Phase Transformation and Diffusion pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Kale, G. B. (EDT)/ Sundararaman, M. (EDT)/ Dey, G. K. (EDT)/ Tiwari, G. P. (EDT)

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页数:0

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价格:1066.00 元

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isbn号码:9783908451617

丛书系列:

图书标签:

• 相变
• 扩散
• 材料科学
• 材料工程
• 热力学
• 动力学
• 金属材料
• 固态物理
• 相图
• 微观结构

《材料塑性变形与形变强化》 核心内容概述： 本书深入探讨材料在外部载荷作用下发生的塑性变形过程及其引发的形变强化现象。塑性变形是材料在超过其屈服强度后发生的不可恢复的永久变形，这一过程与材料的微观结构演变以及宏观力学行为紧密相关。形变强化，也称加工硬化，是指材料在经历塑性变形后，其屈服强度和硬度增加，抵抗进一步塑性变形的能力增强的现象。本书将从原子层面的位错运动出发，逐步深入到晶粒、晶界乃至宏观材料的行为，全面阐述塑性变形的机制、影响因素以及形变强化在材料性能提升和工程应用中的重要作用。 章节详细内容： 第一章：塑性变形的基本概念与微观机制 1.1 弹性与塑性变形的区分： 详细阐述应力-应变曲线的弹性区和塑性区，定义屈服强度、弹性模量和塑性应变。 1.2 晶体缺陷：位错的起源与类型： 1.2.1 点缺陷： 空位、间隙原子、取代原子及其对塑性变形的影响。 1.2.2 线缺陷：位错： 介绍刃位错和螺位错的结构，讨论其能量和运动。 1.2.3 面缺陷：晶界、堆垛层错： 晶界作为位错运动的障碍，以及堆垛层错在某些材料中的作用。 1.3 位错的运动：滑移与孪晶： 1.3.1 滑移系统： 晶体结构决定滑移系统的存在，介绍密排面和密排方向。 1.3.2 位错滑移的能量势垒： 讨论克服Peierls-Nabarro力垒的过程，以及影响其大小的因素（如原子键强度、晶体结构）。 1.3.3 孪晶变形： 介绍孪晶的形成机制，说明其在某些材料（如FCC、HCP金属）中的重要性，特别是在低温或高应变率下的表现。 1.4 塑性变形的微观形核与传播： 讨论塑性变形并非从材料内部均匀开始，而是通常从某些缺陷或应力集中区域形核，然后通过位错网络的扩展传播。 第二章：形变强化机制与微观结构演变 2.1 形变硬化的基本原理： 解释为何塑性变形会引起硬化。 2.2 位错增殖与缠结： 2.2.1 Frank-Read源： 详细描述位错源的形核机制，说明其如何不断产生新的位错。 2.2.2 位错-位错相互作用： 讨论位错之间的吸引、排斥以及交割，导致位错缠结，形成位错墙、位错胞等结构。 2.2.3 动量守恒与应力传递： 解释在缠结过程中，位错运动受阻，需要更高的应力才能克服。 2.3 动态应变时效（Dynamic Strain Aging, DSA）： 2.3.1 固溶强化元素的移动： 介绍碳、氮等间隙溶质原子如何在位错核心附近富集，形成科特勒气团。 2.3.2 位错运动与科特勒气团的相互作用： 讨论在特定温度范围内，科特勒气团跟随位错移动，形成“粘性”阻力，导致应力-应变曲线出现锯齿状波动。 2.4 动态回复与动态再结晶（高速变形中的演变）： 2.4.1 动态回复： 在高温或高应变率下，位错通过攀移和交滑移进行重排，减少位错密度，降低硬度。 2.4.2 动态再结晶： 在高温高应变率下，新的无位错晶粒形核并长大，取代原有的形变组织，导致硬度显著降低。 2.5 亚结构演变：位错胞、亚晶界： 描述在高应变下形成的更精细的位错结构，以及其对材料强度的贡献。 第三章：塑性变形与形变强化的影响因素 3.1 材料本身的性质： 3.1.1 晶体结构： FCC、BCC、HCP结构在塑性变形能力和形变强化行为上的差异。 3.1.2 晶粒尺寸： Hall-Petch关系，细化晶粒可以提高屈服强度和加工硬化率。 3.1.3 杂质与固溶体： 固溶强化，间隙溶质与取代溶质的影响。 3.1.4 第二相粒子： 析出强化，Orowan硬汉机制，颗粒钉扎位错。 3.2 加工工艺参数： 3.2.1 变形温度： 温度对位错运动、动态回复和动态再结晶的影响。 3.2.2 变形速率（应变速率）： 高应变率下动态应变时效和动态再结晶的重要性。 3.2.3 变形量（应变量）： 累积应变量与形变强化的关系。 3.2.4 应力状态： 单轴、双轴、三轴应力对塑性变形模式的影响。 3.3 热处理的影响： 退火、时效等热处理过程对形变组织和强度的影响。 第四章：形变强化在材料性能提升中的应用 4.1 冷加工与冷轧： 4.1.1 提高强度与硬度： 通过冷加工提高金属材料的屈服强度和抗拉强度。 4.1.2 改善表面光洁度与尺寸精度： 冷加工带来的附加优势。 4.1.3 加工硬化与后续加工的权衡： 解释过度冷加工可能导致的脆性增加，需要适当退火。 4.2 强韧化处理： 4.2.1 位错强化与晶粒细化协同作用： 介绍通过控制变形和热处理来获得高强度和良好韧性的材料。 4.2.2 调质处理： 结合淬火和回火，优化材料的强韧性。 4.3 疲劳性能的改善： 4.3.1 提高表面硬度以抵抗疲劳裂纹萌生： 表面强化技术（如滚压、喷丸）的应用。 4.3.2 形变强化层对裂纹扩展的影响： 讨论形变强化层如何延缓裂纹扩展。 4.4 形状记忆合金与超弹性： 4.4.1 马氏体相变驱动的形状记忆效应： 尽管与“相变”相关，但其形变机制与位错运动有所不同，本书将侧重于形变强化的基本原理。 4.4.2 孪晶界滑移与马氏体滑移： 解释形状记忆合金在恢复形变过程中涉及的微观机制。 4.5 工程材料的设计与优化： 4.5.1 汽车、航空航天领域的应用： 如何利用形变强化技术设计高强度、轻量化的结构件。 4.5.2 能源、建筑领域的应用： 满足极端工况下的材料性能要求。 第五章：塑性变形与形变强化的先进研究方法 5.1 显微组织表征技术： 5.1.1 透射电子显微镜（TEM）： 观察位错结构、晶界、第二相粒子。 5.1.2 扫描电子显微镜（SEM）： 观察断口形貌、宏观变形特征。 5.1.3 原子探针断层扫描（APT）： 精确分析溶质原子分布和纳米尺度第二相。 5.2 力学性能测试技术： 5.2.1 拉伸试验、压缩试验、弯曲试验： 获得应力-应变数据。 5.2.2 原位力学测试： 在显微镜下进行力学加载，实时观察微观变形机制。 5.2.3 纳米压痕技术： 测量局部材料的力学性能。 5.3 计算模拟与理论模型： 5.3.1 位错动力学模拟： 模拟位错的产生、运动和相互作用。 5.3.2 相场模拟： 模拟微观结构的演变，如再结晶过程。 5.3.3 有限元分析（FEA）： 预测宏观材料在复杂载荷下的变形行为。 结论与展望： 本书系统地阐述了塑性变形与形变强化的基本原理、微观机制、影响因素及其在工程实践中的重要应用。对塑性变形过程的深刻理解，以及对形变强化机制的有效调控，是开发高性能、多功能材料的关键。未来的研究将更加侧重于多尺度耦合模拟、原位表征技术的进步，以及智能化材料设计，以期在更广泛的领域实现材料性能的突破性提升。 本书特色： 体系完整： 从微观机制到宏观应用，构建了完整的知识体系。 深入浅出： 采用循序渐进的方式，将复杂的概念进行详细阐述。 图文并茂： 配备大量示意图、显微组织照片和力学曲线，便于理解。 理论与实践结合： 既强调基础理论，也关注实际工程应用。 前沿性： 包含先进的研究方法和未来发展方向。 通过对本书的学习，读者将能够深入理解材料在塑性变形过程中所经历的微观结构演变，掌握形变强化效应的形成机理，并能将其应用于实际的材料设计、工艺优化和性能提升之中。

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