合金扩散和热力学

合金扩散和热力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:冶金工业出版社
作者:[瑞典]马赫·希拉特
出品人:
页数:364
译者:赖和怡
出版时间:1984
价格:1.50 元
装帧:
isbn号码:
丛书系列:
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  • 冶金学
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具体描述

本书是根据瑞典斯德哥尔摩皇家工学院教授马兹·希拉特(Mats Hillert)于 1980 年 3 月至 5 月在北京钢铁学院讲学时使用的两份讲义翻译而成的。这两份讲义是根据在瑞典斯德哥尔摩皇家工学院用瑞典文所写的两本讲义教材的基础上编写的。这两本教材是该院物理冶金专业研究生和高年级学生的必修课程。

希拉特的这本书分合金中的扩散和合金热力学两部分。书中比较系统地讲述了合金扩散和热力学基本原理,运用合理的近似方法分析讨论了生产实际中与合金扩散和热力学有关的一些十分复杂的问题。

本书不仅适用于攻读材料科学与工程方面的研究生作为学习有关课程的主要参考书,也可作为在金属材料学科领域中的科学技术人员、研究人员、大专院校教师及高年级学生的参考读物。

《合金扩散与热力学》并非一本探讨合金扩散和热力学理论的书籍。 这本书籍的真正内容,聚焦于现代工业制造领域中,那些不被显微镜捕捉,却深刻影响产品性能与生命周期的隐形力量——材料的微观结构演变及其控制。 它以一种高度实用的视角,将理论的精妙与工程的实践紧密结合,为读者呈现了一幅详尽的工业材料“生命地图”。 核心内容概览: 第一部分:塑造材料骨骼——微观组织的形成与控制。 晶粒的诞生与成长: 详细阐述了金属材料在凝固、变形、退火等不同工艺过程中的晶体成核与长大的机理。从原子层面的排列规则,到宏观晶粒尺寸的分布,本书深入剖析了温度、冷却速率、应变等因素如何直接调控晶粒的大小、形状和取向,以及这些微观特征对材料强度、韧性、延展性的决定性影响。例如,针对航空发动机叶片的高温合金,会深入探讨如何通过特定的热处理工艺,获得细小且均匀的晶粒结构,以抵抗极端温度下的蠕变和疲劳。 相的转变与分布: 探讨了合金中不同物相(如固溶体、化合物、沉淀相)的形成、溶解、消失以及它们在基体中的分布状态。本书不仅仅是罗列相图,而是聚焦于相变动力学,即相变发生的速度、诱导条件以及如何通过精确控制这些参数,来优化材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等关键性能。书中会详细分析汽车零部件中常用钢材的奥氏体-马氏体转变,解释如何通过淬火和回火工艺,实现硬度和韧性的协同提升。 缺陷的“存在感”: 深入分析了位错、晶界、空位、间隙原子等点缺陷、线缺陷和面试缺陷在材料中的作用。与传统理论不同,本书强调这些“缺陷”并非全然负面,而是可以通过引入和控制,成为强化材料、改善塑性、甚至实现特定功能的关键。例如,书中会探讨如何在半导体材料中引入特定晶格缺陷,以调控其电学性能;或者解释在焊接过程中,如何控制晶界处的杂质偏聚,避免焊缝产生脆性断裂。 第二部分:驱动微观变化的“引擎”——工艺过程中的能量与动力学。 热力学原理在材料设计中的应用: 本部分并非纯粹的理论推导,而是将热力学基本原理(如吉布斯自由能、焓、熵)作为工具,解释合金在不同温度和压力下的相平衡状态,以及驱动相变和扩散的内在动力。书中会通过实例,说明如何利用热力学计算,预测新型合金的相组成,避免在设计阶段出现不可控的相变问题。例如,在设计新型耐热合金时,如何利用热力学计算确定最佳的合金元素配比,以保证高温下的相稳定性。 扩散过程的真实面貌: 揭示了原子在固态合金中的迁移机制,包括自扩散、互扩散、晶界扩散、空位扩散等。本书会详细阐述扩散速率受温度、浓度梯度、晶格缺陷密度等因素的影响,并重点介绍如何通过控制扩散过程,实现材料的强化、改性或功能化。例如,书中会详细讲解钢的渗碳、渗氮工艺,分析不同气氛和温度下碳、氮原子如何扩散进入钢基体,从而显著提高表面硬度。 第三部分:从微观到宏观——材料性能的“因果链”。 强度与变形的奥秘: 深入剖析了微观组织结构(如晶粒尺寸、位错密度、沉淀相分布)与材料宏观力学性能(如屈服强度、抗拉强度、延伸率、疲劳寿命、断裂韧性)之间的内在联系。书中会结合具体的失效案例,例如桥梁钢的脆性断裂,分析微观组织的缺陷如何导致灾难性的宏观后果,并提出相应的改进建议。 高温性能的挑战与突破: 重点关注合金在高温环境下的行为,包括蠕变、氧化、热疲劳等。本书会详细介绍如何通过优化微观组织(如形成稳定的第二相、控制晶界滑移)来提高材料的高温强度和抗氧化能力,这对于航空航天、能源等领域的高温部件设计至关重要。 腐蚀与防护的博弈: 探讨了合金在不同介质中的腐蚀机理,并重点介绍如何通过调控微观组织,例如形成致密的氧化膜、钝化层,来提高材料的耐腐蚀性。书中会分析不锈钢的钝化机理,以及如何通过热处理工艺来优化其耐腐蚀性能。 本书的独特价值: 高度的实践导向: 摒弃了学院派的空洞理论,所有概念的阐述都紧密围绕实际工业生产中的问题和解决方案。 跨学科的视野: 融合了物理冶金、材料科学、热力学、动力学等多个学科的知识,为读者提供一个全面的理解框架。 深入浅出的叙述: 尽管内容深邃,但作者运用了大量生动形象的比喻和具体的工业案例,使得复杂的技术概念易于理解和消化。 面向未来的应用: 关注新材料的开发和传统材料的升级,为研究人员和工程师提供了宝贵的理论指导和技术参考,能够直接应用于解决实际生产中的材料难题。 目标读者: 本书适合所有从事材料研发、生产、质量控制、失效分析的工程师、技术人员、研究生以及对现代材料科学有浓厚兴趣的读者。它将帮助你更深刻地理解材料为何会表现出特定的性能,以及如何通过控制微观世界来驾驭宏观的材料世界。

作者简介

希拉特教授是瑞典人,于 1947 年在瑞典查姆斯(Chalmers)工业大学毕业,1956 年在美国麻省理工学院 (M.I.T.)取得博士学位,1961 年任瑞典斯德哥尔摩皇家工学院物理冶金教授,1973 年被选为瑞典工程技术科学院院士。

目录信息

读后感

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用户评价

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说实话,这本书的“深度”确实不是盖的,尤其是涉及到非平衡态扩散和多组分合金体系热力学计算那几章,简直是硬核中的硬核。我一个在半导体材料领域摸爬滚打多年的工程师,在阅读关于 Kirkendall 效应和反常扩散行为的章节时,还是忍不住要停下来反复推敲公式的每一个符号的物理意义。作者似乎对这些复杂模型的数学推导有着近乎偏执的追求,各种偏微分方程的求解、模糊集理论在描述界面反应时的应用,都展现了极高的学术水准。当然,这种深度也意味着它可能不太适合对材料科学仅有泛泛了解的读者,它要求读者对统计力学和高等数学有扎实的功底。但对于需要进行前沿合金设计或深入研究材料失效机理的研究人员来说,这本书无疑提供了一个极高的理论参照系,很多文献中引用的经典模型都能在这里找到最原始、最完整的论证链条,这一点价值无可替代。

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读完关于液态金属扩散和固/液界面迁移那部分内容后,我感觉自己对“界面”这个概念有了全新的理解。这本书的叙事风格在描述宏观现象和微观机制切换时,展现出一种独特的韵律感。比如,当描述熔覆过程中合金元素快速重分布时,那种快节奏的、近乎“爆炸性”的扩散景象,与后面讲解由晶界松弛和空位团聚导致的慢速扩散过程时,那种沉稳、细致的分析形成了鲜明的对比。这种叙事张力让原本枯燥的物理化学过程变得生动起来。此外,书中对“热力学驱动力”的阐述非常精妙,它不仅仅停留在吉布斯自由能的定义上,而是通过大量的实例说明了化学势梯度如何在复杂的合金网络中引导原子运动,这种“推手”的刻画,让抽象的能量概念变得具象可感,极大地提升了对合金行为预测的直观能力。

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这本书的排版和插图质量,说实话,在同类专业书籍中算是中上水平,但偶尔还是能发现一些小瑕疵,比如某张关于扩散系数随温度变化的 Arrhenius 曲线,横坐标的刻度印刷得稍微有点模糊,初看之下容易误判几个关键温度点上的数值差异。不过,这不妨碍其核心价值的展现。真正让我印象深刻的是作者对实验数据的处理和讨论方式。他没有仅仅罗列实验结果,而是深入分析了不同实验方法(如同位素标记法、微区分析法)如何影响最终测得的扩散系数,这种对实验误差和局限性的坦诚讨论,体现了非常成熟的科学态度。它教会读者的不仅仅是“是什么”,更是“如何验证”和“如何批判性地看待结果”,这对于培养科研工作者的严谨思维至关重要,远超一本单纯的知识传授手册的范畴。

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这本《合金扩散和热力学》的封面设计着实引人注目,那种深沉的蓝色调,配上金属质感的字体,立刻就给人一种严谨、专业的印象。我本来以为它会是一本晦涩难懂的教科书,但翻开第一页后才发现,作者在内容组织上颇有巧思。开篇对材料科学基础的梳理非常到位,即使是对扩散现象稍有涉猎的初学者,也能很快跟上节奏。特别是关于相图和热力学活度的讨论部分,图表清晰,推导过程详略得当,不像某些专著那样动辄省略中间步骤,让人抓耳挠腮。我尤其欣赏作者在引入实际应用案例时的那种克制与精准,不是为了凑字数堆砌案例,而是紧密围绕理论核心,比如在讲述点缺陷扩散机制时,立马就联系到了高温蠕变中的原子迁移问题,这种理论与实践的无缝衔接,极大地增强了学习的动力。总的来说,初次接触,感觉这是一本在基础理论深度和可读性之间找到了绝佳平衡点的专业书籍。

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对于一名长期在工业界工作的技术人员而言,我最看重的是书籍能否提供一个系统性的、可操作的知识框架。这本《合金扩散和热力学》在这方面表现出色。它并非那种只谈理论不接地气的学术清谈录。贯穿全书的,是对实际工程问题——例如热处理优化、焊接热影响区性能劣化——的隐性回应。比如,它对不同晶格结构中扩散路径的详细解析,直接关系到我们选择特定热处理温度和时间窗口的依据。虽然书里没有直接给出“告诉你在X温度下加热Y小时就能达到Z硬度”的公式,但它提供了理解“为什么”会发生这种情况的底层逻辑。这种自上而下的逻辑构建,使得读者在面对新的、未曾见过的合金体系问题时,能够迅速调动理论工具进行初步的定性分析和定量估算,从这个角度看,它是一本极具工具属性的优秀参考书。

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对于不是材料专业的人看着也没什么鸭梨,写的不错。就是有些错漏

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