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金屬非平衡偏聚動力學和力學性能表徵

作者：徐庭棟|責編:陳艷峰//楊探
出版社：科學
ISBN：9787030853707

出版日期：2026/03/01
裝幀：平裝
頁數：262

人民幣：RMB 128 元售價：元

內容大鋼

本書包括熱循環引起的非平衡晶界偏聚理論，含臨界時間概念、偏聚熱力學和動力學；作為理論的應用，提出三種晶間脆性，即鋼的回火脆性、不鏽鋼的晶間腐蝕脆性和金屬與合金中溫脆性的統一的普適機理；金屬彈性變形的微觀理論，包括彈性變形的臨界時間、張應力和壓應力彈性變形引起的晶界和位錯的溶質偏聚以及貧化的平衡方程與動力學方程，以此闡明金屬拉伸力學性能測試不確定性機理，揭示出現行拉伸試驗技術體系的悖論，給出測量一定溫度下「力學性能-拉伸應變速率」曲線，表徵金屬原始力學性能、服役力學性能和加工變形力學性能的新概念以及拉伸試驗新技術體系。以此提出金屬結構精準設計和精準加工的新概念。
本書可作為高等學校材料科學與工程、凝聚態物理、固體力學、冶金與機械工程等專業的教學參考書或輔助讀物，也可供相關領域的科學工作者、工程師和研究生查閱。

作者介紹

徐庭棟|責編:陳艷峰//楊探
徐庭棟 1944年1月1日生於北京。 1959年9月至1962年7月北京101中學高中。 1962年9月至1968年7月北京鋼鐵學院（現北京科技大學）金屬物理專業畢業。 1968年7月至1978年9月青海西寧青海拖拉機製造廠，搬運工，技術員。 1978年10月至1983年7月北京鋼鐵學院研究生，獲碩士學位。 1983年7月至1990年7月武漢鋼鐵學院（現武漢科技大學）材料系，講師，副教授。 1990年8月至1993年8月德國，馬普學會斯圖加特金屬研究所，洪堡獎學金獲得者，訪問教授。期間獲英國皇家學會獎學金，訪問英國拉夫堡大學，合作研究半年。 1993年8月至2010年6月鋼鐵研究總院（北京），教授級高工，博士生導師，退休。主要研究方向：（1）熱循環引起的非平衡晶界偏聚方面，完善了臨界時間概念和公式，提出非平衡晶界偏聚熱力學關係式、恆溫動力學方程、臨界冷卻速率的概念，並以此闡明了鋼的回火脆性、不鏽鋼的晶間腐蝕脆性和金屬與合金的中溫脆性，這三大晶間脆性的普適機理。（2）金屬力學性能研究上，提出金屬彈性變形的微觀理論，包括彈性變形的臨界時間概念和公式、力學平衡的晶界和位錯的結構方程與成分方程，以及偏聚和貧化的動力學方程，以此揭示現行的拉伸實驗技術體系和力學性能表徵的邏輯困難，給出克服這一困難的金屬拉伸實驗新技術體系和相應的力學性能新概念。 2008年11月獲國家自然科學獎二等獎，獨立獲獎。 2022年8月獲IAAM創新獎。 2024年8月應IAAM學會邀請，在歐洲先進材料學會第60屆年會上作報告，題為「金屬拉伸實驗新技術體系：它的內容、方法和意義」。

前言——從伽利略到金屬力學新體系
第二版前言
第一版前言
第0章  緒論
  參考文獻
第1章  晶界的結構、性能以及平衡偏聚和脆性
  1.1  晶界的結構和性質
    1.1.1  概述
    1.1.2  結構
    1.1.3  能量
    1.1.4  強度
    1.1.5  晶界滯彈性弛豫
  1.2  平衡晶界偏聚
    1.2.1  概述
    1.2.2  理想二元系偏聚熱力學——McLean熱力學模型
    1.2.3  多元系偏聚熱力學——Guttmann模型
    1.2.4  偏聚動力學——McLean動力學模型
  1.3  晶間脆性斷裂
    1.3.1  鋼的回火脆性的平衡偏聚機理
    1.3.2  金屬與合金的中溫脆性
  參考文獻
第2章  臨界時間：非平衡晶界偏聚的特徵之一
  2.1  引言
  2.2  臨界時間概念和解析表述
  2.3  實驗證實
    2.3.1  硼偏聚的臨界時間
    2.3.2  磷偏聚的臨界時間
    2.3.3  硫偏聚的臨界時間
    2.3.4  鎳基高溫合金中鎂偏聚的臨界時間
    2.3.5  Guttmann測量結果的啟示
  2.4  臨界時間計算
    2.4.1  臨界時間與溫度的關係
    2.4.2  複合體擴散的微觀機制
    2.4.3  複合體擴散係數的實驗測定
  參考文獻
第3章  非平衡晶界偏聚熱力學關係式
  3.1  熱力學關係式
  3.2  基於熱力學關係式的計算
    3.2.1  晶界偏聚濃度與溫度差的關係——溫差效應
    3.2.2  複合體結合能對偏聚濃度的影響
  3.3  熱力學關係式的應用
  參考文獻
第4章  非平衡晶界偏聚恆溫動力學
  4.1  引言
  4.2  Xu Tingdong恆溫動力學模型
    4.2.1  偏聚方程
    4.2.2  反偏聚方程
  4.3  鋼中磷偏聚的實驗證實
  4.4  表象擴散係數和恆溫動力學計算
    4.4.1  表象擴散係數討論

    4.4.2  恆溫動力學計算
  4.5  偏聚峰溫度
    4.5.1  恆溫動力學圖示
    4.5.2  實驗證實和應用
  參考文獻
第5章  連續冷卻過程偏聚動力學和臨界冷卻速率
  5.1  引言
  5.2  連續冷卻過程動力學
    5.2.1  等效時間方法
    5.2.2  修正因子法
  5.3  INCONEL 718焊接熱影響區微裂紋預報
  5.4  臨界冷卻速率
    5.4.1  臨界冷卻速率概念
    5.4.2  鋼中Sn、B、S偏聚的臨界冷卻速率及其工程應用
  5.5  其他動力學分析和實驗研究
    5.5.1  動力學分析
    5.5.2  實驗研究
  5.6  修正因子推導
  參考文獻
第6章  非平衡晶界共偏聚
  6.1  引言
  6.2  模型
    6.2.1  從Guttmann模型到非平衡共偏聚模型
    6.2.2  空位與溶質原子結合能
  6.3  模型與實驗數據的比較
    6.3.1  鋼中Ti和Sb、Ni的非平衡共偏聚
    6.3.2  鋼中Cr和N的非平衡共偏聚
    6.3.3  鋼中Mn和Sb的非平衡共偏聚
    6.3.4  鋼中Ni和Sn的非平衡共偏聚計算和模擬
  6.4  非平衡晶界共偏聚的熱力學表述及其意義
  參考文獻
第7章  平衡偏聚和非平衡偏聚之間的關係
  7.1  實驗方法
    7.1.1  實驗合金和熱處理
    7.1.2  PTA法探測硼和半定量分析
  7.2  概念
    7.2.1  最小偏聚溫度
    7.2.2  轉換溫度
  7.3  應用
    7.3.1  INCONEL 718合金中硼的最小偏聚溫度
    7.3.2  鋼中硼的最小偏聚溫度及其對淬透性的影響
      7.3.3 0.2  %碳鋼中硼偏聚的轉換溫度
  參考文獻
第8章  晶間脆性的統一機理
  8.1  引言
  8.2  韌塑性恢復效應
    8.2.1  RTE
    8.2.2  ICE
    8.2.3  ITE
  8.3  脆性峰溫度及其移動

    8.3.1  RTE
    8.3.2  ICE
    8.3.3  ITE
  8.4  脆性的溫差效應
    8.4.1  RTE
    8.4.2  ICE
    8.4.3  ITE
  8.5  臨界冷卻速率對脆性的影響
  8.6  晶間脆性動力學
  參考文獻
第9章  應力驅動偏聚和貧化：彈性變形的微觀理論
  9.1  引言
  9.2  實驗現象和理論上遇到的困難
    9.2.1  實驗現象
    9.2.2  理論解釋的困難
  9.3  金屬彈性變形的微觀機制
    9.3.1  晶界區應力狀態分析
    9.3.2  尺寸和能量分析
  9.4  晶界區彈性變形的平衡方程
    9.4.1  空位濃度方程
    9.4.2  溶質濃度方程
    9.4.3  晶界區彈性模量的實驗測定
  9.5  彈性變形的動力學方程
    9.5.1  彈性變形的臨界時間
    9.5.2  偏聚動力學方程
    9.5.3  貧化動力學方程
  9.6  動力學模擬
    9.6.1  鋼中磷的偏聚及其實驗證實
    9.6.2  鋼中硫的偏聚
    9.6.3  鋼中磷的貧化
  9.7  非平衡柯垂爾氣團
  9.8  小結
  參考文獻
第10章  拉伸試驗測試不確定性和力學性能表徵
  10.1  問題的提出
  10.2  實驗現象
    10.2.1  中溫脆性
    10.2.2  應變速率脆性
    10.2.3  純金屬的拉伸試驗結果
  10.3  拉伸試驗悖論
  10.4  彈性變形機理
    10.4.1  拉伸試驗過程分析
    10.4.2  臨界時間引起應變速率脆性
    10.4.3  偏聚峰溫度引起中溫脆性
    10.4.4  屈服強度測試不確定性問題
  10.5  拉伸試驗新技術體系框架
    10.5.1  「力學性能-拉伸應變速率」曲線
    10.5.2  原始力學性能
    10.5.3  服役力學性能
    10.5.4  變形過程的力學性能

  10.6  原始力學性能測量
  10.7  高熵合金的力學性能表徵
  10.8  硬度測量的不確定性
  10.9  精準製造
    10.9.1  精準設計
    10.9.2  精準加工
  10.10  小結
  參考文獻
第11章  結束語
  參考文獻
徐庭棟簡歷

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