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第一章 热力学和相平衡基础 1

1.1热力学和相图的发展历史 1

1.1.1经典热力学发展简史 1

1.1.2相图发展简史 2

1.2热力学和相平衡概述 4

1.2.1热力学和相平衡术语 4

1.2.2热力学定律 5

1.2.3混合过程和溶液热力学函数 9

1.3吉布斯相律 13

1.3.1吉布斯的学术生平 13

1.3.2吉布斯相律的推导 16

1.3.3平衡的自由度数 17

1.3.4相变分类及其热力学特征 17

1.3.5自由能曲线与相图 21

第二章 单元系相图 24

2.1单元系相律 24

2.1.1单元系相律 24

2.1.2自由能曲面和曲线 25

2.2单元系相图表示法 26

2.2.1单元系的P-T相图 26

2.2.2水之相图 27

2.2.3氦之低温高压相图 29

2.2.4铁之高压相图 30

2.2.5气体和液体的临界点和熔点 31

2.3单元系相图中的相界 32

2.3.1克劳修斯-克拉珀龙相界方程 32

2.3.2压力对相变温度的影响 32

2.3.3居里点与压力关系 35

第三章 二元系相图 36

3.1二元系概述 36

3.1.1二元系成分的图形表示法 36

3.1.2各种成分表示法之间的换算 36

3.1.3二元系的吉布斯相律与平衡类型 37

3.1.4二元系的P-T-x图和恒温（恒压、成分）相图 37

3.1.5二元系的分类 39

3.2均晶系相图和杠杆定律 40

3.2.1二元均晶系相图的形成 40

3.2.2结线和杠杆定律 42

3.2.3二元均晶系中液固相线的间距 44

3.2.4二元均晶系相图图例 45

3.2.5二元均晶系合金的凝固过程和偏析 49

3.2.6具有极值的二元系相图 50

3.3液态互溶固态不完全互溶系相图 52

3.3.1相分离 52

3.3.2失稳分解 56

3.3.3有序相 57

3.4具有三相平衡的相图 61

3.4.1二元系中三相平衡的分类及其表示法 61

3.4.2二元共晶平衡 62

3.4.3二元偏晶平衡 69

3.4.4二元变晶平衡 72

3.4.5二元共析平衡 73

3.4.6二元包晶平衡 74

3.4.7二元综晶平衡 81

3.4.8二元包析平衡 82

3.4.9相图类型的拓扑变化 83

3.4.10Fe-C系相图 85

3.5形成中间相的相图 88

3.5.1中间相的形成 88

3.5.2中间相的存在区间 91

3.5.3中间相的熔化行为 92

3.5.4高温相和低温相 93

3.5.5含二元中间相相图实例 94

3.6构成二元相图的基本规则 99

3.6.1相区接触规则 99

3.6.2平衡关系规则 99

3.6.3零变平衡规则 101

第四章 三元系相图 102

4.1三元系概述 102

4.1.1三元系组分的图形表示法 102

4.1.2各种成分表示法之间的换算 103

4.1.3三元系的吉布斯相律和平衡类型 103

4.1.4结线和杠杆定律 104

4.1.5三元系表示法 106

4.1.6三元系的类型 107

4.2具有两相平衡的三元系相图 107

4.2.1三元均晶系相图 107

4.2.2具有极小值的三元均晶系相图 110

4.2.3具有极大值的三元均晶系相图 111

4.2.4三元均晶系合金的凝固过程 113

4.2.5Ag-Au-Pd系相图 114

4.3三元系中的三相和四相平衡特点 116

4.3.1三元系中的三相平衡 116

4.3.2三元系中的四相平衡 117

4.4三元系中含三相平衡的相图 118

4.4.1含临界点三相平衡相图 119

4.4.2穿越型三相平衡相图的分类 123

4.4.3共晶-共晶穿越型三相平衡相图 123

4.4.4含极大值共晶-共晶穿越型三相平衡相图 125

4.4.5含极小值共晶-共晶穿越型三相平衡相图 127

4.4.6包晶-包晶穿越型三相平衡相图 128

4.4.7共晶-包晶穿越型三相平衡相图 130

4.4.8穿越型相图合金的冷却结晶过程 132

4.4.9含三相平衡相图的三个图例 134

4.5三元四相共晶平衡 141

4.5.1三元四相共晶平衡的边缘二元系 142

4.5.2三元四相共晶平衡的液相面投影 142

4.5.3三元四相共晶平衡的零变平衡投影 142

4.5.4三元四相共晶平衡的等温截面 143

4.5.5三元四相共晶平衡的垂直截面 144

4.5.6三元四相共晶平衡的反应图 147

4.5.7三元四相共晶平衡的空间表示法 148

4.5.8三元四相共晶合金的结晶过程 149

4.6三元四相包晶平衡 151

4.6.1三元四相包晶平衡的边缘二元系 151

4.6.2三元四相包晶平衡的液相面投影 151

4.6.3三元四相包晶平衡的零变平衡投影 152

4.6.4三元四相包晶平衡的等温截面 152

4.6.5三元四相包晶平衡的垂直截面 154

4.6.6三元四相包晶平衡的反应图 158

4.6.7三元四相包晶平衡的空间表示法 158

4.7三元四相转晶平衡 159

4.7.1三元四相转晶平衡的边缘二元系 159

4.7.2三元四相转晶平衡的液相面投影 159

4.7.3三元四相转晶平衡的零变平衡投影 160

4.7.4三元四相转晶平衡的等温截面 160

4.7.5三元四相转晶平衡的垂直截面 162

4.7.6三元四相转晶平衡的反应图 164

4.7.7三元四相转晶平衡的空间表示法 166

4.7.8三元四相转晶合金的结晶过程 167

4.7.9关于三元四相转晶合金边缘二元系的讨论 168

4.8具有中间相的三元相图 169

4.8.1含二元中间相形成赝二元系的三元相图 169

4.8.2三元系中可能的赝二元系 173

4.8.3含二元中间相不形成赝二元系的三元相图 175

4.8.4含三元中间相的三元相图 179

4.9形成三元系相图的一般规则 182

4.9.1相区接触规则 182

4.9.2相邻相区平衡规则 184

4.9.3单相区延长线规则 186

第五章 四元系、互易三元系和多元系相图 189

5.1四元系概述 189

5.1.1四元系组分的图形表示法 189

5.1.2四元系的吉布斯相律 191

5.1.3四元系中零变平衡的类型 192

5.1.4四元系的表示法 193

5.2互易三元系四角相图 193

5.2.1互易三元系 193

5.2.2硫酸盐和氯化物体系 197

5.2.3Sialon相图 200

5.3四元系和多元系相图图例 206

5.3.1Al-B-C-Si系相图 206

5.3.2Ag-Cu-Zn-Cd系相图 210

5.3.3Fe-C-Cr-V系相图 215

5.3.4相区接触法则 216

5.4关于相图的一般概念 217

5.4.1相图中零变平衡表示法 217

5.4.2两种热力学参量 218

5.4.3关于相图的一般概念 219

5.4.4氧化物体系中几种相图之间的关系 220

5.4.5硫化物和氯化物体系中几种相图之间的关系 223

5.4.6退化相界和零相分界线 223

第六章 相图测定 226

6.1垂直截面的测定 226

6.1.1热分析法 226

6.1.2差热分析和差示扫描量热法 229

6.1.3膨胀法 232

6.1.4退火淬火法 234

6.1.5液态取样法 242

6.2等温截面的测定 243

6.2.1扩散偶法 243

6.2.2退火淬火法 246

第七章 相图计算 250

7.1体系的自由能描述 253

7.1.1组元自由能与温度关系的分析表达式 253

7.1.2组元自由能与压力关系的分析表达式 254

7.1.3二元固溶体余量自由能与成分关系的分析表达式 254

7.1.4三元固溶体余量自由能与成分关系的分析表达式 257

7.1.5四元固溶体余量自由能与成分关系的分析表达式 258

7.1.6自由能的完整分析表达式 259

7.1.7热力学函数的矩阵通式 260

7.1.8三元系的热力学模型描述例 261

7.2相图计算方略 263

7.2.1单一平衡计算原理 263

7.2.2相图的构成 268

7.2.3相图计算程序框图 270

7.3相图的优化 276

7.3.1测量数据的误差方程 276

7.3.2最小二乘法原理 279

7.3.3相图优化程序框图 280

7.4计算相图图例 281

7.4.1Cd-Na系相图 281

7.4.2Ag-Bi-T1系相图 281

第八章 相图应用 287

8.1相图在黑色金属材料中的应用 287

8.1.1Fe-C-Cr三元相图和几种合金钢 287

8.1.2Fe-Cr-Ni三元相图和几种类型的不锈钢 292

8.1.3高速钢相图和热处理 299

8.2相图在有色金属材料中的应用 303

8.2.1Al-Cu-Mg系相图和高强铝合金 303

8.2.2A1-Zn-Mg-Cu系、Al-Mg-Zn/Cu-Mg-Zn系相图和超高强铝合金 310

8.2.3Cu基相图与铜合金 319

8.3相图在粉末冶金中的应用 325

8.3.1液相和固相烧结 325

8.3.2反应烧结和自蔓延合成 345

8.3.3浸渗 346

8.3.4W-Ni-Fe与W-Ni-Cu系三元合金相图和重合金 347

8.3.5W-C-Co系相图和硬质合金 352

8.4相图在电磁材料中的应用 363

8.4.1C在Fe中的溶解度和电工纯铁 364

8.4.2Nd-Fe-B三元系相图和稀土永磁材料 364

8.5相图在焊接材料中的应用 382

8.5.1Ag-Cu-Zn-Cd系相图和焊料 382

8.5.2Au-Pb-Sn系相图和Pb-Sn焊料 384

8.5.3Ag-Cu-Sn系相图和无铅电子钎焊料 390

8.6相图在晶体生长中的应用 398

8.6.1Li20-Nb205赝二元相图的改进和LiNb03单晶 399

8.6.2紫外倍频晶体偏硼酸钡BBO 404

参考文献 414

附录1 符号对照表 431

附录2 Pearson晶体学符号 434

附录3 名词索引 435

附录4 英中名词对照表 443