具体描述
《有色金属材料手册(上)》是有色金属材料及其应用方面的大型工具书。分篇介绍了铝及铝合金，镁及镁合金，铜及铜合金，镍、钴及其合金，锌、铅、锡及其合金，钛及钛合金，钨、钼及其合金，硬质合金，钽、铌及其合金材料，铍、锆、铪及其合金材料，贵金属及其合金材料，有色金属层状复合材料，有色金属新材料。《有色金属材料手册(上)》具有数据详细、齐全、新颖以及实用性和先进性等特点。对广大科技人员如何正确选材，合理用材，尽可能挖掘材料使用性能的潜力，提高材料利用率和循环使用率，以节约材料、节约能源，保证国民经济的可持续发展，有十分重要的现实意义。
《有色金属材料手册(上)》可供制造业和其他相关行业的工程技术人员、管理人员以及材料科学与工程专业的师生查阅。
《合金的奥秘：性能、加工与应用》 导言 金属，自古以来便是人类文明进程中不可或缺的基石。从石器时代的简陋工具，到现代科技精密器件，金属材料的进步始终与人类社会的飞跃紧密相连。而在这琳琅满目的金属家族中，合金更是凭借其远超纯金属的优异性能，在各个领域展现出不可替代的价值。本书《合金的奥秘：性能、加工与应用》正是对这一宏大主题的一次深入探索，旨在揭示合金材料的内在规律，剖析其如何通过巧妙的元素组合，焕发出令人惊叹的性能，并指导我们如何有效地塑造和应用它们，以满足日益复杂和严苛的工业需求。 第一篇：合金的性能基石——微观结构与物性关联 任何材料的性能，其根源都隐藏在其微观世界的精妙构造之中。合金，作为两种或多种金属（或金属与非金属）熔合而成的产物，其独特的性能正是源于其复杂的微观结构。本篇将深入剖析合金的微观结构，包括晶体结构、晶界、位错、沉淀相等，并阐释这些结构特征如何直接影响合金的宏观性能。 第一章：晶体结构与合金化 纯金属通常具有规则的晶体结构，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）或密排六方（HCP）。合金化过程，即通过固溶或形成第二相，将外来原子引入金属基体，会不可避免地改变原有的晶体结构，或引入晶格畸变，或形成新的晶体相。我们将详细讨论不同晶体结构对合金强度、塑性、韧性等基本力学性能的影响。例如，FCC结构通常具有更好的延展性，而BCC结构在高温下表现出更高的强度，但低温韧性可能下降。理解不同晶体结构的排列方式及其对原子间相互作用的影响，是掌握合金性能的首要步骤。 第二章：晶界、晶粒尺寸与力学性能 晶界，即不同取向晶粒之间的界面，是材料中的一个重要缺陷。在合金中，晶界的数量、形态和特性对材料的宏观性能有着至关重要的影响。本章将探讨晶粒尺寸对合金强度的“尺寸效应”，即Hall-Petch关系，解释为何细化晶粒能够显著提高材料的屈服强度和硬度，同时对加工硬化行为的影响。此外，晶界在高应力下的滑移、断裂机制，以及在腐蚀环境中的选择性腐蚀，也将得到深入剖析，这对于理解合金的耐久性和可靠性至关重要。 第三章：固溶强化与合金元素的固溶度 合金化最直接的方式之一便是固溶，即将一种元素的原子置换或间隙地嵌入另一种金属的晶格中。本章将聚焦于“固溶强化”这一关键机制。固溶原子通过其原子尺寸差异和电负性差异，对基体晶格产生畸变，从而阻碍位错的滑移，提高合金的强度和硬度。我们将讨论不同合金体系中，合金元素的固溶度极限，以及如何通过热处理来控制固溶度和固溶强化程度。例如，在铝合金中加入铜、镁、硅等元素，可以显著提高其强度。 第四章：第二相的形成与性能调控 除了固溶，合金中常常会形成新的晶体相，即“第二相”。这些第二相的出现，无论是作为强化相还是作为析出相，都能对合金的性能产生巨大的影响。本章将深入研究不同类型的第二相，如金属间化合物、碳化物、氧化物等，以及它们在合金中的形态（颗粒状、片状、纤维状等）和分布。我们将探讨析出强化机制，即通过控制第二相的尺寸、形貌和数量，来实现对合金强度的精细调控。例如，在钢中形成碳化物，在镍基高温合金中析出γ'相，都是实现高性能的关键。 第五章：非金属元素与合金性能 尽管合金通常被认为是金属元素的组合，但许多非金属元素，如碳、氮、氧、硫、磷等，在合金中扮演着至关重要的角色。它们可能以固溶体、第二相或夹杂物的形式存在，深刻影响着合金的性能。本章将分析非金属元素对合金强度的影响，例如碳在钢中的固溶和形成渗碳体，是提高钢强度的主要原因。同时，也将讨论非金属元素对合金的脆性（如硫、磷引起的“热脆”或“冷脆”）、焊接性以及抗氧化、抗腐蚀性能的影响。 第二篇：合金的塑形之路——加工工艺与性能演变 材料的性能不仅由其内在结构决定，更与加工过程中所经历的形变和热处理息息相关。合金的加工工艺，是实现其设计性能的关键环节。本篇将从材料加工的角度出发，详细阐述合金的塑性加工方法、热处理技术，以及这些过程如何改变合金的微观结构，进而影响其最终的宏观性能。 第六章：塑性变形的基本原理 塑性变形是指材料在应力作用下发生永久形变的性质。对于合金而言，塑性变形主要通过晶体滑移和孪晶等机制实现。本章将深入探讨位错的产生、运动和相互作用，以及它们在晶体滑移中的作用。我们将分析不同晶体结构对滑移系的限制，以及合金元素如何通过固溶强化、沉淀强化等方式阻碍位错运动，从而提高合金的屈服强度和加工硬化率。理解塑性变形的基本原理，是掌握各种加工方法的基础。 第七章：热加工工艺：轧制、锻造与挤压 热加工是指在金属材料的再结晶温度以上进行的塑性变形。本章将重点介绍几种主要的金属材料热加工工艺：轧制、锻造和挤压。我们将详细阐述这些工艺的原理、设备以及对合金微观结构和性能的影响。例如，热轧可以细化晶粒，改善合金的均匀性；锻造能够利用金属的延展性，形成优异的纤维流线，提高材料的力学性能；挤压则适用于加工复杂截面形状的型材。同时，我们将讨论在热加工过程中，温度、变形量、变形速率等参数对合金组织演变和性能的影响。 第八章：冷加工工艺：拉伸、弯曲与冷镦 冷加工是指在金属材料的再结晶温度以下进行的塑性变形。相较于热加工，冷加工能够获得更高的尺寸精度和表面光洁度，同时通过加工硬化显著提高材料的强度和硬度。本章将详细介绍冷加工工艺，如拉伸（用于制造棒材、线材）、弯曲（用于制造弯曲件）和冷镦（用于制造螺栓、铆钉等）。我们将深入分析冷加工导致的加工硬化机制，包括位错密度增加、位错缠结以及应变诱导相变等。同时，也将探讨冷加工对合金组织细化、残余应力产生等的影响。 第九章：热处理技术：退火、淬火与回火 热处理是调整合金组织和性能最有效的手段之一。本篇将详细介绍几种主要的金属材料热处理技术：退火、淬火和回火。 退火：通过加热、保温和冷却，旨在消除内应力、细化晶粒、改善加工性能或调整组织结构。我们将探讨不同类型的退火，如完全退火、不完全退火、球化退火、再结晶退火等，以及它们在不同合金体系中的应用。 淬火：通过快速冷却，将高温下的过饱和固溶体或高温相“冻结”在低温下，为后续强化提供组织基础。我们将讨论淬火介质的选择、淬火冷却速率对组织的影响，以及淬火过程中可能出现的缺陷（如淬火裂纹、变形）。 回火：在淬火后进行的加热处理，旨在降低淬火脆性，获得所需强度、硬度和韧性的综合性能。我们将详细分析回火温度对组织和性能的影响，如低温回火、中温回火和高温回火所形成的析出相和力学性能特点。 第十章：时效处理与强化机制 时效处理，也称为沉淀硬化，是铝合金、镁合金、铜合金等许多非铁合金实现高强度的关键热处理工艺。本章将深入研究时效处理的原理。通过在较低温度下长时间保温，使合金中的过饱和固溶体发生分解，析出细小、弥散的沉淀相。我们将详细阐述不同时效状态（自然时效、人工时效）对沉淀相的尺寸、形貌、分布的影响，以及它们与强度、韧性之间的关系。理解时效处理过程中的扩散行为和相变动力学，是优化合金性能的重要依据。 第三篇：合金的无限可能——应用领域与发展趋势 合金的价值最终体现在其为人类社会带来的福祉。本篇将聚焦于合金在各个领域的广泛应用，并展望合金材料未来的发展趋势，探索新材料、新工艺的诞生，以及它们如何应对未来挑战。 第十一章：航空航天领域的挑战与使命 航空航天工业对材料性能的要求极为严苛，需要在极端温度、高应力、腐蚀性环境中保持稳定可靠。本章将详细介绍在航空航天领域广泛应用的合金，如铝合金、钛合金、镍基高温合金、镁合金等，以及它们之所以能够胜任这一重任的关键性能特点。我们将讨论这些合金的强度重量比、高温性能、抗疲劳性、抗腐蚀性等，并分析它们在飞机结构、发动机部件、航天器壳体等方面的具体应用。同时，也将探讨未来航空航天对新型轻质高强合金、耐高温合金、形状记忆合金等的需求。 第十二章：汽车工业的轻量化与安全考量 汽车工业是合金材料的另一个重要消费领域。随着燃油经济性和环保法规的日益严格，汽车的轻量化已成为重要的发展方向。本章将重点介绍在汽车制造中使用的各类合金，包括铝合金（用于车身、发动机缸体）、镁合金（用于仪表盘、座椅骨架）、高强度钢（用于安全结构件）以及钛合金（用于高性能发动机部件）等。我们将分析这些合金如何通过降低车身重量，提升燃油效率，同时兼顾碰撞安全性。此外，也将探讨用于电动汽车电池材料、电机材料等方面的合金。 第十三章：能源与化工领域的耐腐蚀与耐高温合金 能源和化工行业常常面临高温、高压、强腐蚀的恶劣工作环境，对材料的耐腐蚀性和耐高温性提出了极高的要求。本章将深入探讨在这些领域中发挥关键作用的合金，如不锈钢（广泛应用于管道、容器）、特种合金（如哈氏合金、蒙乃尔合金等，具有优异的耐腐蚀性）、高温合金（用于燃气轮机、锅炉等）以及耐磨合金等。我们将分析这些合金的化学成分、微观结构与其耐腐蚀、耐高温性能之间的关系，并介绍它们在石油炼制、化工生产、核能发电、火力发电等领域的应用实例。 第十四章：电子信息与生物医学领域的精密与功能合金 随着科技的进步，合金材料在电子信息和生物医学领域的应用也日益广泛，对材料的精密性、导电性、导热性、生物相容性等提出了新的要求。本章将介绍在电子信息领域应用的合金，如铜合金（用于导线、连接器）、铝合金（用于散热器）、磁性合金（用于存储介质）等。同时，也将重点探讨生物医学领域应用的合金，如钛合金（用于植入物、人工关节）、镍钛记忆合金（用于血管支架、矫形器）以及贵金属合金等。我们将分析这些合金的特殊性能，以及它们如何为现代科技和医疗健康做出贡献。 第十五章：未来合金材料的发展方向 面对层出不穷的技术挑战和日益增长的市场需求，合金材料的研究与开发从未停歇。本章将展望未来合金材料的发展方向。我们将探讨以下几个关键领域： 高性能化：继续开发更高强度、更高韧性、更优异耐腐蚀性、更强耐高温性的合金。 功能化：开发具有特殊功能的合金，如形状记忆合金、磁致伸缩合金、超塑性合金、低阻尼合金等，以满足日益复杂的功能性需求。 智能化：研究能够感知外界环境变化，并自主响应的智能合金材料。 绿色化与可持续发展：开发环境友好型合金，降低生产过程中的能耗和污染，提高材料的可回收利用率。 先进制造工艺：如增材制造（3D打印）技术在合金领域的应用，将极大地拓展合金的加工自由度和复杂结构的设计能力。 结语 《合金的奥秘：性能、加工与应用》一书，如同一幅徐徐展开的画卷，描绘了合金材料从微观世界的精妙结构，到宏观世界的神奇性能，再到广阔应用领域的无限可能。我们希望通过本书的阅读，能够激发读者对合金材料更深入的兴趣和理解，认识到它们在现代科技和工业发展中所扮演的关键角色，并为未来的创新和发展提供有益的启示。合金的探索之路，永无止境，也必将继续为人类文明的进步注入源源不断的动力。
作者简介
左铁镛，中国工程院院士，北京工业大学教授，中国科学技术协会副主席。
李成功，北京航空材料研究院原总工程师，国家973计划材料领域专家咨询组原副组长。
黄伯云，院士，中国工程院院士，中南大学校长，国家技术发明一等奖获得者。
石力开，教授。北京有色金属研究院副总工程师，国家新材料产业发展战略咨询委员会秘书长。
邱冠周，教授，中南大学副校长，中国矿业协会常务理事，国家科技进步一等奖获得者。
目录信息
第1篇 概论 1 有色金属材料在国民经济建设中的作用和地位 1.1 有色金属材料在国防现代化建设中起着关键作用 1.2 有色金属材料与高新技术的发展息息相关 1.3 有色金属材料是国民经济各部门发展的物质基础，也对保证国民经济可持续发展起重大作用 1.4 有色金属材料与人民生活是密切相关的 2 有色金属材料发展现状 2.1 世界有色金属发展概况 2.2 我国有色金属材料发展现状 参考文献第2篇 铝及铝合金第1章 概述 1 电解铝(原铝)生产 2 国内外铝的产量及消费量 2.1 世界原铝供应及消费情况 2.2 国内原铝供应及消费情况 3 铝的性质及用途 3.1 铝的性质 3.2 铝的用途(消费结构) 4 铝及铝合金分类 4.1 根据相图分类 4.2 工业纯铝 4.3 变形铝合金 4.4 变形铝及铝合金的特点和用途 5 变形铝及铝合金牌号表示方法(GB/T 16474-1996) 6 变形铝及铝合金状态代号(GB/T 16475-1996) 6.1 变形铝及铝合金状态代号 6.2 原状态代号与新状态代号对照 7 铝及铝合金化学成分 7.1 合金元素和杂质 7.2 变形铝及铝合金化学成分(GB/T 3190-1996) 7.3 原牌号与新牌号对照 8 铝材品种 9 变形铝及铝合金的性能比较和用途 10 国内外牌号对照 11 变形铝及铝合金材料生产、检测用标准 11.1 基础标准 11.2 产品标准 11.3 环保标准 11.4 原辅材料等相关产品标准 11.5 检测方法标准第2章 变形铝及铝合金生产 1 概述 2 熔炼和铸锭 ……第3章 纯铝第4章 1×××系铝合金第5章 2×××系铝合金第6章 3×××系铝合金第7章 4×××系铝合金第8章 5×××系铝合金第9章 6×××系铝合金第10章 7×××系铝合金第11章 新型变形铝合金第12章 铸造铝合金第3篇 镁及镁合金第1章 概述第2章 纯镁的特性及合金化第3章 铸造镁合金第4章 变形镁合金第5章 镁的腐蚀与保护第4篇 铜及铜合金第1章 概述第2章 高导电高导热铜及铜合金第3章 高强导电铜合金第4章 结构黄铜第5章 高弹性铜合金第6章 高强度热稳定铜合金第7章 耐磨铜合金第8章 耐蚀铜合金第9章 艺术铜合金和形状记忆合金第10章 加工铜及铜合金牌号、标准对比第5篇 镍、钴及其合金第1章 镍及镍合金概述第2章 耐腐蚀镍合金第3章 镍基高温合金第4章 镍基电阻合金第5章 镍基软磁合金第6章 其他镍基功能材料第7章 钴及钴合金第6篇 锌、铅、锡及其合金第1章 锌及其合金第2章 铅及其合金第3章 锡及其合金第7篇 钛及钛合金第1章 概述第2章 工业纯钛、α和近α型钛合金第3章 α-β型钛合金第4章 β和近β型钛合金第5章 钛及钛合金应用
· · · · · · (收起)
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