金屬材料科學基礎

目 錄
第1章 金屬的晶體學基礎 1
1．1 原子結(jié)構(gòu) 1
1．2 原子間的鍵合 3
1．2．1 金屬鍵 3
1．2．2 離子鍵 4
1．2．3 共價鍵 4
1．2．4 范德瓦耳斯鍵 5
1．2．5 氫鍵 5
1．2．6 混合鍵 6
1．2．7 結(jié)合鍵的本質(zhì)與原子間距 7
1．2．8 結(jié)合鍵與性能 8
1．2．9 原子的電負性 8
1．3 原子排列方式 9
1．4 晶體學基礎 10
1．4．1 空間點陣和晶胞 10
1．4．2 密勒指數(shù) 13
1．4．3 晶體對稱性 18
1．4．4 極射投影 20
1．4．5 倒易點陣 22
1．5 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 23
1．5．1 典型金屬晶體結(jié)構(gòu) 23
1．5．2 原子堆垛方式和間隙 26
1．5．3 多晶型性 28
1．6 合金相結(jié)構(gòu) 28
1．6．1 固溶體 29
1．6．2 中間相 32
1．7 晶體材料組織及其觀察 37
課后練習題 39
第2章 晶體缺陷 41
2．1 點缺陷 41
2．1．1 點缺陷的類型 41
2．1．2 點缺陷的平衡濃度 42
2．1．3 點缺陷的運動 44
2．2 位錯 44
2．2．1 位錯的基本類型和特征 45
2．2．2 柏氏矢量 48
2．2．3 位錯運動 50
2．2．4 位錯的彈性性質(zhì) 56
2．2．5 位錯的生成和增殖 63
2．2．6 實際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯 66
2．2．7 位錯的觀察 72
2．3 界面及表面 73
2．3．1 晶界 73
2．3．2 孿晶界和相界 76
2．3．3 表面 78
課后練習題 81
第3章 固態(tài)金屬中的擴散 83
3．1 擴散的宏觀規(guī)律 83
3．1．1 菲克第一定律 83
3．1．2 菲克第二定律 84
3．1．3 擴散定律的應用 85
3．2 擴散驅(qū)動力 88
3．3 擴散的微觀理論與機制 90
3．3．1 原子的躍遷 90
3．3．2 擴散機制 91
3．3．3 擴散系數(shù) 95
3．3．4 擴散激活能 96
3．4 反應擴散 99
3．5 擴散的影響因素 100
課后練習題 102
第4章 單元系相圖及液固和氣固相變 104
4．1 單元系相變熱力學及相平衡 104
4．1．1 相平衡狀態(tài)和相律 104
4．1．2 單元系相圖 104
4．2 金屬凝固的理論與應用 106
4．2．1 液態(tài)金屬結(jié)構(gòu) 106
4．2．2 凝固的熱力學條件 106
4．2．3 形核 107
4．2．4 晶體長大 113
4．2．5 結(jié)晶動力學及凝固組織 116
4．2．6 凝固理論的應用舉例 119
4．3 氣固-相變與薄膜生長 122
4．3．1 蒸氣壓 122
4．3．2 蒸發(fā)和凝聚的熱力學條件 123
4．3．3 氣體分子的平均自由程 123
課后練習題 124
第5章 二元相圖及合金的凝固 125
5．1 相圖的表示和實驗測定 125
5．2 計算相圖的熱力學基礎 126
5．2．1 固溶體的自由能-成分曲線 127
5．2．2 多相平衡的公切線原理 127
5．2．3 混合物的自由能和杠桿法則 128
5．2．4 自由能-成分曲線計算相圖舉例 129
5．2．5 二元相圖的幾何規(guī)律 130
5．3 二元相圖分析 131
5．3．1 勻晶相圖和固溶體凝固 131
5．3．2 共晶相圖及其合金凝固 134
5．3．3 包晶相圖及其合金凝固 138
5．3．4 溶混間隙相圖與調(diào)幅分解 140
5．3．5 其他類型的二元相圖 141
5．3．6 復雜二元相圖的分析方法 147
5．3．7 根據(jù)相圖推測合金的性能 148
5．3．8 鐵碳合金的組織及其性能 149
5．4 二元合金的凝固理論 155
5．4．1 固溶體的凝固理論 155
5．4．2 共晶凝固理論 163
5．4．3 合金鑄錠（件）的組織與缺陷 169
5．4．4 合金的鑄造和二次加工 174
5．5 高分子合金和陶瓷合金簡介 175
課后練習題 176

第6章 三元相圖及典型三元合金凝固分析 180
6．1 三元相圖的基礎 180
6．1．1 三元相圖成分表示方法 180
6．1．2 三元相圖的空間模型 183
6．1．3 三元相圖的截面圖和投影圖 183
6．1．4 三元相圖中的杠桿定律及重心定律 185
6．2 具有兩相共晶反應的三元相圖 188
6．3 固態(tài)互不溶解的三元共晶相圖 191
6．4 固態(tài)有限互溶的三元共晶相圖 195
6．5 包共晶型三元相圖 198
6．6 具有四相平衡包晶轉(zhuǎn)變的三元相圖 200
6．7 形成穩(wěn)定化合物的三元相圖 201
6．8 三元相圖舉例 202
6．9 三元相圖小結(jié) 205
課后練習題 207
第7章 材料的變形及回復與再結(jié)晶 209
7．1 彈性和黏彈性 209
7．1．1 彈性變形的微觀解釋 209
7．1．2 彈性變形的特征和彈性模量 210
7．1．3 彈性的不完整性 212
7．1．4 黏彈性 214
7．2 晶體的塑性變形 214
7．2．1 單晶體的塑性變形 215
7．2．2 多晶體的塑性變形 224
7．2．3 合金的塑性變形 227
7．2．4 塑性變形對材料組織與性能的影響 232
7．3 回復和再結(jié)晶 237
7．3．1 冷變形金屬在加熱時的組織與性能變化 237
7．3．2 回復 238
7．3．3 再結(jié)晶 240
7．3．4 晶粒長大 246
7．3．5 再結(jié)晶退火后的組織 251
7．4 熱變形與動態(tài)回復、再結(jié)晶 252
7．4．1 動態(tài)回復與動態(tài)再結(jié)晶 252
7．4．2 熱加工對組織性能的影響 255
7．4．3 蠕變 256
7．4．4 超塑性 257
7．5 陶瓷材料和高聚物的變形特點 259
課后練習題 262
第8章 材料的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu) 263
8．1 納米晶材料 263
8．1．1 納米晶材料的結(jié)構(gòu) 264
8．1．2 納米晶材料的性能及其形成 265
8．2 準晶態(tài) 267
8．3 非晶態(tài)材料 268
8．3．1 非晶態(tài)的形成 269
8．3．2 非晶態(tài)的結(jié)構(gòu) 272
8．3．3 非晶態(tài)的性能 273
8．3．4 高分子的玻璃化轉(zhuǎn)變 274
8．4 固態(tài)相變形成的亞穩(wěn)相 276
8．4．1 亞穩(wěn)相熱力學基礎 276
8．4．2 固溶體脫溶分解產(chǎn)物 278
8．4．3 馬氏體轉(zhuǎn)變 286
8．4．4 貝氏體轉(zhuǎn)變 293
課后練習題 295
參考文獻 296