Oxide Scale Behaviour in High Temperature Metal Processing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-VCH

作者:Michal Krzyzanowski

出品人:

页数:386

译者:

出版时间:2010-06-21

价格:USD 175.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783527325184

丛书系列:

图书标签:

• Oxide scales
• High-temperature oxidation
• Metal processing
• Corrosion
• Materials science
• Metallurgy
• Oxidation kinetics
• Surface engineering
• Thermodynamics
• Phase diagrams

金属热加工中的微观结构演变与性能调控：基础理论与先进工艺 本书深入探讨了在极端温度条件下，金属材料内部微观结构如何随加工过程发生复杂的变化，并重点分析如何通过精确控制这些演变过程，以实现对材料宏观机械性能的优化与调控。本书面向材料科学、冶金工程、机械工程等领域的研究人员、工程师和高年级学生，旨在提供一套系统的理论框架和实用的技术视角。 --- 第一部分：金属热加工过程中的基础热力学与动力学 本部分奠定了理解材料在高温环境下行为的理论基石。重点关注晶体塑性、相变驱动力以及扩散控制过程的动力学规律。 第一章：高温下的晶体缺陷与形变机制 位错理论的再审视： 在高应变率和高温协同作用下，位错的产生、运动、缠结与湮灭机制的细微变化。讨论叠位错、层错能对动态回复的影响。 晶界行为： 晶界在高温下的能态、迁移驱动力及其对材料塑性和蠕变抗性的作用。异质晶界识别与调控的最新进展。 回复与再结晶的触发条件： 详细分析驱动回复和再结晶的临界驱动力（储存能、化学势梯度），并建立不同热力学路径下的时间-温度-变形度（TTD）图谱。 第二章：固态相变的驱动力与动力学模型 过冷奥氏体在等温/线冷过程中的转变： 深入研究贝氏体转变和马氏体转变的形核机制和生长动力学。引入热力学势场理论来描述界面迁移。 铁素体/奥氏体平衡与非平衡态转变： 探讨相变过程中溶质原子的扩散行为（如碳、合金元素）如何影响相界面移动速度和最终的相组成。 扩散控制下的相变： 阐述Kirkendall效应在高温扩散偶中的表现，以及如何利用有限元模型（FEM）模拟多相区内溶质的再分配。 第三章：高温流动与本构关系 稳态与非稳态流变行为： 区分热激活塑性与非热激活塑性机制。详细介绍Arrhenius型、Norton型以及幂律方程在描述高温粘塑性时的适用范围与局限性。 内部应力与残余应力： 建立热力耦合作用下的本构模型，特别是考虑热梯度诱导的应力场对材料微观结构演变的反作用。 材料模型验证： 介绍高温拉伸、压缩和扭转试验中应变速率敏感性（m值）和硬化指数（n值）的精确测量技术。 --- 第二部分：先进热加工工艺中的微观结构控制 本部分聚焦于现代冶金工程中用于精细调控组织与性能的关键热加工技术，强调过程与结构的强耦合关系。 第四章：精密热轧与控冷技术 轧制过程中的动态组织演变： 结合有限元模拟，分析在高速、高应变率下，轧件中心与表层材料所经历的不同热历史如何导致组织梯度。 相变区间的精确控制： 探讨如何通过控制轧制道次间的冷却速率和终轧温度，实现对最终晶粒尺寸和亚结构（如带状组织）的精确调控。 超细晶粒钢的制备： 详细阐述高能化轧制（HEM）技术如何利用极高应变诱发纳米晶或亚微米晶结构的形成，以及这些结构的稳定性。 第五章：热等静压（HIP）与热机械循环处理 HIP在消除孔隙与致密化中的作用： 深入分析高温高压下，空洞的生长、合并与最终的消除机制，特别是在铸件和增材制造件中的应用。 热机械疲劳（TMF）的机理： 模拟材料在周期性热负荷和机械应力耦合下的损伤累积规律。关注裂纹的萌生、扩展及对疲劳寿命的贡献。 热稳定化处理： 研究如何通过定制化的热处理循环，稳定固溶强化相或析出相，以抵抗高温下的沉淀析出和粗化。 第六章：增材制造（AM）过程中的熔池动力学与组织控制 选择性激光熔化（SLM）中的快速凝固： 讨论超高冷却速率下形成的非平衡态组织，如微柱状晶、枝晶偏析的形成机制。 残余应力与微观裂纹的产生： 分析熔池快速冷却与固化过程中，温度梯度导致的巨大内应力如何触发液化裂纹或热裂纹。 后处理对AM结构的影响： 评估后热处理（如均一化退火）如何消除增材制造过程遗留的缺陷，优化其原本高度各向异性的组织形态。 --- 第三部分：性能表征、失效分析与前沿展望 本部分转向高性能材料的需求，关注结构失效应力及其量化评估，并展望未来材料设计的新方向。 第七章：高温下的蠕变与断裂力学 蠕变本构模型的选择与应用： 区别Nabarro-Herring蠕变、Coble蠕变及位错滑动蠕变，并结合实际工程应用（如涡轮叶片）进行案例分析。 高温断裂韧性与损伤容限： 探讨在蠕变环境下，裂纹扩展的加速机制（如裂纹桥接、空洞形成）。引入时间-温度等效原理评估寿命预测。 表面完整性对寿命的影响： 氧化、渗碳、硫化等环境腐蚀与热机械载荷的协同作用，以及如何通过涂层技术进行防护。 第八章：先进表征技术在微观结构解析中的应用 同步辐射与中子散射： 利用原位（In-situ）技术实时监测高温变形和相变过程中的晶格应变和晶体取向演变。 高分辨透射电镜（HRTEM）： 观察纳米尺度沉淀相的形貌、应变场及其与基体的界面结构。 电子背散射衍射（EBSD）分析： 量化高温加工后晶粒尺寸分布、晶界特征及其几何必需位错密度的变化。 第九章：面向极端环境的材料设计理念 高熵合金（HEA）的热稳定性： 分析HEA中复杂组元如何影响相变温度和扩散速率，以增强高温抗蠕变性能。 梯度结构材料（GMMs）： 探讨如何设计材料的化学成分和晶体结构梯度，以同时满足表面的耐磨损性与核心部位的韧性要求。 计算材料学的前沿进展： 总结密度泛函理论（DFT）计算在预测高温相稳定性和界面能方面的突破，以及如何指导实验设计。 --- 总结： 本书系统梳理了金属在热加工过程中从原子尺度到宏观性能的全链条控制逻辑。通过结合经典热力学理论、先进的实验表征手段和高保真度的计算模拟，为读者提供了应对现代高性能金属材料挑战的全面工具箱。内容聚焦于“如何利用热与力场的精确控制，引导材料向所需的微观结构演进，从而实现性能的预定化”。 ---

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这本《金属高温加工中的氧化皮行为》的封面和标题就让我产生了浓厚的兴趣。我一直对材料科学和金属加工领域的前沿研究非常着迷，而氧化皮的形成和演变，无疑是高温加工过程中一个至关重要却又极其复杂的研究对象。想象一下，在数百度甚至上千度的高温环境下，金属表面与空气中的氧气发生的微妙化学反应，产生的氧化皮层不仅影响着材料的表面质量、后续的加工性能，甚至会直接关系到最终产品的力学性能和使用寿命。这本书的标题直接切入了这一核心问题，让我对它能够深入剖析氧化皮形成机理、预测其生长速率、以及探讨抑制或控制氧化皮生成的策略充满了期待。我希望书中能够提供一些具体的案例研究，例如在航空航天、能源制造或汽车工业等领域，如何通过理解和操控氧化皮的行为，来优化生产工艺，提高产品可靠性。同时，我也好奇书中是否会涉及先进的表征技术，用来分析氧化皮的微观结构、化学成分和物理性质，例如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）或X射线衍射（XRD）等，这些工具对于深入理解氧化皮的形成过程至关重要。总而言之，这本书让我看到了一扇通往金属高温加工微观世界的大门，我迫不及待地想一探究竟，了解那些隐藏在金属表面的氧化秘密。

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当我翻开《金属高温加工中的氧化皮行为》这本书时，我首先被其严谨的学术风格所吸引。书中的语言精准而专业，毫不含糊地阐述了各种氧化机理和理论模型。作为一名对材料科学理论基础有一定了解的读者，我尤其欣赏书中对热力学和动力学原理在氧化过程中的应用分析。例如，它可能详细阐述了法扬斯规则（Fajans' rules）如何影响氧化物的晶体结构，或者如何利用泊松方程（Poisson equation）来模拟氧化皮的生长扩散。我期待书中能够提供一些清晰的示意图和数学公式，帮助我理解氧化皮形成过程中电荷和物质的传递过程。更重要的是，我希望这本书能够深入探讨不同金属合金在不同温度、不同气氛下的氧化行为差异。比如，不锈钢、镍基高温合金、钛合金等在高温加工过程中，其氧化皮的组成、结构以及生长动力学都会有显著的不同。了解这些差异，对于选择合适的加工参数，甚至为特定应用定制合金成分，都具有指导意义。书中是否会提供一些实际的工艺改进案例，说明如何根据对氧化皮行为的理解，来设计更优化的热处理或热加工工艺，减少氧化损失，提高材料利用率，这将是我非常关注的重点。

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这本书《金属高温加工中的氧化皮行为》在我的脑海中勾勒出一幅关于材料表面保护的宏大图景。我一直认为，看似简单的“氧化”背后，隐藏着深刻的物理化学原理。这本书的标题直接触及了材料加工中最关键也最令人头疼的问题之一。我非常好奇书中是否会深入探讨不同氧化物相的形成及其稳定性。比如，对于一种合金，是形成Cr2O3、Al2O3还是Fe3O4，不同的氧化物相在高温下的保护性能有着天壤之别。理解这些相变的驱动因素，例如温度、氧分压、合金元素含量等，对于预测和控制氧化行为至关重要。我希望能看到书中提供不同温度下，某种合金形成的氧化皮的详细相组成分析，以及这些相是如何随时间演变的。此外，书中或许还会涉及一些更高级的话题，比如氧化皮层与基体金属之间的界面行为，以及这种界面如何影响电子和离子的传输，进而影响氧化速率。了解这些界面效应，对于设计具有更好粘附性和更低扩散率的氧化皮层，从而实现更有效的长期高温保护，具有不可估量的价值。

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《金属高温加工中的氧化皮行为》这本书带给我一种全新的视角来看待金属材料在高温环境下的表现。我一直觉得，金属在高温下不仅仅是发生变形，它还在与周围的环境进行着一场看不见的“化学战争”，而氧化皮就是这场战争最直观的“战果”。这本书的标题让我联想到，那些看似微不足道的氧化层，其实承载着巨大的信息。它可能暗示着材料的脆弱性，也可能预示着其潜在的韧性。我希望书中能够描绘出氧化皮在不同生命周期中的形态演变，从最初的针状、片状，到后来的致密、多层结构，甚至可能出现剥落、断裂等现象。这些形貌的变化，背后一定蕴含着复杂的物理化学过程。我特别期待书中能够对氧化皮的失效机制进行深入分析，比如当氧化皮层过厚、不够致密时，会如何加速基体材料的氧化？在承受热循环应力时，氧化皮是如何开裂并失去保护作用的？这些关于“失效”的解读，对于理解材料的长期服役性能，以及如何设计具有更高抗氧化能力的材料，无疑至关重要。我甚至设想，书中会不会涉及一些最新的研究进展，比如纳米尺度的氧化皮控制，或者新型氧化抑制涂层的开发，这将是令人振奋的。

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在我眼中，《金属高温加工中的氧化皮行为》这本书就像一本关于材料“皮肤”护理的百科全书。我一直觉得，金属材料在高温加工过程中，其表面经历的变化，比我们肉眼所见的要复杂得多。这本书的标题让我对其内容产生了无限遐想。我期待书中能够详细介绍各种氧化皮的“生长方式”，例如，是通过阳离子扩散、阴离子扩散还是双向扩散来完成的？不同的扩散机制，对氧化皮的层状结构和生长速率有着怎样的影响？我希望书中能够提供一些清晰的显微组织照片，展示不同扩散机制下形成的氧化皮的微观结构特征。更进一步，我好奇书中是否会探讨一些“主动控制”氧化皮生长的策略。比如，通过添加特定的合金元素来稳定某种致密的氧化物保护层，或者通过外部电场、磁场等手段来影响氧化过程。这些“主动干预”的方法，对于实现更高效、更经济的高温加工，将具有划时代的意义。总而言之，这本书让我看到了一个充满挑战和机遇的研究领域，我期待它能够为我们揭示更多关于金属表面在高温下发生的奇妙变化。

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