousNucleation）
    5.2.2非均勻形核（HeteroggneousNucleati0n）
    5.3晶核的長大
    5.3.1液固界面的結(jié)構(gòu)
    5.3.2晶核長大機(jī)制
    5.4凝固中的熱輸運(yùn)
    5.4.1傳熱（HeatTransfer）的三種方式
    5.4.2熱傳導(dǎo)方程
    5.4.3凝固時(shí)界面的熱能平衡
    5.4.4凝固時(shí)熱傳導(dǎo)方程求解的簡單例子
    5.5單相固溶體凝固
    5.5.1平衡分配系數(shù)（EquilibriumPartitionCoefficient）
    5.5.2平衡凝固與非平衡凝固（Equilibriumand Nonequilibrium
    Solidificati0n）
    5.5.3界面前沿的溶質(zhì)原子再分布
    5.5.4區(qū)域提純（Z0ne－Refining）
    5.6液/固相界面形貌（Solid－LiquidInterfaceM0rphol0gy）
    5.6.1純物質(zhì)凝固時(shí)液/固相界面的穩(wěn)定性
    5.6.2合金凝固時(shí)液/固相界面的穩(wěn)定性
    5.7凝固微觀組織
    5.7.1強(qiáng)制性生長和自由生長
    5.7.2胞晶的形成（CellFormation）
    5.7.3胞狀樹枝晶（CellularDendrite）及柱狀樹枝晶（Columnar
    Dendrite）
    5.7.4自由樹枝晶
    5.7.5凝固參數(shù)和微觀組織形態(tài)之間的關(guān)系
    5.8共晶凝固和包晶凝固
    5.8.1共晶的凝固（EutecticSolidificati0n）
    5.8.2包晶凝固（PeritecticSolidification）
    5.9鑄錠的凝固
    5.9.1鑄錠的宏觀組織
    5.9.2凝固時(shí)的體積變化以及氣孔、夾雜的形成
    5.9.3鑄錠組織的控制
    5.10偏析（Segregati0n）
    5.10.1顯微偏析
    5.10.2宏觀偏析
    5.11熔焊（FusionWelding）
    5.12特殊凝固工藝
    5.12.1快速凝固（RapidSolidificationPr0cess）
    5.12.2連續(xù)鑄造（C0ntinuousCasting）
    參考書目
    練習(xí)題
   6位錯(cuò)（Disl0cati0ns）
    6.1單晶體滑移
    6.1.1滑移要素—滑移系（SlipSystem）
    6.1.2滑移帶（SlipBand）和滑移線（SlipLine）
    6.1.3施密特（Schmid）定律
    6.2位錯(cuò)基本概念
    6.2.1理論切變強(qiáng)度（The0reticalShearStrength）的估算
    6.2.2位錯(cuò)概念的引入
    6.3位錯(cuò)的幾何形態(tài)
    6.3.1刃位錯(cuò)（EdgeDislocati0n）
    6.3.2螺位錯(cuò)（ScrewDislocati0n）
    6.3.3混合位錯(cuò)（MixedDisl0cation）
    6.3.4柏氏回路及柏氏矢量（BurgersCircuitandBurgersVect0r）
    6.3.5位錯(cuò)核心結(jié)構(gòu)
    6.3.6位錯(cuò)的觀察
    6.4在彈性介質(zhì)中的位錯(cuò)（DislocationinElasticMedia）
    6.4.1直位錯(cuò)的應(yīng)力場（ElasticFieldofaStraightDislocation）
    6.4.2位錯(cuò)線的能量（EnergyofaStraightDislocation）
    6.4.3位錯(cuò)受力（Forces0nDislocation）
    6.4.4映像力（ImageForce）
    6.4.5位錯(cuò)線一般形狀與各向異性介質(zhì)
    6.5位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)
    6.5.1位錯(cuò)滑動(dòng)（Glide）和滑移（Slip）
    6.5.2交滑移（CrossSlip）
    6.5.3位錯(cuò)的滑移速度
    6.5.4位錯(cuò)攀移
    6.5.5位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引起的塑性變形
    6.6位錯(cuò)的產(chǎn)生和增殖
    6.6.1位錯(cuò)的起源（OriginofDislocation）
    6.6.2在應(yīng)力集中處位錯(cuò)的非均勻形核
    6.6.3位錯(cuò)的增殖（DislocationMultiplication）
    6.7在整體中的位錯(cuò)
    6.7.1位錯(cuò)間的長程交互作用（InteractionBetweenDislocations）
    6.7.2位錯(cuò)間的短程交互作用
    6.7.3帶割階的位錯(cuò)的滑移
    6.7.4位錯(cuò)塞積群（DislocationPile－upGroup）
    6.8特殊晶體結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)
    6.8.1fcc金屬
    6.8.2hcp金屬
    6.8.3bcc金屬
    6.8.4有序合金（OrderedAlloy）
    6.9位錯(cuò)和溶質(zhì)原子的交互作用
    6.9.1位錯(cuò)和溶質(zhì)原子的彈性交互作用
    6.9.2位錯(cuò)與溶質(zhì)原子的靜電交互作用
    6.9.3位錯(cuò)與溶質(zhì)原子的化學(xué)交互作用
    參考書目
    練習(xí)題
   7晶態(tài)固體的表面和界面
    （SurfacesandInterfacesinCrystallineSolids）
    7.1晶體表面
    7.1.1靜態(tài)表面原子狀態(tài)和表面結(jié)構(gòu)
    7.1.2動(dòng)態(tài)表面原子狀態(tài)
    7.1.3表面熱力學(xué)參數(shù)和表面能
    7.1.4晶體外形——Wulff定律
    7.1.5極低溫度（0K）的表面張力計(jì)算
    7.1.6表面吸附及分凝
    7.2晶粒界（GrainBoundary）
    7.2.1小角度晶界的位錯(cuò)模型
    7.2.2小角度界面的能量
    7.2.3晶界結(jié)構(gòu)的一般幾何理論
    7.2.4共格孿晶界（CoherentTwinBoundary）
    7.2.5大角度晶界的晶界能
    7.2.6晶界平衡偏析（EquilibriumSegregation）
    7.2.7晶界遷移
    7.3相界面（PhaseBoundary）
    7.4多晶體和多相材料中的平衡
    7.4.1多晶體中的平衡形貌
    7.4.2相分布
    參考書目
    練習(xí)題
   8晶體的塑性形變（PlasticDeformationofCrystals）
    8.1滑移的進(jìn)一步討論
    8.1.1關(guān)于臨界分切應(yīng)力
    8.1.2交滑移（CrossSlip）
    8.1.3多系滑移（Polyslip）
    8.1.4在拉伸和壓縮時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)
    8.2起始塑性形變及流變應(yīng)力
    8.3單晶體的應(yīng)力－應(yīng)變曲線及加工硬化
    8.3.1應(yīng)力－應(yīng)變曲線
    8.3.2加工硬化理論
    8.4形變孿生（DeformationTwinning）
    8.4.1孿晶幾何（GeometryofTwinFormation）
    8.4.2六方結(jié)構(gòu)晶體中的孿生
    8.4.3體心立方結(jié)構(gòu)晶體中的孿晶
    8.4.4面心立方結(jié)構(gòu)晶體中的孿生
    8.4.5孿生的位錯(cuò)機(jī)制
    8.4.6孿生的一般特點(diǎn)
    8.5扭折帶（KinkBand）和形變帶（DeformationBand）
    8.5.1扭折帶
    8.5.2形變帶
    8.6多晶體的塑性形變
    8.6.1多晶體形變的特點(diǎn)
    8.6.2形變過程的宏觀應(yīng)變協(xié)調(diào)
    8.6.3形變過程的微觀應(yīng)變協(xié)調(diào)與微觀組織變化
    8.6.4影響冷形變金屬和合金微觀組織結(jié)構(gòu)的因素
    8.6.5形變過程宏觀組織的變化
    8.7形變織構(gòu)（DeformationTexture）
    8.7.1晶體取向的描述
    8.7.2取向分布的描述
    8.7.3形變織構(gòu)的類型
    8.8復(fù)相合金的塑性形變
    8.9復(fù)合材料的形變
    8.10形變后的殘余內(nèi)應(yīng)力
    參考書目
    練習(xí)題
   9回復(fù)和再結(jié)晶（RecoveryandRecrystallization）
    9.1回復(fù)
    9.1.1儲存能的釋放（ReleaseofStoredEnergy）
    9.1.2電阻和密度的回復(fù)（RecoveryofResistanceandDensity）
    9.1.3機(jī)械性能的回復(fù)（RecoveryofMechanicalProperties）
    9.1.4回復(fù)動(dòng)力學(xué)（Rec0veryKinetics）
    9.1.5回復(fù)過程結(jié)構(gòu)的變化
    9.2再結(jié)晶
    9.2.1再結(jié)晶的基本規(guī)律
    9.2.2再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)
    9.2.3再結(jié)晶和回復(fù)的關(guān)系
    9.2.4再結(jié)晶的形核
    9.2.5再結(jié)晶核心的長大
    9.2.6第二相粒子的作用
    9.2.7再結(jié)晶時(shí)的脫溶
    9.3晶粒正常長大及二次再結(jié)晶
    9.3.1晶粒正常長大
    9.3.2退火孿晶
    9.3.3晶粒的非正常長大
    9.4再結(jié)晶織構(gòu)（Recrystallizati0nTexture）
    9.4.1典型金屬和合金的再結(jié)晶織構(gòu)
    9.4.2晶粒長大時(shí)織構(gòu)的發(fā)展
    9.4.3再結(jié)晶織構(gòu)理論
    9.5熱加工過程的回復(fù)和再結(jié)晶
    9.5.1動(dòng)態(tài)回復(fù)
    9.5.2動(dòng)態(tài)再結(jié)晶
    參考書目
    練習(xí)題
   10固態(tài)轉(zhuǎn)變（Transf0rmati0nsinSolids）
    10.1相變驅(qū)動(dòng)力（DrivingForcesofPhaseTransformation）
    10.1.1純組元多形性相變的驅(qū)動(dòng)力
    10.1.2脫溶（Precipitati0n）轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力
    10.2相變的形核
    10.2.1形核的驅(qū)動(dòng)力和核心成分
    10.2.2亞穩(wěn)平衡過渡相的形成
    10.2.3形核理論
    10.2.4界面能的作用
    10.2.5應(yīng)變能的作用
    10.2.6非均勻形核
    10.2.7隨時(shí)間變化的形核速率
    10.3長大過程
    10.3.1界面過程控制的長大
    10.3.2長程擴(kuò)散控制的長大
    10.3.3長大時(shí)界面的不穩(wěn)定性
    10.4相變動(dòng)力學(xué)
    10.5合金脫溶
    10.5.1脫溶貫序
    10.5.2空位在脫溶過程中的作用
    10.5.3顆粒粗化—Ostwald熟化
    10.5.4時(shí)效硬化（AgeHardening）
    10.6不連續(xù)反應(yīng)——在移動(dòng)界面上的反應(yīng)（DiscontinuousReacti0ns——
    Reacti0nsataMovingInterface）
    10.6.1在移動(dòng)晶界上的反應(yīng)——共析轉(zhuǎn)變
    10.6.2不連續(xù)脫溶（胞狀脫溶）（Discontinuousprecipitation）
    10.7塊型轉(zhuǎn)變（MassiveTransformation）
    10.8連續(xù)型轉(zhuǎn)變（C0ntiuousTransformations）
    10.8.1調(diào)幅分解（SpinodalDec0mp0siti0n）
    10.8.2有序－無序轉(zhuǎn)變（Ordered－disorderedTransformation）
    10.9按長大（生長）過程特征對相變（轉(zhuǎn)變）的分類
    參考書目
    練習(xí)題
   附錄 晶體學(xué)點(diǎn)群和空間群（Crystall0graphicP0intGr0up
    andSpaceGr0up）
    1群的概念及群的基本性質(zhì)
    2點(diǎn)群的描述和圖示
    3點(diǎn)群的推導(dǎo)方法
    4確定（推導(dǎo)）物體點(diǎn)群的程序圖
    5空間群概念
    6點(diǎn)式空間群
    7非點(diǎn)式空間群
    8空間群的點(diǎn)群和一般等效位置
    9空間群的推導(dǎo)方法
    10空間群符號
    11國際表簡介
    參考書目
    練習(xí)題