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第1章 固态相变类型及相的稳定性1

1.1 相变1

1.2 相变的分类1

1.2.1 按热力学分类2

1.2.2 按相变方式分类4

1.2.3 按原子迁移方式分类6

1.2.4 金属及合金中的一级相变7

1.3 相的稳定性7

1.4 稳定性的热力学判据9

1.5 成分起伏及失稳11

1.6 亚稳相13

参考文献15

第2章 相变驱动力16

2.1 相变驱动力的含义16

2.2 脱溶分解的驱动力17

2.3 Spinodal分解的驱动力18

2.4 马氏体相变的驱动力20

2.5 二级相变的驱动力22

2.5.1 二级相变中的自由能变化22

2.5.2 Landau理论23

参考文献25

第3章 金属与合金中的扩散26

3.1 固体中扩散的一般规律26

3.1.1 连续介质中的扩散定律26

3.1.2 随机行走模型29

3.1.3 扩散机制32

3.1.4 互扩散及本征扩散35

3.2 金属与合金中的扩散41

3.2.1 晶态金属中的扩散41

3.2.2 非晶合金中的扩散44

3.3 复杂条件下的扩散47

3.3.1 多相扩散47

3.3.2 广义外力作用下的扩散48

3.3.3 多组元扩散50

3.4 短路扩散52

3.4.1 短路扩散的特征52

3.4.2 表面扩散52

3.4.3 晶界扩散59

3.4.4 位错扩散65

参考文献67

第4章 相变形核70

4.1 晶胚与晶核70

4.2 均匀形核71

4.3 非均匀形核74

4.3.1 晶界上的形核74

4.3.2 位错上的形核78

4.3.3 空位辅助形核80

4.3.4 堆垛层错形核82

4.4 无扩散形核83

4.4.1 经典形核理论83

4.4.2 预先存在晶胚的理论84

4.4.3 软模相变理论84

参考文献86

第5章 界面与应变能87

5.1 晶界的结构与界面能87

5.1.1 小角度晶界87

5.1.2 大角度晶界89

5.1.3 晶界模型90

5.2 相界面结构与界面能93

5.2.1 相界面种类及特点93

5.2.2 错配度及界面能97

5.2.3 相界面的台阶101

5.3 界面迁移中的作用力103

5.3.1 毛细作用力103

5.3.2 化学作用力104

5.3.3 机械作用力105

5.3.4 溶质拖曳力106

5.3.5 第二相的钉扎力108

5.4 体积应变能111

5.4.1 体积应变能的一般情况112

5.4.2 共格沉淀相的体积应变能112

5.4.3 非共格沉淀相的体积应变能113

参考文献114

第6章 长大过程与相变动力学115

6.1 无成分变化的长大过程115

6.1.1 无成分变化的相变115

6.1.2 界面迁移速率模型116

6.2 具有长程扩散的相变117

6.3 台阶界面的迁移120

6.4 长大过程的界面失稳122

6.4.1 失稳判据122

6.4.2 线性长大模型124

6.5 双相稳态协同生长125

6.6 Johnson-Mehl-Avrami方程129

6.7 变温的影响132

参考文献133

第7章 组织粗化135

7.1 弥散沉淀相的粗化135

7.1.1 沉淀相粗化自由能变化135

7.1.2 Greenwood粗化模型136

7.1.3 LSW粗化方程138

7.1.4 界面控制的粗化过程141

7.1.5 结构缺陷处的组织粗化142

7.2 层片状和纤维状组织的粗化144

7.2.1 棒状或纤维状组织的粗化144

7.2.2 层片状组织的粗化145

7.3 晶粒的粗化147

7.3.1 概述147

7.3.2 晶界迁移动力学模型150

7.3.3 晶界迁移率M与晶粒长大指数n152

7.4 阻碍晶界迁移的因素155

7.4.1 弥散第二相对晶界迁移的影响156

7.4.2 自由表面对晶粒长大的影响160

7.4.3 杂质原子与晶粒取向差162

7.5 晶粒的异常长大165

7.5.1 现象与机理165

7.5.2 第二相颗粒的作用167

7.5.3 其他因素的作用168

参考文献169

第8章 相变晶体学与显微组织171

8.1 相变过程中的点阵重构171

8.1.1 点阵重构形变171

8.1.2 晶面的变化173

8.2 惯习面及位向关系174

8.3 不变平面应变176

8.4 晶体学唯象理论178

8.5 显微组织形态及演化180

8.5.1 显微组织形态学180

8.5.2 单相组织形态182

8.5.3 多相组织形态182

8.5.4 亚结构的形态184

8.5.5 显微组织的分形185

8.5.6 显微组织的演化186

参考文献187

第9章 连续析出与Spinodal分解189

9.1 析出相变的一般特征189

9.2 析出相的形核190

9.2.1 析出过程中的热力学190

9.2.2 析出驱动力191

9.2.3 弹性能阻力193

9.2.4 应变场中的形核195

9.3 析出相的形态及演化196

9.3.1 析出相形态及其影响因素196

9.3.2 Johnson-Cahn模型200

9.4 过渡相序列203

9.5 析出相的长大与粗化206

9.5.1 共格向非共格界面的转变206

9.5.2 析出相的长大向粗化的过渡209

9.5.3 析出相的粗化动力学210

9.6 无析出区212

9.7 Spinodal分解特征215

9.7.1 热力学条件215

9.7.2 成分变化215

9.7.3 显微组织216

9.8 Spinodal理论模型218

参考文献219

第10章 非连续型相变221

10.1 非连续型相变特征221

10.2 珠光体相变热力学222

10.2.1 珠光体生长前沿的浓度场222

10.2.2 珠光体形成自由能变化223

10.3 珠光体相变动力学225

10.3.1 层片状珠光体的形核与长大225

10.3.2 珠光体形核率228

10.3.3 扩散控制的长大230

10.3.4 JMA方程的应用234

10.4 珠光体显微结构235

10.4.1 珠光体精细结构235

10.4.2 珠光体相变的晶体学位向关系236

10.5 珠光体层片间距238

10.5.1 最大长大速度判据239

10.5.2 最大熵产生率判据240

10.5.3 长大前沿形态判据240

10.6 合金元素对非连续相变的影响241

10.6.1 合金元素的作用241

10.6.2 合金元素在珠光体中的分配243

10.7 相间析出245

10.8 非连续析出相变248

参考文献249

第11章 马氏体相变251

11.1 概述251

11.2 马氏体的组织结构特征255

11.2.1 马氏体的典型形貌255

11.2.2 中脊256

11.2.3 惯习面与位向关系258

11.2.4 表面浮凸260

11.3 马氏体相变热力学261

11.4 马氏体相变动力学263

11.4.1 马氏体形成速度263

11.4.2 变温马氏体相变265

11.4.3 等温马氏体相变267

11.4.4 爆发马氏体相变271

11.4.5 表面马氏体相变272

11.5 马氏体的形核与长大273

11.5.1 马氏体形核理论273

11.5.2 马氏体的长大276

11.6 应力与形变对马氏体相变的影响279

11.6.1 概述279

11.6.2 应力对马氏体相变的作用279

11.6.3 形变诱发马氏体相变281

11.7 相变滞后及马氏体热弹性283

11.8 马氏体相变的表象理论286

11.8.1 基本原理286

11.8.2 不均匀切变289

11.8.3 WLR理论的验证290

参考文献292

第12章 贝氏体相变与块状转变295

12.1 对贝氏体的早期研究及争论295

12.2 贝氏体中的铁素体299

12.2.1 形态及精细结构299

12.2.2 化学成分及原子扩散301

12.2.3 形成机制与晶体学特征302

12.3 贝氏体中的碳化物305

12.3.1 碳化物的来源305

12.3.2 碳化物种类与晶体学特征307

12.4 块状转变310

12.4.1 相变类型310

12.4.2 相变特征312

12.4.3 形核率与长大速率315

参考文献318

第13章 强磁场中的相变320

13.1 材料电磁过程与强磁场320

13.1.1 材料电磁过程320

13.1.2 强磁场的种类321

13.2 磁场对材料的作用322

13.2.1 概述322

13.2.2 Lorentz力及MHD效应323

13.2.3 磁热力学效应325

13.2.4 磁化力的作用326

13.2.5 磁转矩及磁取向326

13.2.6 量子效应327

13.3 强磁场对相稳定性的影响328

13.4 强磁场对固态扩散的影响331

13.5 强磁场对组织结构的影响333

13.5.1 组织排列333

13.5.2 对织构化的影响335

13.5.3 显微组织形态337

参考文献338