《新世紀高等學校研究生適用教材:材料加工物理》包括材料熱力學、金屬結構理論、晶體缺陷理論、擴散與固態相變理論、固溶體及其沉澱和分解、金屬的強化理論以及金屬的塑性變形理論等涉及材料在加工過程中基本結構、組織、性能及其變化規律的七個方面的基礎知識。
基本介紹
- 書名：新世紀高等學校研究生適用教材:材料加工物理
- 作者：王惜寶
- 出版日期：2011年8月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7561840926, 9787561840924
- 品牌：天津大學出版社
- 外文名：The Physics of Materials Processing
- 出版社：天津大學出版社
- 頁數：405頁
- 開本：16
- 定價：46.00
內容簡介,圖書目錄,文摘,
內容簡介
《新世紀高等學校研究生適用教材:材料加工物理》可作為材料加工專業的研究生學習材料物理課程的教材，也可作為焊接、熱處理、鍛壓、鑄造、模具等專業的研究生、教師以及工程技術人員的參考書。
圖書目錄
緒論
0.1材料加工物理課程的內涵和外延
0.2材料的結構與性能
第1章材料熱力學基礎
1.1材料熱力學的基本概念
1.2內能、焓、熱容和熱力學第一定律
1.2.1熱力學第一定律
1.2.2比熱容與溫度之間的關係
1.3熵和熱力學第二定律
1.3.1熵的定義和熱力學第二定律
1.3.2熵變的計算
1.4熱力學第三定律和絕對熵、標準熵
1.5自由能函式
1.5.1自由能函式的表達式
1.5.2自由能函式的物理意義
1.6統計熵和混合熵
1.6.1統計熵
1.6.2混合熵
1.7同素異晶轉變熱力學
1.8偏摩爾量和化學位
1.8.1偏摩爾量
1.8.2化學位和多相平衡
1.9活度
1.10界面熱力學
1.10.1界面的一般理論
1.10.2相界面的熱力學關係式
1.11微粒的蒸氣壓和固體粒子的溶解度
1.12晶粒的長大
1.13金屬和合金的表面能
1.13.1表面能的估算
1.13.2影響表面能的因素
1.13.3晶界界面能的測定
第2章金屬結構理論
2.1組成材料的基本粒子
2.1.1關於基本粒子研究的動態
2.1.2原子的基本結構
2.2原子結構研究的相關理論及其方法
2.2.1玻爾的量子化理論
2.2.2海森堡的測不準原理
2.2.3基於量子力學的電子波動理論
2.3分子結構和結合鍵
2.3.1原子間的作用力
2.3.2離子鍵
2.3.3共價鍵
2.3.4金屬鍵
2.3.5分子鍵
2.3.6氫鍵
2.3.7真實晶體的鍵合特徵
2.4晶體中的電子狀態
2.4.1德魯特一洛倫茲（Drude—lorents）理論
2.4.2自由電子理論
2.4.3靠近費米能級的能量
2.4.4能帶理論
2.4.5能帶理論的套用
2.5金屬的晶體結構
2.5.1純金屬及固溶體晶體的基本結構
2.5.2金屬間化合物的晶體結構
2.6晶體材料常見性能的物理本質
2.6.1密度
2.6.2強度和硬度
2.6.3彈性及彈性變形
2.6.4金屬的導電性
2.6.5材料的導熱性
2.6.6其他物理性能
第3章晶體缺陷理論
3.1點缺陷
3.1.1點缺陷的產生及其形成能
3.1.2點缺陷的運動
3.1.3點缺陷的平衡濃度的估算
3.1.4過飽和空位的形成以及空位對性能的影響
3.2線缺陷
3.2.1位錯概念的提出
3.2.2位錯基本類型及特徵
3.2.3位錯的運動
3.2.4位錯的應力場
3.2.5位錯的來源和增殖
3.2.6實際金屬中的位錯組態
3.2.7位錯的觀測
3.3面缺陷
3.3.1晶界
3.3.2亞晶界
3.3.3孿晶界
3.3.4相界
3.4晶體缺陷之間的互動作用
3.4.1位錯與位錯之間的互動作用
3.4.2位錯與點缺陷之間的互動作用
3.5晶體缺陷理論的套用
3.5.1裂紋形核和擴展的位錯理論
3.5.2對晶體缺陷的幾點新認識
第4章金屬中的擴散及相變理論
4.1Fick擴散第一定律及套用
4.1.1Fick擴散第一定律
4.1.2擴散的本質及擴散係數的物理含義
4.1.3Fick擴散第一定律的套用
4.2Fick擴散第二定律及其在材料研究中的套用
4.2.1Fick擴散第二定律
4.2.2擴散第二定律方程的解
4.2.3Fick擴散第二定律的套用
4.3擴散的微觀機制
4.3.1間隙擴散機制
4.3.2空位擴散機制
4.3.3離子晶體與共價晶體中的擴散
4.3.4非晶體中的擴散
4.4擴散熱力學
4.4.1擴散激活能及其影響因素
4.4.2擴散係數的熱力學解釋
4.4.3反應擴散
4.4.4高速擴散通道
4.5沉澱相粒子的長大和粗化過程所涉及的擴散問題
4.5.1沉澱相粒子的長大
4.5.2沉澱相粒子的粗化
4.6固態相變的理論基礎
4.6.1固態相變的分類與特徵
4.6.2相變驅動力與形核驅動力
4.6.3固態相變的形核
4.6.4新相長大
4.7鋼中發生的共析轉變、貝氏體轉變和珠光體轉變
4.7.1共析轉變
4.7.2貝氏體轉變
4.7.3馬氏體相變
4.8相場模型原理及其在晶粒長大計算中的套用
4.8.1相場模型的建立
4.8.2相場模型的求解和套用
第5章固溶體及其沉澱與分解
5.1固溶體
5.1.1固溶度和固溶體的類型
5.1.2一次固溶體
5.1.3有序固溶體
5.2中間相
5.2.1電子相
5.2.2拉弗斯相和密堆原理
5.2.3過渡族元素構成的中間相
5.2.4σ相
5.2.5β—W結構
5.2.6間隙相
5.2.7中間相的結構缺陷
5.3固溶體的沉澱
5.3.1沉澱的條件和分類
5.3.2沉澱相粒子的形核
5.3.3沉澱過程舉例
5.4固溶體的調幅分解
第6章金屬及合金的強韌化理論
6.1純鐵的塑性變形行為
6.1.1純鐵（α—Fe）的塑性變形
6.1.2純鐵（bcc）的塑性
6.1.3純鐵（bcc）屈服強度和流變應力的溫度敏感性
6.1.4純鐵（bcc）的韌性與冷脆性
6.1.5純鐵（fcc）的強韌性與塑性變形行為
6.2強化機制的分類
6.3固溶強化
6.3.1均勻固溶強化理論
6.3.2柯氏氣團
6.3.3史氏氣團
6.3.4鈴木氣團
6.3.5氣團拖曳與動態應變時效
6.3.6空位與位錯的交換作用
6.3.7置換固溶和間隙固溶與塑性
6.4第二相強化
6.4.1沉澱強化機制
6.4.2彌散強化機制
6.4.3第二相粒子強化的套用
6.5細晶強化
6.5.1細晶粒強化與刃型位錯的塞積
6.5.2關於Kr值
6.5.3在易於交滑移時晶界的強化作用
6.5.4孿晶與位錯的互動作用
6.5.5次生滑移的強化作用
6.5.6細化晶粒與塑性
6.5.7鋼材晶粒尺寸的控制
6.6位錯強化與加工硬化
6.6.1位錯強化
6.6.2位錯強化與塑性和韌性
6.6.3金屬的加工硬化
6.6.4加工硬化的微觀解釋
6.6.5硬化第三階段與加工軟化
6.7強化作用的疊加
第7章金屬的塑性變形
7.1滑移變形
7.1.1滑移變形的物理現象
7.1.2滑移時的晶體學特徵
7.1.3臨界分切應力定律
7.1.4滑移過程的一般敘述
7.2孿生變形
7.2.1孿生變形的物理現象
7.2.2孿生變形的結晶學關係
7.2.3孿生變形的一些特點
7.2.4孿生形成機制
7.3多晶體的塑性變形
7.3.1多晶體與單晶體的比較
7.3.2多晶體變形的不均勻性
7.3.3晶體結構對多晶體塑性的影響
7.3.4內應力及其影響
7.3.5晶界的作用
7.4形變織構
7.4.1形變織構的意義及其表示方法
7.4.2織構形成理論
參考文獻
0.1材料加工物理課程的內涵和外延
0.2材料的結構與性能
第1章材料熱力學基礎
1.1材料熱力學的基本概念
1.2內能、焓、熱容和熱力學第一定律
1.2.1熱力學第一定律
1.2.2比熱容與溫度之間的關係
1.3熵和熱力學第二定律
1.3.1熵的定義和熱力學第二定律
1.3.2熵變的計算
1.4熱力學第三定律和絕對熵、標準熵
1.5自由能函式
1.5.1自由能函式的表達式
1.5.2自由能函式的物理意義
1.6統計熵和混合熵
1.6.1統計熵
1.6.2混合熵
1.7同素異晶轉變熱力學
1.8偏摩爾量和化學位
1.8.1偏摩爾量
1.8.2化學位和多相平衡
1.9活度
1.10界面熱力學
1.10.1界面的一般理論
1.10.2相界面的熱力學關係式
1.11微粒的蒸氣壓和固體粒子的溶解度
1.12晶粒的長大
1.13金屬和合金的表面能
1.13.1表面能的估算
1.13.2影響表面能的因素
1.13.3晶界界面能的測定
第2章金屬結構理論
2.1組成材料的基本粒子
2.1.1關於基本粒子研究的動態
2.1.2原子的基本結構
2.2原子結構研究的相關理論及其方法
2.2.1玻爾的量子化理論
2.2.2海森堡的測不準原理
2.2.3基於量子力學的電子波動理論
2.3分子結構和結合鍵
2.3.1原子間的作用力
2.3.2離子鍵
2.3.3共價鍵
2.3.4金屬鍵
2.3.5分子鍵
2.3.6氫鍵
2.3.7真實晶體的鍵合特徵
2.4晶體中的電子狀態
2.4.1德魯特一洛倫茲（Drude—lorents）理論
2.4.2自由電子理論
2.4.3靠近費米能級的能量
2.4.4能帶理論
2.4.5能帶理論的套用
2.5金屬的晶體結構
2.5.1純金屬及固溶體晶體的基本結構
2.5.2金屬間化合物的晶體結構
2.6晶體材料常見性能的物理本質
2.6.1密度
2.6.2強度和硬度
2.6.3彈性及彈性變形
2.6.4金屬的導電性
2.6.5材料的導熱性
2.6.6其他物理性能
第3章晶體缺陷理論
3.1點缺陷
3.1.1點缺陷的產生及其形成能
3.1.2點缺陷的運動
3.1.3點缺陷的平衡濃度的估算
3.1.4過飽和空位的形成以及空位對性能的影響
3.2線缺陷
3.2.1位錯概念的提出
3.2.2位錯基本類型及特徵
3.2.3位錯的運動
3.2.4位錯的應力場
3.2.5位錯的來源和增殖
3.2.6實際金屬中的位錯組態
3.2.7位錯的觀測
3.3面缺陷
3.3.1晶界
3.3.2亞晶界
3.3.3孿晶界
3.3.4相界
3.4晶體缺陷之間的互動作用
3.4.1位錯與位錯之間的互動作用
3.4.2位錯與點缺陷之間的互動作用
3.5晶體缺陷理論的套用
3.5.1裂紋形核和擴展的位錯理論
3.5.2對晶體缺陷的幾點新認識
第4章金屬中的擴散及相變理論
4.1Fick擴散第一定律及套用
4.1.1Fick擴散第一定律
4.1.2擴散的本質及擴散係數的物理含義
4.1.3Fick擴散第一定律的套用
4.2Fick擴散第二定律及其在材料研究中的套用
4.2.1Fick擴散第二定律
4.2.2擴散第二定律方程的解
4.2.3Fick擴散第二定律的套用
4.3擴散的微觀機制
4.3.1間隙擴散機制
4.3.2空位擴散機制
4.3.3離子晶體與共價晶體中的擴散
4.3.4非晶體中的擴散
4.4擴散熱力學
4.4.1擴散激活能及其影響因素
4.4.2擴散係數的熱力學解釋
4.4.3反應擴散
4.4.4高速擴散通道
4.5沉澱相粒子的長大和粗化過程所涉及的擴散問題
4.5.1沉澱相粒子的長大
4.5.2沉澱相粒子的粗化
4.6固態相變的理論基礎
4.6.1固態相變的分類與特徵
4.6.2相變驅動力與形核驅動力
4.6.3固態相變的形核
4.6.4新相長大
4.7鋼中發生的共析轉變、貝氏體轉變和珠光體轉變
4.7.1共析轉變
4.7.2貝氏體轉變
4.7.3馬氏體相變
4.8相場模型原理及其在晶粒長大計算中的套用
4.8.1相場模型的建立
4.8.2相場模型的求解和套用
第5章固溶體及其沉澱與分解
5.1固溶體
5.1.1固溶度和固溶體的類型
5.1.2一次固溶體
5.1.3有序固溶體
5.2中間相
5.2.1電子相
5.2.2拉弗斯相和密堆原理
5.2.3過渡族元素構成的中間相
5.2.4σ相
5.2.5β—W結構
5.2.6間隙相
5.2.7中間相的結構缺陷
5.3固溶體的沉澱
5.3.1沉澱的條件和分類
5.3.2沉澱相粒子的形核
5.3.3沉澱過程舉例
5.4固溶體的調幅分解
第6章金屬及合金的強韌化理論
6.1純鐵的塑性變形行為
6.1.1純鐵（α—Fe）的塑性變形
6.1.2純鐵（bcc）的塑性
6.1.3純鐵（bcc）屈服強度和流變應力的溫度敏感性
6.1.4純鐵（bcc）的韌性與冷脆性
6.1.5純鐵（fcc）的強韌性與塑性變形行為
6.2強化機制的分類
6.3固溶強化
6.3.1均勻固溶強化理論
6.3.2柯氏氣團
6.3.3史氏氣團
6.3.4鈴木氣團
6.3.5氣團拖曳與動態應變時效
6.3.6空位與位錯的交換作用
6.3.7置換固溶和間隙固溶與塑性
6.4第二相強化
6.4.1沉澱強化機制
6.4.2彌散強化機制
6.4.3第二相粒子強化的套用
6.5細晶強化
6.5.1細晶粒強化與刃型位錯的塞積
6.5.2關於Kr值
6.5.3在易於交滑移時晶界的強化作用
6.5.4孿晶與位錯的互動作用
6.5.5次生滑移的強化作用
6.5.6細化晶粒與塑性
6.5.7鋼材晶粒尺寸的控制
6.6位錯強化與加工硬化
6.6.1位錯強化
6.6.2位錯強化與塑性和韌性
6.6.3金屬的加工硬化
6.6.4加工硬化的微觀解釋
6.6.5硬化第三階段與加工軟化
6.7強化作用的疊加
第7章金屬的塑性變形
7.1滑移變形
7.1.1滑移變形的物理現象
7.1.2滑移時的晶體學特徵
7.1.3臨界分切應力定律
7.1.4滑移過程的一般敘述
7.2孿生變形
7.2.1孿生變形的物理現象
7.2.2孿生變形的結晶學關係
7.2.3孿生變形的一些特點
7.2.4孿生形成機制
7.3多晶體的塑性變形
7.3.1多晶體與單晶體的比較
7.3.2多晶體變形的不均勻性
7.3.3晶體結構對多晶體塑性的影響
7.3.4內應力及其影響
7.3.5晶界的作用
7.4形變織構
7.4.1形變織構的意義及其表示方法
7.4.2織構形成理論
參考文獻
文摘
著作權頁：
插圖：
巴丁、考帕和薛利福發表於1957年的定量理論指出，電子、聲子的相互作用使得超導體的狀態密度在費米能附近無限增加。同時，出現一個對稱於E0的較窄的禁帶區或能隙。由於在其邊緣有一個無窮大的狀態密度，電子的有效狀態在能量不需要明顯增加的情況下，可以連續過渡。這個模型後來被吉弗（Giaever）證明是正確的。他在由兩片金屬箔和一片很薄的絕緣層所組成的複合板上做了一系列的測量。絕緣層為電子從金屬箔1到金屬箔2設定了一個能壘。一個電子可依靠量子力學的隧道效應穿過這個能壘。當兩個超導體被一個薄絕緣層分隔時。在金屬1中接近影區頂部的占態電子不能穿過能壘到達金屬2相類似的能量狀態，因為這些狀態處於禁帶。然而當作用以一個外電場時，相關的能量產生移動。現在電子在外電場作用下，能夠從金屬1穿過能壘到達金屬2，在實際中可觀察到一個可度量的電流。在絕對零度以上1～2K，金屬1中的有些電子實際上可以得到足夠的能量去占有能隙以上的狀態。在那時候，一個很小的電場就能夠產生穿過絕緣層的電流。用這個辦法可以度量不同超導體禁帶的寬度。
2.5金屬的晶體結構
材料的性能是選擇和使用材料的首要依據。在材料加工和使用過程中，材料的性能隨著外界條件的變化會發生顯著變化。因此了解材料性能及其變化的物理本質，對於從事材料工程領域的研究生來說非常重要。
簡單地說，材料的巨觀性能所表現的是材料內部的物理結構特性（如密度），或者是其內部結構對環境因素及其變化所表現出來的某種反應特性，如材料結構對溫度的反應特性在巨觀上表現為熔點、沸點、熱膨脹等熱物理特性，材料結構對受力的反應則巨觀表現為彈性、塑性強度等力學特性，等等。材料的任何巨觀性能的外在表現都有其內在的物理結構基礎。
固體材料都是由大量的原子通過各種化學鍵聯結而成的，不過，這些原子之間的堆積可以按一定的規律性堆積成有序結構，也可以隨意雜亂無章地堆積為無序的結構。那些原子排列成長程有序結構的固體稱為晶體，而那些原子無序堆積的固體稱為非晶（體）。但實際的非晶體材料其內部原子並非真的完全無序堆積，也會呈現一定程度的短程有序結構。
插圖：
巴丁、考帕和薛利福發表於1957年的定量理論指出，電子、聲子的相互作用使得超導體的狀態密度在費米能附近無限增加。同時，出現一個對稱於E0的較窄的禁帶區或能隙。由於在其邊緣有一個無窮大的狀態密度，電子的有效狀態在能量不需要明顯增加的情況下，可以連續過渡。這個模型後來被吉弗（Giaever）證明是正確的。他在由兩片金屬箔和一片很薄的絕緣層所組成的複合板上做了一系列的測量。絕緣層為電子從金屬箔1到金屬箔2設定了一個能壘。一個電子可依靠量子力學的隧道效應穿過這個能壘。當兩個超導體被一個薄絕緣層分隔時。在金屬1中接近影區頂部的占態電子不能穿過能壘到達金屬2相類似的能量狀態，因為這些狀態處於禁帶。然而當作用以一個外電場時，相關的能量產生移動。現在電子在外電場作用下，能夠從金屬1穿過能壘到達金屬2，在實際中可觀察到一個可度量的電流。在絕對零度以上1～2K，金屬1中的有些電子實際上可以得到足夠的能量去占有能隙以上的狀態。在那時候，一個很小的電場就能夠產生穿過絕緣層的電流。用這個辦法可以度量不同超導體禁帶的寬度。
2.5金屬的晶體結構
材料的性能是選擇和使用材料的首要依據。在材料加工和使用過程中，材料的性能隨著外界條件的變化會發生顯著變化。因此了解材料性能及其變化的物理本質，對於從事材料工程領域的研究生來說非常重要。
簡單地說，材料的巨觀性能所表現的是材料內部的物理結構特性（如密度），或者是其內部結構對環境因素及其變化所表現出來的某種反應特性，如材料結構對溫度的反應特性在巨觀上表現為熔點、沸點、熱膨脹等熱物理特性，材料結構對受力的反應則巨觀表現為彈性、塑性強度等力學特性，等等。材料的任何巨觀性能的外在表現都有其內在的物理結構基礎。
固體材料都是由大量的原子通過各種化學鍵聯結而成的，不過，這些原子之間的堆積可以按一定的規律性堆積成有序結構，也可以隨意雜亂無章地堆積為無序的結構。那些原子排列成長程有序結構的固體稱為晶體，而那些原子無序堆積的固體稱為非晶（體）。但實際的非晶體材料其內部原子並非真的完全無序堆積，也會呈現一定程度的短程有序結構。
