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第一章 相变概述 1

1.1 引言 1

1.2 相变的分类 2

1.2.1 按热力学分类 2

1.2.2 按相变方式分类 5

1.2.3 按原子迁动特征分类 6

1.2.4 常见一级固态相变的简明分类 8

1.3 相变的一般特征 9

1.3.1 相变的发生 9

1.3.2 形核 13

1.3.3 新相长大 17

1.3.4 相界面 24

1.3.5 新相与母相的晶体学关系 30

1.4 相变研究的展望 35

参考文献 37

第二章 相变热力学 43

2.1 新相的形成和相变驱动力 44

2.1.1 新相的形成 44

2.1.2 形核能垒 46

2.2 马氏体相变热力学 48

2.2.1 马氏体相变的一般特征 48

2.2.2 铁基合金马氏体相变热力学 50

2.2.3 陶瓷和有色合金中的马氏体相变热力学 51

2.3 凝固与熔化 52

2.3.1 相线和分配系数 52

2.3.2 固体表面曲率对熔点的影响 53

2.3.3 压力对凝固的影响 54

2.4 无序-有序转变热力学 55

2.4.1 原子配置的有序化 55

2.4.2 长程有序的B-W-G模型在CuAu合金中的应用 56

2.4.3 平衡有序度的不连续变化 58

2.5 失稳分解——Spinodal分解热力学 60

2.5.1 二元Spinodal分解的热力学条件 60

2.5.2 Cahn-Hilliard方程及其求解 62

2.5.3 Spinodal分解的实验研究 64

2.6 脱溶分解热力学 66

2.6.1 脱溶时成分起伏和沉淀相形核 66

2.6.2 脱溶驱动力计算 67

2.7 珠光体转变（共析分解）热力学 69

2.7.1 共析相变的有效驱动力 69

2.7.2 珠光体转变的速度公式（界面扩散＋界面迁移模型） 70

参考文献 73

第三章 相变动力学 75

3.1 形核理论 76

3.1.1 经典形核理论 76

3.1.2 稳态形核率和与时间相关的形核率 88

3.1.3 Cahn-Hilliard非经典形核理论 96

3.1.4 界面能及新相核心的形状 101

3.2 新相长大动力学 108

3.2.1 Fick扩散定理 110

3.2.2 扩散控制新相长大速度 111

3.2.3 片状相和针状相长大的Zener-Hillert理论 119

3.2.4 片状铁素体台阶长大理论 124

3.2.5 三元系扩散控制新相长大 125

3.3 相变总体动力学 135

参考文献 140

第四章 相变晶体学 145

4.1 概述 145

4.1.1 母相与新相的位向关系 146

4.1.2 新相的形貌 147

4.2 沉淀相变晶体学分析 149

4.2.1 O点阵理论及其应用 150

4.2.2 其他fcc/bcc体系沉淀相变晶体学模型 171

4.3 马氏体相变晶体学表象理论 179

4.4 位向关系的变体及生成相晶粒间的位向差 182

参考文献 186

第五章 凝固理论 191

5.1 一般凝固理论 191

5.1.1 晶体形核的基本理论 191

5.1.2 固-液相界面结构与晶体长大 195

5.1.3 凝固过程的溶质再分配 198

5.1.4 凝固过程固-液界面熔体的过冷状态 207

5.1.5 界面稳定性与晶体形态 210

5.2 多相合金的凝固 214

5.2.1 共晶合金的凝固 215

5.2.2 偏晶合金的凝固 217

5.2.3 包晶合金的凝固 219

5.3 现代凝固理论及铸造组织 220

5.3.1 铸件凝固组织的形成 220

5.3.2 铸件组织的控制 221

5.3.3 铸件中的缺陷 225

5.3.4 快速凝固 241

参考文献 244

第六章 熔化与过热 247

6.1 引言 247

6.2 熔化理论与过热极限 249

6.2.1 Lindemann熔化准则 249

6.2.2 力学不稳定性（Born）判据 249

6.2.3 热弹性失稳判据 250

6.2.4 缺陷熔化理论 250

6.2.5 过热极限 252

6.2.6 不同熔化理论之间的联系 255

6.3 表面熔化 257

6.3.1 实验观察 257

6.3.2 表面熔化的唯象理论 258

6.3.3 晶体缺陷处的预熔化 261

6.4 小粒子的熔化行为 263

6.4.1 小粒子熔化的实验研究 263

6.4.2 小粒子熔化的模型 265

6.4.3 粒子形状对熔化的影响 268

6.4.4 表面包覆对小粒子熔化的影响 269

6.4.5 小粒子熔化焓与尺寸的关系 270

6.4.6 团簇的熔化 272

6.5 镶嵌粒子的过热 275

6.5.1 界面结构对镶嵌粒子过热的影响 275

6.5.2 过热粒子熔化过程的观察 279

6.5.3 镶嵌粒子过热的解释 282

6.5.4 压力导致的过热现象 284

6.5.5 过热粒子的物理性能 285

6.6 薄膜的过热 286

6.7 结语与展望 290

参考文献 291

第七章 扩散型相变 295

7.1 沉淀相变的基本理论 296

7.1.1 沉淀过程的相变驱动力 296

7.1.2 沉淀相的应变能和核胚形貌 303

7.1.3 沉淀相粗化 310

7.2 沉淀相变实例 312

7.3 共析相变 322

7.3.1 珠光体的形核和长大 323

7.3.2 合金成分对钢中珠光体相变的影响 331

7.3.3 纤维沉淀和相间沉淀 333

7.4 块状相变 335

7.4.1 块状相变的特征 336

7.4.2 块状相变的热力学和动力学 338

7.4.3 存在块状相变的相图和合金 340

7.5 有序相变 342

参考文献 346

第八章 马氏体相变 349

8.1 马氏体相变的定义和分类 349

8.1.1 马氏体相变的定义 349

8.1.2 马氏体相变的分类 352

8.2 马氏体相变驱动力 354

8.2.1 马氏体相变的热力学条件 354

8.2.2 铁碳合金 355

8.2.3 Fe-X-（C）系 359

8.2.4 铜基合金 361

8.3 马氏体相变动力学 363

8.3.1 马氏体相变动力学特征 363

8.3.2 变温马氏体相变动力学方程 363

8.3.3 等温相变动力学 364

8.4 马氏体相变晶体学 365

8.4.1 马氏体相变晶体学经典模型 365

8.4.2 马氏体相变晶体学基础 368

8.4.3 马氏体相变晶体学的表象理论 373

8.5 马氏体形核和马氏预相变 382

8.5.1 马氏体形核理论 382

8.5.2 马氏体预相变现象的实验研究 406

参考文献 419

第九章 二级相变 425

9.1 二级相变的特征 425

9.1.1 二级相变的特性 425

9.1.2 二级相变中的Ehrenfest方程 426

9.1.3 液氦的λ相变 427

9.2 铜基合金中的二级有序相变 428

9.2.1 铜基合金中的晶体结构 428

9.2.2 铜基合金的有序转变 429

9.3 铁电相变 431

9.3.1 铁电相变中的一级和二级相变 431

9.3.2 铁电相变的Laudau理论 433

9.4 超导相变 435

9.4.1 超导相变与Ginzburg-Laudau理论 435

9.4.2 高温超导的晶体结构特征 439

9.4.3 Y1Ba2Cu3O7-x超导性和一级相变 440

9.4.4 元素替换对Y1Ba2Cu3O7-x超导性的影响 443

9.4.5 其他晶体结构的YBaCuO超导相 444

9.5 一级马氏体相变与二级反铁磁相变的耦合 447

9.5.1 反铁磁性金属和合金的分类 447

9.5.2 γMn基合金的反铁磁转变与fcc→fct马氏体相变 449

9.5.3 γMn基合金的反铁磁转变软模 452

9.5.4 γMn基合金的相变耦合对合金材料性能的影响 454

参考文献 456

第十章 非晶晶化转变和纳米材料相变 459

10.1 非晶晶化的热力学 461

10.2 非晶晶化的形核理论 469

10.2.1 形核吉布斯自由能 469

10.2.2 稳态的形核率 469

10.2.3 与时间相关的形核率 471

10.3 非晶晶化动力学的热分析理论 475

10.3.1 基本理论 475

10.3.2 等温过程分析 476

10.3.3 匀速加热过程分析 478

10.4 纳米材料的结构特征 482

10.5 纳米晶体的熔化 485

10.6 纳米晶体中同素异构转变理论 487

10.7 纳米晶体中的扩散型相变理论 492

10.8 纳米晶体中的均匀形核能垒 495

参考文献 499

第十一章 近代相变理论 511

11.1 Landau理论与结构相变 512

11.1.1 Laudau二级相变理论 512

11.1.2 Laudau理论与一级相变 516

11.1.3 Laudau理论与热力学 519

11.1.4 Ginzburg-Laudau理论 521

11.1.5 Laudau理论的应用实例 522

11.2 马氏体相变的孤立子理论 528

11.2.1 孤立子的基本理论和性质 528

11.2.2 相变中的孤立波和孤立子 533

11.3 相场理论 544

11.3.1 描述相场的动力学方程 544

11.3.2 相场理论的应用 547

11.4 群论与相变 555

11.4.1 群的基本概念 555

11.4.2 晶体点群与空间群 559

11.4.3 群的表示和特征标表 564

11.4.4 群论在相变中的应用 566

参考文献 571