金属间化合物结构材料【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

金属间化合物结构材料PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

前言页1

上卷 原理2

绪论2

第一章 键合与结构稳定性8

1.1 金属间化合物稳定性的电子理论8

1.1.1 简介8

1.1.2 合金有序化的电子结构方法11

1.1.3 合金的基态性质20

1.1.4 有限温度下合金的稳定性22

1.1.5 应用25

1.1.6 结论32

1.2 第一性原理的计算32

1.2.1 金属间化合物内聚能的物理基础33

1.2.2 第一性原理计算方法36

1.2.3 金属间化合物的第一性原理计算结果38

1.2.4 小结55

1.3.1 引言56

1.3 晶体形态和键合表征56

1.3.2 晶体习性的表征58

1.3.3 晶体习性的几何分类68

1.3.4 结论70

1.4 弹性性质的第一性原理计算71

1.4.1 引言71

1.4.2 理论基础和计算过程72

1.4.3 弹性系数的计算76

1.4.4 计算结果81

1.4.5 小结86

1.4.6 附录87

1.5 热力学性能与键合特征89

1.5.1 引言89

1.5.2 基本关系90

1.5.3 热力学状态函数的确定及其与相平衡的关系91

1.5.4 金属间化合物稳定性的一般概念97

1.5.5 Hume-Rothery(H-R)相的稳定98

1.5.6 Laves相106

1.5.7 金刚石键化合物109

1.5.8 Zintl相109

1.5.9 Ni2In和NiAs化合物112

1.5.10 Nl2Al3化合物112

1.5.11 相图与生成焓114

1.5.12 偏原子体积和偏生成焓之间的关系116

1.5.13 热容和多形转变118

1.5.14 有序-无序现象119

1.5.15 金属间化合物的生成熵120

1.5.16 金属间化合物和熔解熵121

1.5.17 三元金属间化合物的热力学性质122

1.5.18 小结123

1.6 键合特征与电荷密度及环境脆性124

1.6.1 电荷密度与键合特征124

1.6.2 环境脆性与键合特征130

参考文献135

1.6.3 小结135

第二章 晶体结构138

2.1 长程有序结构(超结构)139

2.1.1 无序结构为A1有序化后可能出现的结构139

2.1.2 无序结构为A2有序化后出现的超结构140

2.1.3 无序结构为A3有序化后可能出现的结构141

2.1.4 长周期超点阵或称反相超点阵，亦称CuAuII结构141

2.2.1 Ni3Al及NiAl的晶体结构142

2.2 典型铝化物和硅化物的晶体结构142

2.2.2 Fe3Al及FeAl的晶体结构143

2.2.3 Ti3Al，TiAl和TiAl3的晶体结构144

2.2.4 Ti5Si3的晶体结构145

2.2.5 MoSi2型相的晶体结构147

2.3 拓扑密排相(TCP相)的晶体结构149

2.3.1 TCP相晶体结构特征149

2.3.2 Cr3Si(β-W)结构154

2.3.3 Laves相晶体结构156

2.3.4 σ相晶体结构163

参考文献166

第三章 晶体缺陷168

3.1 点缺陷168

3.1.1 Ll2超结构的有序金属间化合物169

3.1.2 B2超结构的有序金属间化合物172

3.1.3 Ll0超结构的有序金属间化合物177

3.2 超点阵位错179

3.2.1 反相畴界和反相畴结构180

3.2.2 Ll2结构中的超位错181

3.2.3 Ll0超结构中的位错184

3.2.4 B2结构中的位错191

3.2.5 DO3结构中的位错193

3.2.6 DO19结构中的位错195

3.3 晶界结构195

3.3.1 Ll2合金的晶界结构196

3.3.2 NiAl中的晶界结构200

第三章附录：金属间化合物中反相畴界能205

参考文献209

第四章 金属间化合物的相图、相结构与相变212

4.1 含有金属间化合物的相图212

4.1.1 含有金属间化合物的二元相图212

4.1.2 含有金属间化合物的三元相图218

4.1.3 金属间化合物的伪二元及伪三元相图223

4.2 金属间化合物的相结构226

4.2.1 金属间化合物相的特性与分类226

4.2.2 面心立方结构的有序衍生相结构231

4.2.3 密排六方结构的有序衍生相结构234

4.2.4 体心立方结构的有序衍生相结构235

4.2.5 TCP相的相结构237

4.3 金属间化合物相的结构稳定性243

4.3.1 化合物的相形成图和结构图243

4.3.2 亚稳相分析251

4.3.3 合金化与相结构稳定性254

4.3.4 形变诱导相结构变化256

4.4.1 有序无序相变理论基础260

4.4 有序相的有序无序转变260

4.4.2 多体势作用下的二元系有序无序转变261

4.4.3 连续有序化与合金元素的作用265

4.4.4 有序无序转变过程动力学267

4.5 金属间化合物的固态相变269

4.5.1 马氏体相变及形状记忆效应269

4.5.2 贝氏体转变272

4.5.3 片层状组织和魏氏组织的形成276

4.5.4 块状组织的形成277

参考文献278

第五章 塑性形变与塑性279

5.1 引言279

5.2 塑性形变机理280

5.2.1 位错及其分解280

5.2.2 滑移系与位错心核结构影响286

5.2.3 孪生294

5.3.1 屈服反常现象300

5.3 强度与流变应力300

5.3.2 屈服反常现象的微观机理304

5.3.3 高温强度与蠕变309

5.3.4 偏离化学计量比的影响309

5.3.5 晶粒尺寸的影响311

5.3.6 第二相弥散强化312

5.4 塑性与脆性315

5.4.1 影响塑性的各种因素315

5.4.2 晶界脆性319

5.4.3 环境与氢脆321

5.4.4 改善塑性的措施321

5.5 小结323

参考文献324

第六章 断裂326

6.1 断裂过程的位错理论326

6.1.1 微裂纹形核方式326

6.1.2 位错发射和无位错区328

6.1.3 微裂纹形核的位错理论332

6.1.4 韧-脆转变的位错理论335

6.2 金属间化合物的断裂与韧化337

6.2.1 金属间化合物的断裂特征337

6.2.2 金属间化合物的脆性原因345

6.2.3 金属间化合物的韧化方法348

参考文献353

第七章 蠕变与疲劳356

7.1 金属间化合物的蠕变行为356

7.1.1 Ll2型结构金属间化合物的蠕变行为356

7.1.2 B2型结构金属间化合物的蠕变行为360

7.1.3 Ll0型结构金属间化合物的蠕变行为364

7.1.4 DO19型结构金属间化合物的蠕变行为367

7.2 金属间化合物的疲劳行为368

7.2.1 Ll2型结构金属间化合物的疲劳行为368

7.2.2 B2型结构金属间化合物的疲劳行为370

7.2.3 Ll0型结构金属间化合物的疲劳行为372

7.2.4 DO19型结构金属间化合物的疲劳行为374

参考文献376

结束语376

第八章 金属间化合物的环境脆性378

8.1 体心立方型金属间化合物的环境氢脆378

8.1.1 FeAl金属间化合物的环境脆性378

8.1.2 Fe3Al金属间化合物的环境脆性380

8.2 面心立方型金属间化合物的环境氢脆387

8.2.1 Ni3Al的环境脆性387

8.2.2 Co3Ti的环境氢脆394

8.2.3 Ni3Si的环境氢脆398

8.2.4 (Cu,Fe)3V的环境氢脆399

8.2.5 Ni3Fe的环境氢脆399

8.3 Ti3Al,TiAl的环境氢脆400

8.3.1 Ti3Al400

8.3.2 TiAl402

8.4 金属间化合物在氢气中的脆化403

8.5 金属间化合物室温环境氢脆机理407

8.5.1 表面反应408

8.5.2 氢的扩散411

8.5.3 氢脆机理412

8.6 金属间化合物的中温脆性413

8.6.1 Ll2型合金的中温脆性414

8.6.2 Ti3Al基合金的高温脆性417

8.6.3 中温脆性机理419

结束语420

参考文献421

9.1.1 高温氧化的定义423

9.1 高温氧化的一般概念423

第九章 高温氧化与水溶液腐蚀423

9.1.2 高温氧化的基本过程425

9.1.3 影响抗高温氧化性能的主要因素425

9.1.4 高温氧化的试验方法426

9.2 高温氧化的基本概念430

9.2.1 氧化热力学基本概念430

9.2.2 氧化动力学基本概念433

9.3 Ti-Al系高温氧化438

9.3.1 Ti-Al系与通常高温合金氧化有基本差别440

9.3.2 TiAl系的恒温氧化441

9.3.3 TiAl的循环氧化443

9.3.4 氮对TiAl氧化行为的影响443

9.3.5 TiAl氧化期间贫Al区及微结构443

9.3.6 合金元素对TiAl氧化行为的影响444

9.3.7 预氧化处理对TiAl氧化行为的影响445

9.3.8 Ti-Al系工程合金的高温氧化行为446

9.4 Ni-Al系高温氧化448

9.4.1 Ni3Al450

9.4.2 NiAl454

9.5 Fe-Al系高温氧化457

9.6 硅化物的高温氧化460

9.6.1 MoSi2的氧化461

9.6.2 MoSi2的pest效应462

9.6.3 TiSi2的氧化463

9.7 金属间化合物复合材料的氧化464

9.8.1 腐蚀基本原理与测量方法467

9.8 金属间化合物的水溶液腐蚀467

9.8.2 铁铝化合物470

9.8.3 镍铝化合物475

9.8.4 钛铝化合物479

参考文献480

第十章 物理性能(电、磁、热和弹性)482

10.1 电学行为482

10.1.1 引言482

10.1.2 金属中的电导483

10.1.3 金属间化合物的电导486

10.1.4 小结498

10.2 磁性原理499

10.2.1 引言499

10.2.2 基本磁原理500

10.2.3 磁性种类501

10.2.4 Fe-AL系、Ti-Al系和Ni-Al系金属间化合物的磁特性504

10.3.2 单晶体的弹性常数510

10.3.1 引言510

10.3 弹性510

10.3.3 单晶体弹性的各向异性514

10.3.4 多晶体金属间化合物的弹性模量519

10.3.5 弹性模量的特征522

10.3.6 小结529

10.4 热效应529

10.4.1 引言529

10.4.2 热容531

10.4.3 热膨胀534

10.4.4 热导率538

10.4.5 热学特性的实用意义和结论542

参考文献543

下卷 材料与工艺546

绪论546

第十一章 Ni-Al二元系及其化合物551

11.1 Ni-Al二元系中各种相的形成及转变规律551

11.2.2 Ni3Al556

11.2.1 NiAl556

11.2 典型Ni-Al化合物的晶体结构和性能特点556

11.3 Ni-Al系化合物研究开发和工程应用的现状与前景557

参考文献558

第十二章 Ni3Al及其合金560

12.1 Ni3Al的晶体结构和晶体缺陷560

12.2 单晶Ni3Al的变形与断裂行为563

12.2.1 反常强度--温度关系563

12.2.2 流变应力非对称性及循环硬化行为566

12.2.3 室温及高温变形行为568

12.3 合金元素对Ni3Al变形行为和屈服现象的影响572

12.4 Ni3Al晶界脆性及其改善582

12.4.1 化学当量成分对Ni3Al晶界结构及断裂行为的影响582

12.4.2 硼对Ni3Al的强韧化作用586

12.4.3 锆对Ni3Al的强韧化作用589

12.4.4 镁和稀土对Ni3Al的强韧化作用595

12.4.5 Ni3Al合金的环境脆性596

12.5.1 Ni3Al合金抗氧化腐蚀行为599

12.5 Ni3Al合金抗氧化腐蚀行为与抗汽蚀性能599

12.5.2 Ni3Al合金抗汽蚀性能603

12.6 Ni3Al工程化合金604

12.6.1 IC系列合金604

12.6.2 定向凝固Ni3Al基合金IC6610

12.6.3 MX246铸造Ni3Al基合金615

12.7 Ni3Al基合金生产工艺619

12.7.1 真空冶炼619

12.7.2 Ni3Al非真空感应熔炼和重熔621

12.7.3 Ni3Al基合金铸造工艺与技术622

12.8 Ni3Al基合金应用前景展望624

12.8.1 Ni3Al基高温结构材料624

12.8.2 Ni3Al基复合材料627

参考文献630

第十三章 NiAl及其合金632

13.1 物理性能632

13.1.1 NiAl的电子结构与成键特征632

13.1.2 NiAl的晶体结构与相的稳定性633

13.1.3 NiAl的熔点与密度634

13.1.4 NiAl的导热率与线膨胀系数635

13.1.5 NiAl的弹性模量与泊松比636

13.1.6 NiAl的电磁性质与热力学性质637

13.2 化学性质639

13.2.1 NiAl的抗氧化性639

13.2.2 NiAl的抗热腐蚀性640

13.3 力学性能641

13.3.1 缺陷结构与形变机理对力学性能的影响641

13.3.2 单晶NiAl及其合金的力学性能642

13.3.3 多晶NiAl及其合金的力学性能652

13.3.4 颗粒增强NiAl复合材料的力学性能660

13.3.5 定向凝固NiAl基共晶合金的力学性能668

13.3.6 纳米晶NiAl及其复合材料的力学性能671

13.4 NiAl合金的制备方法674

13.4.1 单晶制备674

13.4.2 粉末冶金675

13.4.3 燃烧合成法676

13.4.4 机械合金化方法676

13.5 改善NiAl合金的途径677

13.5.1 宏观合金化677

13.5.2 微观合金化678

13.5.3 微观组织调整679

13.6 NiAl合金的应用680

13.7 结语682

参考文献683

第十四章 Ti-Al二元系及其化合物686

14.1 主要金属间化合物相686

14.1.1 Ti3Al相686

14.1.2 TiAl相688

14.1.3 TiAl3相690

14.2 Ti-Al二元相图692

14.2.1 概述692

14.2.4 TiAl2附近的相区695

14.2.3 TiAl附近的相图695

14.2.2 Ti3Al附近的相图695

14.3 钛铝化合物的合金发展700

14.3.1 α2-Ti3Al基合金700

14.3.2 γ-TiAl基合金701

14.3.3 TiAl3的Ll2结构变异702

参考文献703

第十五章 γ-TiAl基金属间化合物合金705

15.1.1 γ-TiAl晶体结构及基本特性707

15.1 γ-TiAl的基本特性707

15.1.2 二元相图中γ-TiAl的形成及基本的固态相变709

15.1.3 TiAl基合金的偏析和均匀化713

15.1.4 位错运动、变形行为和断裂特点714

15.1.5 富铝单相γ-TiAl的反常屈服强度现象和双相合金的强度716

15.2 双相γ-TiAl基合金的显微结构及其获得718

15.2.1 基本的显微结构控制718

15.2.2 控制显微结构的先进技术的发展720

15.2.3 形变诱导微结构的变化722

15.3.1 多孪晶合成晶体(PST)的力学性能736

15.3 γ-TiAl基合金的力学性能及其与显微结构关系736

15.3.2 双相合金典型显微结构的力学性能738

15.3.3 TiAl基合金的蠕变性能744

15.3.4 TiAl基合金的疲劳性能747

15.3.5 TiAl基合金的环境脆性751

15.3.6 TiAl基合金的抗氧化性能752

15.4 合金化及TiAl基合金发展753

15.4.1 TiAl基合金的发展753

15.4.2 合金元素的作用756

15.4.3 我国研制的TiAl-V-Cr系合金762

15.4.4 我国高温高性能TiAl+高Nb合金的研究768

15.5 TiAl合金的冶炼和热加工780

15.5.1 铸锭变形合金冶金工艺780

15.5.2 铸造合金生产工艺781

15.5.3 粉末冶金工艺781

15.6.3 其他应用782

15.6.2 车用废气增压发动机增压涡轮782

15.6.1 航空发动机应用782

15.6 TiAl基合金的应用前景782

参考文献783

第十六章 Ti3Al及其合金785

16.1 合金化785

16.1.1 合金化对Ti3Al滑移系的影响786

16.1.2 合金元素影响Ti3Al滑移行为的电子结构机制787

16.1.3 合金化对Ti3Al基合金强度、塑性和韧性的影响789

16.1.4 合金化对Ti3Al基合金蠕变性能的影响792

16.1.5 合金化对Ti3Al基合金疲劳性能的影响793

16.1.6 合金化对Ti3Al基合金抗氧化性能的影响794

16.2 Ti3Al基合金中的相变794

16.2.1 O相794

16.2.2 ω相797

16.2.3 其他相变798

16.3 性能特点799

16.3.1 物理和化学性能799

16.3.2 力学性能804

16.4 Ti3Al基合金的制备工艺812

16.4.1 熔炼方法812

16.4.2 热变形工艺814

16.4.3 合金箔材轧制820

16.4.4 合金的超塑性及超塑成形822

16.4.5 Ti3Al合金的焊接工艺827

16.5 Ti3Al合金的应用研究和实用化前景829

参考文献831

第十七章 Al3Ti及它的Ll2型变异合金833

17.1 Al3Ti金属间化合物833

17.1.1 晶体结构和弹性常数833

17.1.2 Al3Ti的晶体缺陷和变形特征835

17.1.3 DO22结构Al3Ti塑性改善的探索838

17.2 Al3Ti的Ll2型变异合金840

17.2.1 合金化导致的DO22→Ll2转变840

17.2.2 相稳定性843

17.2.3 物理性能和力学性能844

17.2.4 形变及断裂机理849

17.2.5 强韧化的探索852

17.3 Al3Ti和它的Ll2型变异合金的氧化行为854

17.4 小结854

参考文献855

第十八章 Fe-Al系化合物合金857

18.1 Fe3Al及FeAl基金属间化合物合金简介857

18.1.1 结构857

18.1.2 缺陷-位错、反相畴界、孪晶859

18.2 形变及断裂规律862

18.2.1 室温力学行为862

18.2.2 高温力学行为875

18.2.3 Fe-Al金属间化合物力学性能的各向异性881

18.3 力学性能优化884

18.3.1 室温力学性能884

18.3.2 高温力学性能892

18.4 合金的应用基础研究894

18.5 应用举例900

18.6 展望901

参考文献902

第十九章 难熔金属硅化物904

19.1 制备技术905

19.1.1 机械合金化(MA)905

19.1.2 燃烧合成(CS)905

19.1.4 冲击波合成906

19.1.3 置换反应(DR)906

19.1.5 等离子喷射沉积(PS)与化学蒸发沉积(CVD)907

19.1.6 其他方法907

19.2 研究现状907

19.2.1 MoSi2及其复合材料907

19.2.2 Nb5Si3及其复合材料914

19.2.3 其它硅化物917

19.3 发展与展望917

19.4 小结918

参考文献919

第二十章 难熔金属间化合物921

20.1 钨金属间化合物921

20.2 钼金属间化合物922

20.2.1 钼-铍系922

20.2.2 钼-镍系923

20.3 钽金属间化合物923

20.3.4 钽-铱系924

20.3.3 钽-铬系924

20.3.2 钽-铍系924

20.3.1 钽-铝系924

20.3.5 钽-镍系925

20.3.6 钽-钌系925

20.4 铌金属间化合物925

20.4.1 铌-铝系925

20.4.2 铌-铍系931

20.4.3 铌-钴系932

20.4.4 铌-铬系932

20.4.6 铌-镍系933

20.4.5 铌-铱系933

20.5 锆金属间化合物934

20.5.1 锆-铝系934

20.5.2 锆-铍系935

20.5.3 锆-铱系935

20.5.4 锆-钯系935

20.6 铪、铼金属间化合物935

20.6.1 铪-钴系935

20.6.2 铪-铬系936

20.6.3 铪-铱系936

20.6.4 铪-钒系937

20.6.5 铼-钛系937

20.7 钛金属间化合物937

20.7.1 钛-铍系939

20.7.2 钛-钴系939

20.7.6 钛-镍系940

20.7.5 钛-铱系940

20.7.4 钛-锗系940

20.7.3 钛-铬系940

20.7.7 钛-铑系941

20.7.8 钛-锡系941

20.8 钒、铬金属间化合物941

20.8.1 钒-铱系942

20.8.2 铬二元系942

20.9 多元难熔金属间化合物942

20.9.1 铌-钛-铝系943

参考文献945

20.9.2 钛-铝-镍系945

第二十一章 Zr3Al及其合金947

21.1 引言947

21.2 物理及化学性能948

21.2.1 晶体结构948

21.2.2 杨氏模量和热膨胀系数948

21.2.3 化学性能950

21.3.1 Zr3Al的相变和显微组织952

21.3 组织及相转变952

21.3.2 用于Zr3Al的金相技术953

21.3.3 Zr3Al的合金化和工艺影响955

21.3.4 Zr3Al的无序化及非晶化955

21.4 力学性能956

21.4.1 屈服956

21.4.2 加工硬化958

21.4.3 塑性和断裂959

21.4.4 缺口敏感性961

21.4.5 断裂韧性961

21.4.6 硬度和压缩性能962

21.5 辐照对Zr3Al组织和性能的影响963

21.5.1 辐照对晶核生长的影响963

21.5.2 辐照对强度和塑性的影响964

21.5.3 辐照对断裂韧性的影响965

21.6 Zr3Al与传统核材料Zircaloy-2和Zr-2.5%Nb的比较966

参考文献967

21.7 小结967

第二十二章 熔铸工艺969

22.1 引言969

22.2 熔炼工艺969

22.2.1 感应熔炼969

22.2.2 真空电弧熔炼973

22.2.3 电渣重熔(ESR)974

22.2.4 等离子电弧熔炼974

22.2.5 感应凝壳熔炼(ISM)975

22.3 铸造工艺975

22.3.1 砂型铸造975

22.3.2 熔模铸造976

22.3.3 近净成形铸造977

22.3.4 低压铸造977

22.3.5 定向凝固技术978

22.4 小结980

参考文献980

23.1 镍-铝化合物合金982

第二十三章 变形工艺982

23.1.1 IC-50Ni3Al基合金热变形工艺983

23.1.2 IC-218Ni3Al基合金的热变形工艺984

23.1.3 Mg微合金化对提高Ni3-Al-Cr-Zr-B合金热加工性的影响987

21.1.4 NiAl基合金加工988

23.2 铁-铝化合物合金989

23.2.1 Fe3Al基合金的变形工艺989

23.2.3 Fe3Al和FeAl基合金大晶粒超塑性行为993

23.2.2 FeAl基合金加工工艺993

23.3 钛-铝化合物合金994

23.3.1 TiAl基合金热变形性能994

23.3.2 TiAl基合金铸锭开坯工艺996

23.3.3 TiAl基合金的二次加工999

23.3.4 热加工性的改善1002

23.4 小结1005

参考文献1006

24.1.2 原料粉末的成形工艺1008

24.1.1 原料粉末的制备方法1008

24.1 粉末冶金方法及其在金属间化合物上的应用1008

第二十四章 粉末冶金金属间化合物1008

24.1.3 烧结工艺1010

24.2 粉末冶金TiAl基合金制备工艺及成形技术1011

24.2.1 元素粉末冶金TiAl基合金制备工艺概述1011

24.2.2 粉末冶金TiAl基合金的致密化行为1013

24.2.3 粉末冶金TiAl基合金显微组织演化1015

24.2.4 热处理工艺1018

24.2.5 真空热压反应合成多元素TiAl基合金1020

24.2.6 粉末冶金TiAl基合金净终成形技术1023

参考文献1025

第二十五章 复合材料制备技术1027

25.1 引言1027

25.2 燃烧合成法1028

25.1.1 燃烧合成热力学和动力学1028

25.1.2 几种燃烧合成法1029

25.3.1 机械合金化的工艺及合金化机理1035

25.3 机械合金化1035

25.3.2 IMCs的机械合金化发展1036

25.4 热压法和热挤压法1038

25.4.1 热压法1038

25.4.2 热挤压法1040

25.5 扩散结合法1043

25.5.1 “粉末布”工艺1043

25.5.2 箔/纤维工艺1044

25.6.1 粉末注射成型法1045

25.5.3 热喷涂法1045

25.6 其他制备技术1045

25.6.2 压铸法1046

25.6.3 快速凝固技术1047

25.6.4 喷射雾化沉积法1047

25.6.5 高速加工工艺1048

25.7 结语1049

参考文献1050