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1 绪论1

1.1 合金设计与材料设计1

1.2 材料设计的进步2

参考文献8

2 永磁材料设计的热力学解析10

2.1 永磁材料概说10

2.2 两相分离型金属永磁材料的组织设计12

2.2.1 决定矫顽力的主要因素12

2.2.2 合金设计的组织要素16

2.2.3 合金设计与失稳分解20

2.2.4 永磁材料失稳分解的起源21

2.3 两相分离型组织的热力学解析27

2.3.1 多元系两相分离组织的热力学解析27

2.3.2 磁性转变对两相分离组织的影响31

2.3.3 有序－无序转变对两相分离组织的影响42

2.3.4 实际Alnico合金中两相分离组织的热力学分析54

参考文献65

3 Cu-Fe-Ni双相纳米材料设计的热力学解析67

3.1 一种双相纳米材料的设计68

3.2 Cu-Fe-Ni系合金相图的实验测定与热力学计算71

3.2.1 Cu-Fe-Ni系相图的扩散偶法测定71

3.2.2 Cu-Fe-Ni系相图的热力学计算78

3.2.3 等体积分数合金失稳分解的驱动力81

3.3 Cu-Fe-Ni失稳分解合金的双相细晶组织与性能84

3.3.1 等体积分数合金的组织学研究84

3.3.2 等体积分数合金的失稳分解组织及其粗化87

3.3.3 合金失稳分解的硬化效应分析88

3.3.4 塑性变形后合金失稳分解硬化效应分析91

3.4 Cu-Fe-Ni合金失稳分解双相细晶组织的控制93

3.4.1 失稳分解组织的形态与取向控制93

3.4.2 塑性变形储能与位错密度96

3.5 Cu-Fe-Ni合金失稳分解组织的不连续粗化98

3.5.1 不连续粗化组织的形态特征98

3.5.2 不连续粗化的动力学特征100

3.5.3 不连续粗化的力学性能特征102

3.5.4 不连续粗化的激活能104

3.5.5 等轴细晶双相组织105

3.6 具有失稳分解组织的Hall-Petch关系107

3.6.1 Cu45Fe25Ni30单相合金的再结晶107

3.6.2 细晶强化与失稳分解强化108

参考文献111

4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计的热力学问题113

4.1 Al-M二元合金的固态Al端溶解度114

4.1.1 纯元素在Al固溶体中的溶解度114

4.1.2 化合物形成元素在Al固溶体中的溶解度115

4.1.3 Al固溶体的溶解度分析118

4.2 Al-M二元合金中的溶解度间隙119

4.2.1 Al-Cu系的GP区形成与溶解度间隙120

4.2.2 Al-M系溶解度间隙的热力学123

4.2.3 Al-Zn系fcc固溶体的溶解度间隙125

4.2.4 Al-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙127

4.2.5 Al-Ag系fcc固溶体的溶解度间隙129

4.3 Al-Zn-Mg-Cu多元合金系中的溶解度间隙130

4.3.1 Al-Zn-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙130

4.3.2 Al-Cu-Mg系fcc固溶体的溶解度间隙131

4.3.3 Al-Zn-Cu系fcc固溶体的溶解度间隙132

4.4 Al-Zn-Cu系fcc固溶体溶解度间隙的实验研究134

4.4.1 低Cu溶解度间隙实测的特殊扩散偶法135

4.4.2 Al-Zn-Cu系低Cu侧溶解度间隙的实测结果137

4.4.3 Al-Zn-Cu系fce固溶体溶解度间隙的热力学计算144

4.4.4 Al-Zn-Mg-Cu系合金设计要点148

4.5 Al-Zn-Cu系低温区相平衡的热力学研究149

4.5.1 Al-Zn-Cu系中的T′相150

4.5.2 Al-Zn-Cu系200℃低Cu侧相平衡152

4.5.3 Al-Zn-Cu系室温低Cu侧相平衡155

4.6 Al-Zn-Cu系合金相变的热力学与动力学问题160

4.6.1 Al-Zn合金的不连续分解行为160

4.6.2 Cu对Al-Zn合金失稳分解的影响165

4.6.3 少量Cu对Al-Zn合金fcc固溶体扩散行为的影响169

4.6.4 少量Cu对Al-Zn合金不连续分解的影响173

4.6.5 少量Cu致Al-Zn合金组织异常细化与亚稳相变177

参考文献183

5 Fe-Mn-Al低温合金的设计与热力学解析185

5.1 低温合金概说185

5.2 bcc结构低温钢的组织与成分分析187

5.2.1 相结构与韧脆转变温度187

5.2.2 影响韧脆转变温度的因素189

5.2.3 bcc结构低温钢的设计194

5.3 fcc结构低温合金的组织与成分设计196

5.3.1 fcc结构低温合金的韧性特征196

5.3.2 Ni-Cr合金化197

5.3.3 单纯Mn合金化197

5.3.4 Mn-Cr合金化198

5.3.5 Mn-Al合金化201

5.4 奇异的奥氏体低温稳定性202

5.5 Fe-Mn-Al系合金相图的研究208

5.5.1 Fe-Mn-Al系合金相图的研究概况208

5.5.2 Fe-Mn-Al系合金相图的研究方法211

5.5.3 Fe-Mn-Al系合金相图实验研究的主要结果215

5.5.4 Fe-Mn-Al系合金相图研究的最新进展228

5.6 Fe-Mn-Al系低温合金成分设计分析231

参考文献233

6 钛基合金的热力学解析235

6.1 基础系统相图236

6.1.1 Ti-Al系二元相图236

6.1.2 Ti-O、Ti-N系二元相图241

6.1.3 其它元素对α／β相平衡的影响243

6.1.4 Ti-Mo、Ti-V系二元相图243

6.1.5 Ti-Al-V系三元相图244

6.1.6 Ti-Al-Mo系三元相图249

6.2 纯钛的α→β相变自由能250

6.3 钛合金的β相稳定化参数253

6.3.1 Ti基固溶体间的相平衡253

6.3.2 Ti基二元合金的β相稳定化参数255

6.4 钛合金的T0线与T0面258

6.4.1 二元系的T0线258

6.4.2 铝当量和钼当量259

6.4.3 多元系中的T0面262

6.5 钛合金的马氏体转变温度263

6.5.1 钛基合金的组织与马氏体相变263

6.5.2 马氏体转变开始温度265

6.6 钛合金中微量元素作用的热力学解析269

6.6.1 Ti-Al-It系中的T0面与β相稳定化参数269

6.6.2 Ti-Al-H系的β→α（α2）相变温度271

6.6.3 Ti合金中化合物相的基本特征274

6.6.4 Ti合金中化合物相的溶解度275

6.7 Ti-X-Y三元系富钛角相平衡的预测277

6.7.1 Ti-X-Y三元系富钛角预测的意义277

6.7.2 Ti-X-Y三元系富钛角预测的依据279

6.7.3 Ti-X-Y三元系富钛角预测的可靠性281

参考文献282

7 Ti-Al系金属间化合物的相平衡热力学285

7.1 几种Ti-Al金属间化合物及其合金化285

7.2 Ti-Al二元系的热力学分析287

7.2.1 Ti-Al二元相图的热力学分析287

7.2.2 对于Ti-Al系相图的最新认识292

7.2.3 Ti-Al系α／γ相平衡的热力学295

7.3 Ti-Al-X三元系的热力学分析297

7.3.1 Ti-Al-X三元系的α（α2）／γ相平衡297

7.3.2 第三组元X的γ相稳定化参数298

7.3.3 微量第三组元X对α／γ相平衡的影响299

7.4 Ti-Al-X三元系相平衡的实验测定301

7.4.1 Ti-Al-Nb三元相图的实验测定301

7.4.2 Ti-Al-Nb三元系α（α2）／γ其它温度相平衡的实验测定306

7.4.3 Ti-Al-Cr三元系各温度相平衡的实验测定307

7.4.4 Ti-Al-X三元系α（α2）／γ相平衡实验规律分析311

7.5 Ti-Al-∑X多元系的α（α2）／γ相平衡314

7.5.1 Ti-Al-∑X多元系的α（α2）／γ相平衡研究方法314

7.5.2 Ti-Al-Cr-Fe四元系的α／γ相平衡318

7.5.3 Ti-Al-Cr-Si四元系的α／γ相平衡320

7.5.4 Ti-Al-Si-Nb四元系的α／γ相平衡323

7.5.5 Ti-Al-Fe-Nb四元系的α／γ相平衡325

7.5.6 Ti-Al-Cr-Nb四元系的α／γ相平衡325

7.6 Ti-Al系的α（α2）／γ相变与粗化转变327

7.6.1 1120℃相变的性质327

7.6.2 γ相的形态与形成机制330

7.6.3 片层组织的粗化332

参考文献341

8 TiNiNb宽滞后形状记忆合金设计的热力学344

8.1 宽滞后形状记忆合金概说344

8.1.1 增大相变温度滞后的意义345

8.1.2 增大相变温度滞后的热力学原理348

8.2 Ti-Ni-Nb三元系相平衡的实验测定355

8.2.1 Ti-Ni-Nb三元相平衡的扩散偶法研究355

8.2.2 Ti-Ni-Nb系扩散偶的设计与制作358

8.2.3 Ti-Ni-Nb系相平衡特点与分析361

8.2.4 Ti-Ni-Nb系相图对合金设计的重要启示378

8.3 Ti-Ni-Nb三元相平衡研究的发展380

8.4 TiNiNb合金马氏体相变的热力学解析386

8.4.1 TiNiNb合金的热容387

8.4.2 TiNi-Nb合金马氏体相变热效应的热力学分析390

8.5 TiNiNb合金的相组成与结构392

8.6 TiNiNb合金的相变温度滞后、应变恢复率与组织396

参考文献400

9 CDC处理与TD处理的热力学与动力学403

9.1 CDC处理概说403

9.1.1 关于碳化物形成能力403

9.1.2 CDC处理的基本原理405

9.1.3 CDC处理的类型409

9.2 CDC处理组织与性能的主要问题412

9.3 CDC处理的热力学——碳势设计418

9.3.1 等碳活度线418

9.3.2 合理碳势范围的设计421

9.3.3 Fe-M-C合金钢CDC处理最低碳势设计步骤422

9.3.4 防止Fe3C亚稳析出的CDC碳势设计步骤423

9.3.5 防止Fe3C稳态析出的CDC碳势设计步骤424

9.3.6 商用合金钢的CDC碳势设计425

9.4 双层材料的CDC处理433

9.4.1 CDC处理的双层材料434

9.4.2 双层材料CDC处理组织437

9.4.3 双层材料CDC处理后的性能439

9.5 几组重要的Fe-C-X系相图441

9.5.1 Fe-C-Cr系441

9.5.2 Fe-C-Mo系和Fe-C-W系444

9.5.3 Fe-C-V系446

9.5.4 Fe-C-Ni系447

9.6 TD处理的热力学与动力学448

9.6.1 TD处理表面覆层的形成原理448

9.6.2 碳化物内碳活度差的解析450

9.6.3 TD处理的动力学452

9.6.4 TD处理动力学的实证454

参考文献456

索引458

后记464