对成分/工艺-组织-性能的准确理解是金属材料科学与工程领域亟待解决的共性基础难题。对工业界而言，控制固态相变而提升力学性能是经济需求牵引的。对科学界而言，迫切需要精确描述相变，并且认识和理解控制相变的关键过程。依赖相变热力学和相变动力学来获取可靠的、非经验的加工参量，是物理冶金界发展的终极目标。本书总结了金属材料加工成形中涉及的固态相变动力学模型及其方法的演化历史、阶段成果和存在的问题，旨在对固态相变动力学模型与方法进行全面系统地阐述，最终服务于贯通成分 /工艺-组织-性能的共性理论或规律。
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国家自然科学基金委员会, 重点项目, 52130110, 基于相变/变形广义稳定性的金属结构材料设计
目录
序
前言
第1章 概述 1
参考文献 3
第2章 固态相变动力学理论基础 7
2.1 引言 7
2.2 固态相变分类 7
2.3 热力学驱动力和动力学能垒 9
2.3.1 固态相变的热力学驱动力 9
2.3.2 固态相变的动力学能垒 16
2.4 固体中的扩散与应力 17
2.4.1 菲克第一定律 18
2.4.2 菲克第二定律 18
2.4.3 应力场对扩散的影响 19
2.5 形核理论 21
2.5.1 经典均质形核理论 21
2.5.2 均质形核模式 22
2.5.3 非均质形核速率 24
2.6 生长理论 24
2.6.1 界面迁移速率 25
2.6.2 界面控制生长 26
2.6.3 扩散控制生长 26
2.6.4 混合模式生长 28
2.6.5 界面 /扩散控制生长的统一描述 28
2.7 全转变动力学理论 29
2.7.1 科尔莫戈罗夫统计方法 29
2.7.2 Johnson-Mehl-Avrami扩展体积方法 29
2.7.3 KJMA动力学模型的扩展 30
参考文献 32
第3章 等温相变与非等温相变 38
3.1 引言 38
3.2 等动力学理论 38
3.2.1 可加性原理与等动力学 38
3.2.2 等温相变和非等温相变的转换 41
3.3 非等温相变类 KJMA动力学模型 43
3.3.1 路径变量 43
3.3.2 类KJMA动力学模型 44
3.4 相变动力学分析方法 46
3.4.1 直接求解法 46
3.4.2 拟合法 49
参考文献 50
第4章 模块化解析相变模型及方法 53
4.1 引言 53
4.2 模块化解析相变模型 53
4.2.1 模块化解析相变模型推导 54
4.2.2 模块化解析相变模型应用于描述蒙特卡罗模拟 56
4.3 模块化解析相变模型与类KJMA模型的对比 62
4.4 基于模块化解析相变模型的等温相变-等时相变 64
4.4.1 模块化解析相变模型与可加性原理的相容性 64
4.4.2 立足于模块化解析相变模型的TTT-CHT互转变 65
4.5 模块化解析相变模型拟合参数确定法 73
4.6 基于模块化解析相变模型的动力学分析方法 74
4.6.1 等温过程转变分数分析 74
4.6.2 等加热速率转变分数分析 77
4.6.3 获取形核和生长激活能的方法 79
4.6.4 获取碰撞模型的方法 81
4.7 转变速率最大值分析法 84
4.7.1 等温相变分析法 85
4.7.2 等加热速率相变分析法 88
4.7.3 动力学分析方法 89
4.7.4 模型应用 90
参考文献 94
第5章 模块化解析相变模型的扩展 96
5.1 引言 96
5.2 和积转化模型的扩展 97
5.2.1 两机制基本模型 97
5.2.2 多机制同步模型 101
5.2.3 多机制非同步相变动力学模型 105
5.2.4 模型应用 115
5.3 精确处理温度积分及初始温度的相变模型 118
5.3.1 基本模型 118
5.3.2 模型误差评估 122
5.3.3 模型应用于Ti50Cu42Ni8非晶合金的晶化 127
5.4 各向异性效应下的固态相变模型 130
5.4.1 随机取向各向异性颗粒的阻碍效应 130
5.4.2 各向异性的统计学原理 132
5.4.3 无穷多次阻碍下的模型推导 133
5.4.4 1 次阻碍下的模型推导 136
5.4.5 k次阻碍下的模型推导 136
5.4.6 模型展示 138
5.5 考虑热力学驱动力的模块化解析相变模型 141
5.5.1 考虑化学驱动力的模块化解析相变模型 142
5.5.2 考虑化学驱动力的模块化解析相变模型应用 145
5.5.3 考虑多种热力学驱动力的模块化解析相变模型 148
5.5.4 考虑多种热力学驱动力的模块化解析相变模型应用 152
5.6 基于VFT关系的固态相变动力学模型 156
5.6.1 转变分数演化模型 158
5.6.2 转变速率模型 159
5.6.3 动力学分析方法 162
5.6.4 模型应用于Zr55Cu30Al10Ni5的块体非晶晶化 164
参考文献 167
第6章 扩散型固态相变解析模型 177
6.1 引言 177
6.2 扩展等动力学的可加性原理 178
6.2.1 经典可加性原理的限制 178
6.2.2 可加性的概念及其扩展 179
6.2.3 模型计算及分析 183
6.3 各向异性生长和软碰撞 186
6.3.1 各向异性颗粒的扩散控制生长理论 187
6.3.2 溶质场重叠及软碰撞理论 190
6.3.3 平均生长尺寸与转变分数 192
6.3.4 模型数值计算与分析 194
6.3.5 模型应用 196
6.4 转变错配弹塑性调节 197
6.4.1 转变错配应变及问题分析 198
6.4.2 转变错配应变的弹塑性理论 204
6.4.3 相界面迁移的速率与驱动力 211
6.4.4 应力作用下的混合模式生长 213
6.4.5 全转变动力学模型 216
6.4.6 模型计算与讨论 217
6.4.7 模型应用 227
6.5 沉淀相析出动力学模型 231
6.5.1 形核及生长模型 231
6.5.2 等温析出模型 233
6.5.3 模型描述及参数确定 237
6.5.4 模型应用 240
6.5.5 扩散激活能的确定 243
6.6 第二相溶解动力学模型 248
6.6.1 建立溶解动力学模型 249
6.6.2 同时间相关的转变参数 255
6.6.3 模型验证与应用 259
参考文献 263
第7章 存在问题及展望 270
7.1 存在问题 270
7.1.1 热-动力学的提出 270
7.1.2 热-动力学的问题 271
7.2 展望 272参考文献 274
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