Nguyên Tắc Kim Loại Học Vật Lý - Tái Bản Thứ Tư

Chuyên khảo phân tích Physical metallurgy principles 4th ed, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

Trường đại học

Cengage Learning

Chuyên ngành

Physical Metallurgy

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

textbook

2009

769
2
0

Phí lưu trữ

135 Point

Mục lục chi tiết

LỜI ĐỀ TẶNG

LỜI NÓI ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: CẤU TRÚC CỦA KIM LOẠI

1.1. Cấu trúc của kim loại

1.3. Cấu trúc lập phương tâm khối (BCC)

1.4. Số phối trí của mạng tinh thể lập phương tâm khối

1.5. Mạng tinh thể lập phương tâm diện (FCC)

1.6. Ô mạng cơ sở của mạng lục giác xếp chặt (HCP)

1.7. So sánh cấu trúc lập phương tâm diện và lục giác xếp chặt

1.8. Số phối trí của các hệ xếp chặt nhất

1.10. Cấu trúc định hướng hoặc các hướng ưu tiên

1.12. Cấu trúc tinh thể của các nguyên tố kim loại

1.13. Phép chiếu lập thể

1.14. Các phương nằm trong một mặt phẳng

1.15. Các mặt phẳng của một vùng tử (Zone)

1.16. Lưới Wulff

1.18. Tam giác lập thể chuẩn cho tinh thể lập phương

1.19. Bài tập

1.20. Tài liệu tham khảo

2. CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG

2.1. Định luật Bragg

2.3. Phương pháp tinh thể quay

2.4. Phương pháp bột hoặc Debye-Scherrer

2.5. Máy nhiễu xạ tia X

2.6. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

2.7. Tương tác giữa các electron trong chùm electron và mẫu kim loại

2.11. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

2.13. Kích thước phần tử ảnh

2.14. Độ sâu tiêu cự

2.15. Vi phân tích mẫu vật

2.16. Vi phân tích tia X bằng đầu dò điện tử (EPMA)

2.17. Tia X đặc trưng

2.18. Quang phổ điện tử Auger (AES)

2.19. Kính hiển vi điện tử truyền qua quét (STEM)

2.20. Bài tập

2.21. Tài liệu tham khảo

3. CHƯƠNG 3: LIÊN KẾT TINH THỂ

3.1. Nội năng của tinh thể

3.3. Lý thuyết Born về tinh thể ion

3.4. Tinh thể Van der Waals

3.8. Năng lượng mạng của chất rắn khí hiếm

3.9. Tần số Debye

3.10. Năng lượng điểm không

3.11. Các số hạng lưỡng cực - tứ cực và tứ cực - tứ cực

3.13. Các hoàn thiện cho lý thuyết Born về tinh thể ion

3.14. Liên kết cộng hóa trị và liên kết kim loại

3.15. Bài tập

3.16. Tài liệu tham khảo

4. CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ LỆCH MẠNG

4.1. Sự khác biệt giữa giới hạn chảy lý thuyết và thực nghiệm của tinh thể

4.3. Vectơ Burgers

4.4. Ký hiệu vectơ cho lệch mạng

4.5. Lệch mạng trong mạng lập phương tâm diện

4.6. Lỗi xếp chồng nội tại và ngoại lai trong kim loại lập phương tâm diện

4.7. Lệch mạng mở rộng trong kim loại lục giác

4.8. Sự leo của lệch mạng biên

4.10. Trường ứng suất của lệch mạng xoắn

4.11. Trường ứng suất của lệch mạng biên

4.12. Lực tác dụng lên lệch mạng

4.13. Năng lượng biến dạng của lệch mạng xoắn

4.14. Năng lượng biến dạng của lệch mạng biên

4.15. Bài tập

4.16. Tài liệu tham khảo

5. CHƯƠNG 5: LỆCH MẠNG VÀ BIẾN DẠNG DẺO

5.1. Nguồn Frank-Read

5.2. Sự mầm hóa lệch mạng

5.5. Mặt trượt và phương trượt

5.7. Ứng suất cắt tới hạn

5.8. Trượt trên các hệ trượt tương đương

5.9. Mật độ lệch mạng

5.10. Các hệ trượt trong các dạng tinh thể khác nhau

5.13. Trượt ngang kép

5.14. Lệch mạng mở rộng và trượt ngang

5.15. Sự quay cấu trúc tinh thể trong quá trình biến dạng kéo và nén

5.16. Ký hiệu cho các hệ trượt trong biến dạng tinh thể FCC

5.19. Mối quan hệ giữa mật độ lệch mạng và ứng suất

5.21. Phương trình Orowan

5.22. Bài tập

5.23. Tài liệu tham khảo

6. CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ CỦA BIÊN GIỚI HẠT

6.2. Mô hình lệch mạng của biên giới hạt góc nhỏ

6.3. Năm bậc tự do của biên giới hạt

6.4. Trường ứng suất của biên giới hạt

6.5. Năng lượng biên giới hạt

6.6. Cấu trúc lệch mạng năng lượng thấp (LEDS)

6.8. Sức căng bề mặt của biên giới hạt

6.9. Biên giới giữa các tinh thể pha khác nhau

6.10. Kích thước hạt

6.11. Ảnh hưởng của biên giới hạt đến tính chất cơ học: Mối quan hệ Hall-Petch

6.12. Hiệu ứng kích thước hạt trong vật liệu nano tinh thể

6.13. Biên giới vị trí trùng khớp

6.14. Mật độ các vị trí trùng khớp

6.15. Các hệ thức Ranganathan

6.16. Các ví dụ liên quan đến biên giới xoắn

6.17. Biên giới nghiêng

6.18. Bài tập

6.19. Tài liệu tham khảo

7. CHƯƠNG 7: NÚT TRỐNG

7.1. Hành vi nhiệt của kim loại

7.5. Năng lượng tự do Gibbs

7.6. Định nghĩa cơ học thống kê của Entropy

7.9. Nguyên tử xen kẽ và nút trống đôi

7.10. Bài tập

7.11. Tài liệu tham khảo

8. CHƯƠNG 8: Ủ KIM LOẠI

8.1. Năng lượng tích lũy của gia công nguội

8.2. Mối quan hệ giữa năng lượng tự do và năng lượng biến dạng

8.3. Sự giải phóng năng lượng tích lũy

8.5. Hồi phục trong đơn tinh thể

8.7. Chuyển động lệch mạng trong quá trình đa giác hóa

8.8. Các quá trình hồi phục ở nhiệt độ cao và thấp

8.10. Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến quá trình tái kết tinh

8.12. Ảnh hưởng của biến dạng đến quá trình tái kết tinh

8.13. Tốc độ tạo mầm và tốc độ phát triển mầm

8.14. Sự hình thành mầm

8.15. Động lực cho quá trình tái kết tinh

8.16. Kích thước hạt sau tái kết tinh

8.17. Các biến số khác trong quá trình tái kết tinh

8.18. Độ tinh khiết của kim loại

8.19. Kích thước hạt ban đầu

8.22. Những thay đổi không gian ba chiều trong hình học hạt

8.23. Quy luật phát triển hạt

8.24. Nguyên tử tạp chất trong dung dịch rắn

8.25. Tạp chất ở dạng thể lẫn

8.26. Hiệu ứng bề mặt tự do

8.27. Kích thước hạt giới hạn

8.30. Sự dịch chuyển biên giới hạt do biến dạng gây ra

8.31. Bài tập

8.32. Tài liệu tham khảo

9. CHƯƠNG 9: DUNG DỊCH RẮN

9.3. Dung dịch rắn xen kẽ

9.4. Độ hòa tan của carbon trong sắt lập phương tâm khối

9.5. Dung dịch rắn thay thế và các quy tắc Hume-Rothery

9.6. Tương tác giữa lệch mạng và các nguyên tử chất tan

9.8. Sự hình thành đám mây lệch mạng

9.9. Đánh giá tham số A

9.10. Lực cản của đám mây lên các lệch mạng chuyển động

9.11. Điểm chảy sắc nét và các dải Lüders

9.12. Lý thuyết về điểm chảy sắc nét

9.14. Lý thuyết Cottrell-Bilby về hóa già do biến dạng

9.15. Hóa già do biến dạng động

9.16. Bài tập

9.17. Tài liệu tham khảo

10. CHƯƠNG 10: CÁC PHA

10.1. Các định nghĩa cơ bản

10.2. Bản chất vật lý của hỗn hợp pha

10.3. Nhiệt động lực học dung dịch

10.4. Cân bằng giữa hai pha

10.5. Số pha trong một hệ hợp kim

10.6. Hệ hai cấu tử chứa hai pha

10.7. Xác định bằng đồ thị năng lượng tự do mol riêng phần

10.8. Hệ hai cấu tử có ba pha cân bằng

10.9. Quy tắc pha

10.10. Hệ ba cấu tử

10.11. Bài tập

10.12. Tài liệu tham khảo

11. CHƯƠNG 11: GIẢN ĐỒ PHA HAI CẤU TỬ

11.2. Hệ hợp kim đồng hình

11.3. Quy tắc đòn bẩy

11.4. Nung nóng hoặc làm nguội cân bằng của hợp kim đồng hình

11.5. Hệ hợp kim đồng hình từ góc độ năng lượng tự do

11.6. Các điểm cực đại và cực tiểu

11.10. Vi cấu trúc của các hệ cùng tinh (Eutectic)

11.11. Chuyển biến bao tinh (Peritectic)

11.13. Các phản ứng ba pha khác

11.15. Giản đồ pha Đồng - Kẽm

11.16. Giản đồ pha ba cấu tử

11.17. Bài tập

11.18. Tài liệu tham khảo

12. CHƯƠNG 12: KHUẾCH TÁN TRONG DUNG DỊCH RẮN THAY THẾ

12.1. Khuếch tán trong dung dịch lý tưởng

12.2. Hiệu ứng Kirkendall

12.5. Định luật II Fick

12.6. Phương pháp Matano

12.7. Xác định hệ số khuếch tán nội tại

12.8. Tự khuếch tán trong kim loại nguyên chất

12.9. Sự phụ thuộc nhiệt độ của hệ số khuếch tán

12.10. Khuếch tán hóa học ở nồng độ chất tan thấp

12.11. Nghiên cứu khuếch tán hóa học bằng đồng vị phóng xạ

12.12. Khuếch tán dọc theo biên giới hạt và bề mặt tự do

12.13. Định luật I Fick theo độ linh động và lực hiệu dụng

12.14. Khuếch tán trong các hệ hợp kim không đồng hình

12.15. Bài tập

12.16. Tài liệu tham khảo

13. CHƯƠNG 13: KHUẾCH TÁN XEN KẼ

13.1. Đo hệ số khuếch tán xen kẽ

13.2. Hiệu ứng Snoek

13.3. Xác định thực nghiệm thời gian hồi phục

13.5. Các phép đo phi đàn hồi ở biến dạng không đổi

13.6. Bài tập

13.7. Tài liệu tham khảo

14. CHƯƠNG 14: SỰ ĐÔNG ĐẶC CỦA KIM LOẠI

14.1. Pha lỏng

14.4. Sự phát triển tinh thể từ pha lỏng

14.5. Nhiệt nóng chảy và nhiệt hóa hơi

14.6. Bản chất của mặt phân cách lỏng - rắn

14.9. Sự đông đặc giao diện ổn định

14.10. Phát triển nhánh cây trong kim loại nguyên chất

14.11. Sự đông đặc trong hợp kim với giao diện phẳng

14.12. Phương trình Scheil

14.13. Sự đông đặc nhánh cây trong hợp kim

14.14. Sự đông đặc của thỏi đúc

14.15. Kích thước hạt của vật đúc

14.20. Sự đông đặc cùng tinh (Eutectic)

14.21. Bài tập

14.22. Tài liệu tham khảo

15. CHƯƠNG 15: ĐỘNG HỌC TẠO MẦM VÀ PHÁT TRIỂN

15.1. Tạo mầm chất lỏng từ pha hơi

15.2. Lý thuyết Becker-Döring

15.4. Các phản ứng trạng thái rắn

15.7. Sự phát triển bị kiểm soát bởi khuếch tán

15.8. Sự can thiệp của các hạt kết tủa đang phát triển

15.9. Sự phát triển bị kiểm soát bởi giao diện

15.10. Các chuyển biến xảy ra khi nung nóng

15.11. Sự hòa tan của pha kết tủa

15.12. Bài tập

15.13. Tài liệu tham khảo

16. CHƯƠNG 16: HÓA BỀN TIẾT PHA

16.1. Ý nghĩa của đường hòa tan giới hạn (Solvus)

16.2. Xử lý nhiệt luyện hòa tan

16.3. Xử lý hóa già

16.4. Sự phát triển của các pha tiết

16.5. Hóa già hợp kim Al-Cu ở nhiệt độ trên 100°C (373 K)

16.6. Trình tự tiết pha trong các hợp kim nhôm khác

16.7. Tạo mầm đồng thể so với tạo mầm dị thể của pha tiết

16.9. Các lý thuyết về hóa bền

16.10. Các yếu tố bổ sung trong hóa bền tiết pha

16.11. Bài tập

16.12. Tài liệu tham khảo

17. CHƯƠNG 17: SONG TINH BIẾN DẠNG VÀ PHẢN ỨNG MARTENSITE

17.2. Lý thuyết tinh thể học hình thức về song tinh

17.5. Sự tương thích biến dạng trượt song tinh

17.6. Ý nghĩa của song tinh trong biến dạng dẻo

17.7. Ảnh hưởng của song tinh lên đường cong ứng suất - biến dạng của mạng lập phương tâm diện

17.9. Biến dạng Bain

17.10. Chuyển biến Martensite trong hợp kim Indium - Thallium

17.11. Tính thuận nghịch của chuyển biến Martensite

17.13. Lý thuyết hiện tượng học tinh thể về sự hình thành Martensite

17.14. Bản chất vô tỷ của mặt thói quen (Habit Plane)

17.15. Chuyển biến Martensite trong hệ Sắt - Niken

17.16. Sự hình thành Martensite đẳng nhiệt

17.18. Tạo mầm các phiến Martensite

17.19. Phát triển các phiến Martensite

17.20. Ảnh hưởng của ứng suất

17.21. Ảnh hưởng của biến dạng dẻo

17.22. Chuyển biến Martensite nhiệt đàn hồi

17.23. Biến dạng đàn hồi của các hợp kim nhiệt đàn hồi

17.24. Martensite do ứng suất sinh ra (SIM)

17.25. Hiệu ứng nhớ hình

17.26. Bài tập

17.27. Tài liệu tham khảo

18. CHƯƠNG 18: HỆ HỢP KIM SẮT - CARBON

18.1. Giản đồ pha Sắt - Carbon

18.2. Các chuyển biến trước cùng tích của Austenite

18.3. Chuyển biến từ Austenite thành Pearlite

18.4. Sự phát triển của Pearlite

18.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chuyển biến Pearlite

18.6. Sự phát triển tốc độ cưỡng bức của Pearlite

18.7. Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến sự phát triển của Pearlite

18.8. Tốc độ tạo mầm Pearlite

18.9. Đường cong Chuyển biến - Thời gian - Nhiệt độ (TTT)

18.10. Phản ứng Bainite

18.11. Giản đồ T-T-T hoàn chỉnh của thép cùng tích

18.12. Thép trước cùng tích làm nguội chậm

18.13. Thép sau cùng tích làm nguội chậm

18.14. Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt cho thép không cùng tích

18.15. Bài tập

18.16. Tài liệu tham khảo

19. CHƯƠNG 19: SỰ TÔI CỨNG THÉP

19.1. Chuyển biến khi làm nguội liên tục (CCT)

19.3. Các biến số quyết định độ thấm tôi của thép

19.4. Kích thước hạt Austenite

19.5. Ảnh hưởng của kích thước hạt Austenite đến độ thấm tôi

19.6. Ảnh hưởng của hàm lượng carbon đến độ thấm tôi

19.7. Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến độ thấm tôi

19.8. Ý nghĩa của độ thấm tôi

19.9. Chuyển biến Martensite trong thép

19.10. Độ cứng của Martensite Sắt - Carbon

19.11. Những thay đổi kích thước liên quan đến chuyển biến Martensite

19.14. Ram thép carbon thấp

19.16. Ảnh hưởng của ram đến các tính chất vật lý

19.17. Mối quan hệ tương hỗ giữa thời gian và nhiệt độ trong ram thép

19.18. Hóa cứng thứ cấp

19.19. Bài tập

19.20. Tài liệu tham khảo

20. CHƯƠNG 20: CÁC HỆ HỢP KIM MÀU CHỌN LỌC

20.1. Đồng sạch thương phẩm

20.4. Các hợp kim đồng khác

20.6. Hợp kim Nhôm - Liti

20.8. Phân loại hợp kim Titan

20.9. Các hợp kim Alpha

20.10. Các hợp kim Beta

20.11. Các hợp kim Alpha-Beta

20.13. Độ bền dão

20.14. Bài tập

20.15. Tài liệu tham khảo

21. CHƯƠNG 21: SỰ PHÁ HỦY CỦA KIM LOẠI

21.1. Phá hủy do trượt dễ dàng

21.2. Đứt do thắt cổ chai (Đa trượt)

21.3. Ảnh hưởng của song tinh

21.5. Sự tạo mầm vết nứt tách vỡ

21.6. Sự phát triển vết nứt tách vỡ

21.7. Ảnh hưởng của biên giới hạt

21.8. Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất

21.10. Gãy giòn liên hạt

21.13. Đặc điểm vĩ mô của phá hủy mỏi

21.14. Thử nghiệm mỏi bằng dầm quay

21.15. Các tham số ứng suất xoay chiều

21.16. Các khía cạnh vi mô của phá hủy mỏi

21.17. Sự phát triển vết nứt mỏi

21.18. Ảnh hưởng của các thể lẫn phi kim

21.19. Ảnh hưởng của vi cấu trúc thép đến hiện tượng mỏi

21.20. Mỏi chu kỳ thấp

21.21. Phương trình Coffin-Manson

21.22. Một số khía cạnh thực tế của hiện tượng mỏi

21.23. Bài tập

21.24. Tài liệu tham khảo

PHỤ LỤC

A Góc giữa các mặt phẳng tinh thể trong hệ lập phương (Đơn vị độ)

B Góc giữa các mặt phẳng tinh thể cho các nguyên tố lục giác

C Chỉ số của các mặt phẳng phản xạ cho cấu trúc lập phương

D Các hệ số chuyển đổi và hằng số

E Các yếu tố song tinh của một số dạng song tinh quan trọng

F Các giá trị chọn lọc của năng lượng lỗi xếp chồng nội tại gI, năng lượng biên giới song tinh gT, năng lượng biên giới hạt gG và năng lượng bề mặt tinh thể - hơi g cho các vật liệu khác nhau tính theo ergs/cm2

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU QUAN TRỌNG

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ CÁI HY LẠP

CHỈ MỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nguyên Tắc Kim Loại Học Vật Lý

Nguyên tắc kim loại học vật lý là một lĩnh vực quan trọng trong nghiên cứu và ứng dụng vật liệu kim loại. Tái bản thứ tư của tài liệu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về cấu trúc, tính chất và ứng dụng của kim loại. Nội dung được tổ chức một cách hệ thống, giúp người đọc dễ dàng tiếp cận và hiểu rõ hơn về các khái niệm cơ bản trong kim loại học.

1.1. Khái niệm cơ bản về Nguyên Tắc Kim Loại Học

Nguyên tắc kim loại học vật lý bao gồm các khái niệm như cấu trúc tinh thể, tính chất vật lý của kim loại và các phương pháp nghiên cứu. Những khái niệm này là nền tảng cho việc hiểu rõ hơn về hành vi của kim loại trong các điều kiện khác nhau.

1.2. Lịch sử phát triển của Nguyên Tắc Kim Loại Học

Lịch sử phát triển của kim loại học vật lý bắt đầu từ những nghiên cứu ban đầu về cấu trúc kim loại cho đến những tiến bộ hiện đại trong công nghệ vật liệu. Những nghiên cứu này đã đóng góp vào việc cải thiện tính chất và ứng dụng của kim loại trong công nghiệp.

II. Thách thức trong nghiên cứu Nguyên Tắc Kim Loại Học Vật Lý

Nghiên cứu về nguyên tắc kim loại học vật lý đối mặt với nhiều thách thức, từ việc hiểu rõ cấu trúc tinh thể đến việc phát triển các phương pháp phân tích hiện đại. Những thách thức này không chỉ ảnh hưởng đến lý thuyết mà còn đến ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp.

2.1. Vấn đề về cấu trúc tinh thể

Cấu trúc tinh thể của kim loại có ảnh hưởng lớn đến tính chất vật lý của chúng. Việc nghiên cứu và phân tích cấu trúc này là một thách thức lớn, đặc biệt trong việc xác định các đặc tính như độ bền và độ dẻo.

2.2. Khó khăn trong việc ứng dụng lý thuyết vào thực tiễn

Mặc dù lý thuyết về kim loại học đã phát triển mạnh mẽ, việc áp dụng chúng vào thực tiễn vẫn gặp nhiều khó khăn. Các yếu tố như điều kiện môi trường và quy trình sản xuất có thể ảnh hưởng đến tính chất của kim loại.

III. Phương pháp nghiên cứu trong Nguyên Tắc Kim Loại Học Vật Lý

Để nghiên cứu hiệu quả về nguyên tắc kim loại học vật lý, nhiều phương pháp đã được phát triển. Những phương pháp này không chỉ giúp phân tích cấu trúc mà còn đánh giá tính chất của kim loại trong các điều kiện khác nhau.

3.1. Phương pháp phân tích cấu trúc tinh thể

Các phương pháp như X-ray diffraction (XRD) và electron microscopy được sử dụng để phân tích cấu trúc tinh thể của kim loại. Những phương pháp này cho phép xác định chính xác cấu trúc và các đặc tính liên quan.

3.2. Phương pháp nghiên cứu tính chất vật lý

Nghiên cứu tính chất vật lý của kim loại thường sử dụng các phương pháp như đo độ bền, độ dẻo và độ dẫn điện. Những thông tin này rất quan trọng trong việc đánh giá khả năng ứng dụng của kim loại trong công nghiệp.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Nguyên Tắc Kim Loại Học Vật Lý

Nguyên tắc kim loại học vật lý có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, từ sản xuất đến chế tạo thiết bị. Những ứng dụng này không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất.

4.1. Ứng dụng trong ngành công nghiệp chế tạo

Trong ngành công nghiệp chế tạo, nguyên tắc kim loại học được áp dụng để phát triển các vật liệu mới với tính chất ưu việt. Điều này giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của sản phẩm.

4.2. Ứng dụng trong công nghệ nano

Công nghệ nano đang mở ra nhiều cơ hội mới cho nghiên cứu kim loại học. Việc áp dụng nguyên tắc kim loại học vào công nghệ nano giúp phát triển các vật liệu với tính chất đặc biệt, phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác nhau.

V. Kết luận và tương lai của Nguyên Tắc Kim Loại Học Vật Lý

Nguyên tắc kim loại học vật lý là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng với nhiều tiềm năng phát triển trong tương lai. Những tiến bộ trong công nghệ và phương pháp nghiên cứu sẽ tiếp tục mở rộng hiểu biết về kim loại và ứng dụng của chúng.

5.1. Tương lai của nghiên cứu kim loại học

Nghiên cứu kim loại học sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ hiện đại. Những nghiên cứu mới sẽ giúp khám phá thêm nhiều tính chất và ứng dụng của kim loại.

5.2. Tác động của công nghệ đến kim loại học

Công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và máy học sẽ có tác động lớn đến nghiên cứu kim loại học. Những công nghệ này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình nghiên cứu và phát triển vật liệu mới.

Tóm tắt và mô tả trên trang này được tạo với sự hỗ trợ của AI. Nếu bạn thấy nội dung không chính xác hoặc có vấn đề, vui lòng Báo lỗi nội dung.

15/07/2025
Physical metallurgy principles 4th ed

Trích đoạn nội dung tài liệu

Physical Metallurgy Principles This page intentionally left blank Fourth Edition Physical Metallurgy Principles Reza Abbaschian Lara Abbaschian Robert E. Reed-Hill Australia • Brazil • Japan • Korea • Mexico • Singapore • Spain • United Kingdom • United States 00FM.qxd 11/6/08 3:28 PM Page iv Physical Metallurgy Principles, Fourth Edition © 2009, 1994 Cengage Learning Reza Abbaschian, Lara Abbaschian, ALL RIGHTS RESERVED. No part of this work covered by the copyright Robert E. Reed-Hill herein may be reproduced, transmitted, stored, or used in any form or by any means—graphic, electronic, or mechanical, including but not limited to Director, Global Engineering Program: photocopying, recording, scanning, digitizing, taping, Web distribution, Chris Carson information networks, information storage and retrieval systems, or in any Senior Developmental Editor: Hilda Gowans other manner—except as may be permitted by the license terms herein.

Editorial Assistant: Jennifer Dinsmore For product information and technology assistance, contact us at Marketing Specialist: Lauren Betsos Cengage Learning Customer & Sales Support, 1-800-354-9706. Senior Content Project Manager: For permission to use material from this text or product, submit all Kim Kusnerak requests online at www. Production Service: RPK Editorial Services Further permissions questions can be emailed to permissionrequest@cengage. Copyeditor: Patricia Daly Proofreader: Martha McMaster Library of Congress Control Number: 2008940048 Indexer: Shelly Gerger-Knechtl U.

Student Edition: Compositor: Integra ISBN-13: 978-0-495-08254-5 ISBN-10: 0-495-08254-6 Senior Art Director: Michelle Kunkler Cengage Learning Internal Designer: Jen2Design 200 First Stamford Place, Suite 400 Cover Designer: Andrew Adams Stamford, CT 06902 USA Cover Images: Top/Middle: © iStock, Inc. Cengage Learning is a leading provider of customized learning solutions Bottom: © Fedor-o/Dreamstime.com with office locations around the globe, including Singapore, the United Kingdom, Australia, Mexico, Brazil, and Japan. Locate your local office at: Photo/Text Permissions Researcher: international. Natalie Barrington Cengage Learning products are represented in Canada by Senior First Print Buyer: Doug Wilke Nelson Education Ltd.

For your course and learning solutions, visit www. Purchase any of our products at your local college store or at our preferred online store www. Printed in the United States of America 1 2 3 4 5 6 7 12 11 10 09 08 Dedication We wish to dedicate this edition to honor Professor Robert E. Reed-Hill, who spent a lifetime to advance physical metallurgy.

We also give special thanks to Janette and Cyrus for their support and care. This page intentionally left blank 00FM.qxd 11/6/08 3:28 PM Page vii Contents CHAPTER 1 THE STRUCTURE OF METALS 1 1.1 The Structure of Metals, 1 1.3 The Body-Centered Cubic Structure (BCC), 3 1.4 Coordination Number of the Body-Centered Cubic Lattice, 4 1.5 The Face-Centered Cubic Lattice (FCC), 4 1.6 The Unit Cell of the Hexagonal Closed-Packed (HCP) Lattice, 5 1.7 Comparison of the Face- Centered Cubic and Close-Packed Hexagonal Structures, 6 1.8 Coordination Number of the Systems of Closest Packing, 7 1.10 Textures or Preferred Orientations, 8 1.12 Crystal Structures of the Metallic Elements, 14 1.13 The Stereographic Projection, 15 1.14 Directions that Lie in a Plane, 16 1.15 Planes of a Zone, 17 1.16 The Wulff Net, 17 1.18 The Standard Stereographic Triangle for Cubic Crystals, 24 Problems, 26 References, 28 CHAPTER 2 CHARACTERIZATION TECHNIQUES 29 2.1 The Bragg Law, 30 2.3 The Rotating-Crystal Method, 35 2.4 The Debye-Scherrer or Powder Method, 36 2.5 The X-Ray Diffractometer, 39 2.6 The Transmission Electron Microscope, 40 2.7 Interactions Between the Electrons in an Electron Beam and a Metallic Specimen 46 2.11 The Scanning Electron Microscope, 48 2.13 The Picture Element Size, 53 2.14 The Depth of Focus, 54 2.15 Microanalysis of Specimens, 55 2.16 Electron Probe X-Ray Microanalysis, 55 2.17 The Characteristic X-Rays, 56 2.18 Auger* Electron Spectroscopy (AES), 58 2.19 The Scanning Transmission Electron Microscope (STEM), 60 Problems, 60 References 61 CHAPTER 3 CRYSTAL BINDING 62 3.1 The Internal Energy of a Crystal, 62 3.3 The Born Theory of Ionic Crystals, 63 3.4 Van Der Waals Crystals, 68 3.8 The Lattice Energy of an Inert-Gas Solid, 71 3.9 The Debye Frequency, 72 3.10 The Zero-Point Energy, 73 3.11 Dipole-Quadrupole and Quadrupole-Quadrupole Terms, 75 3.13 Refinements to the Born Theory of Ionic Crystals, 75 3.14 Covalent and Metallic Bonding, 76 Problems 80 References, 81 vii 00FM.qxd 11/6/08 3:28 PM Page viii viii Contents CHAPTER 4 INTRODUCTION TO DISLOCATIONS 82 4.1 The Discrepancy Between the Theoretical and Observed Yield Stresses of Crystals, 82 4.3 The Burgers Vector, 93 4.4 Vector Notation for Dislocations, 95 4.5 Dislocations in the Face-Centered Cubic Lattice, 96 4.6 Intrinsic and Extrinsic Stacking Faults in Face-Centered Cubic Metals, 101 4.7 Extended Dislocations in Hexagonal Metals, 102 4.8 Climb of Edge Dislocations, 102 4.10 The Stress Field of a Screw Dislocation, 107 4.11 The Stress Field of an Edge Dislocation, 109 4.12 The Force on a Dislocation, 111 4.13 The Strain Energy of a Screw Dislocation, 114 4.14 The Strain Energy of an Edge Dislocation, 115 Problems, 116 References, 118 CHAPTER 5 DISLOCATIONS AND PLASTIC DEFORMATION 119 5.1 The Frank-Read Source, 119 5.2 Nucleation of Dislocations, 120 5.5 Slip Planes and Slip Directions, 127 5.7 Critical Resolved Shear Stress, 129 5.8 Slip on Equivalent Slip Systems, 133 5.9 The Dislocation Density, 133 5.10 Slip Systems in Different Crystal Forms, 133 5.13 Double Cross-Slip, 141 5.14 Extended Dislocations and Cross-Slip, 143 5.15 Crystal Structure Rotation During Tensile and Compressive Deformation, 144 5.16 The Notation for the Slip Systems in the Deformation of FCC Crystals, 147 5.19 The Relation Between Dislocation Density and the Stress, 151 5.21 The Orowan Equation, 153 Problems, 154 References, 157 CHAPTER 6 ELEMENTS OF GRAIN BOUNDARIES 158 6.2 Dislocation Model of a Small-Angle Grain Boundary, 159 6.3 The Five Degrees of Freedom of a Grain Boundary, 161 6.4 The Stress Field of a Grain Boundary, 162 6.5 Grain-Boundary Energy, 165 6.6 Low-Energy Dislocation Structures, LEDS, 167 6.8 Surface Tension of the Grain Boundary, 172 6.9 Boundaries Between Crystals of Different Phases, 175 6.10 The Grain Size, 178 6.11 The Effect of Grain Boundaries on Mechanical Properties: Hall-Petch Relation, 180 6.12 Grain Size Effects in Nanocrystalline Materials, 182 6.13 Coincidence Site Boundaries, 185 6.14 The Density of Coincidence Sites, 186 6.15 The Ranganathan Relations, 186 6.16 Examples Involving Twist Boundaries, 187 6.17 Tilt Boundaries, 189 Problems, 192 References, 193 CHAPTER 7 VACANCIES 194 7.1 Thermal Behavior of Metals, 194 7.5 Gibbs Free Energy, 197 00FM.qxd 11/6/08 3:28 PM Page ix Contents ix 7.6 Statistical Mechanical Definition of Entropy, 199 7.9 Interstitial Atoms and Divacancies, 211 Problems, 214 References, 215 CHAPTER 8 ANNEALING 216 8.1 Stored Energy of Cold Work, 216 8.2 The Relationship of Free Energy to Strain Energy, 217 8.3 The Release of Stored Energy, 218 8.5 Recovery in Single Crystals, 221 8.7 Dislocation Movements in Polygonization, 226 8.8 Recovery Processes at High and Low Temperatures, 229 8.10 The Effect of Time and Temperature on Recrystallization, 230 8.12 The Effect of Strain on Recrystallization, 233 8.13 The Rate of Nucleation and the Rate of Nucleus Growth, 234 8.14 Formation of Nuclei, 235 8.15 Driving Force for Recrystallization, 237 8.16 The Recrystallized Grain Size 237 8.17 Other Variables in Recrystallization, 239 8.18 Purity of the Metal, 239 8.19 Initial Grain Size, 240 8.22 Three-Dimensional Changes in Grain Geometry, 244 8.23 The Grain Growth Law, 245 8.24 Impurity Atoms in Solid Solution, 249 8.25 Impurities in the Form of Inclusions, 250 8.26 The Free-Surface Effects, 253 8.27 The Limiting Grain Size, 254 8.30 Strain-Induced Boundary Migration 257 Problems, 258 References, 259 CHAPTER 9 SOLID SOLUTIONS 261 9.3 Interstitial Solid Solutions, 262 9.4 Solubility of Carbon in Body-Centered Cubic Iron, 263 9.5 Substitutional Solid Solutions and the Hume-Rothery Rules, 267 9.6 Interaction of Dislocations and Solute Atoms, 267 9.8 The Formation of a Dislocation Atmosphere, 269 9.9 The Evaluation of A, 270 9.10 The Drag of Atmospheres on Moving Dislocations, 271 9.11 The Sharp Yield Point and Lüders Bands, 273 9.12 The Theory of the Sharp Yield Point, 275 9.14 The Cottrell-Bilby Theory of Strain Aging, 277 9.15 Dynamic Strain Aging 282 Problems, 285 References, 286 CHAPTER 10 PHASES 287 10.1 Basic Definitions, 287 10.2 The Physical Nature of Phase Mixtures, 289 10.3 Thermodynamics of Solutions, 289 10.4 Equilibrium Between Two Phases, 292 10.5 The Number of Phases in an Alloy System, 293 10.6 Two- Component Systems Containing Two Phases, 303 10.7 Graphical Determinations of Partial-Molal Free Energies, 304 10.8 Two-Component Systems with Three Phases in Equilibrium, 306 10.9 The Phase Rule, 307 10.10 Ternary Systems, 309 Problems, 310 References, 311 00FM.qxd 11/6/08 3:28 PM Page x x Contents CHAPTER 11 BINARY PHASE DIAGRAMS 312 11.2 Isomorphous Alloy Systems, 312 11.3 The Lever Rule, 314 11.4 Equilibrium Heating or Cooling of an Isomorphous Alloy, 317 11.5 The Isomorphous Alloy System from the Point of View of Free Energy, 319 11.6 Maxima and Minima, 320 11.10 The Microstructures of Eutectic Systems, 329 11.11 The Peritectic Transformation, 334 11.13 Other Three-Phase Reactions, 338 11.15 The Copper-Zinc Phase Diagram, 341 11.16 Ternary Phase Diagrams, 343 Problems, 346 References, 347 CHAPTER 12 DIFFUSION IN SUBSTITUTIONAL SOLID SOLUTIONS 348 12.1 Diffusion in an Ideal Solution, 348 12.2 The Kirkendall Effect, 352 12.5 Fick’s Second Law, 360 12.6 The Matano Method, 363 12.7 Determination of the Intrinsic Diffusivities, 366 12.8 Self-Diffusion in Pure Metals, 368 12.9 Temperature Dependence of the Diffusion Coefficient, 370 12.10 Chemical Diffusion at Low-Solute Concentration, 372 12.11 The Study of Chemical Diffusion Using Radioactive Tracers, 374 12.12 Diffusion Along Grain Boundaries and Free Surfaces, 377 12.13 Fick’s First Law in Terms of a Mobility and an Effective Force, 380 12.14 Diffusion in Non-Isomorphic Alloy Systems, 382 Problems, 386 References, 388 CHAPTER 13 INTERSTITIAL DIFFUSION 389 13.1 Measurement of Interstitial Diffusivities, 389 13.2 The Snoek Effect, 391 13.3 Experimental Determination of the Relaxation Time, 398 13.5 Anelastic Measurements at Constant Strain, 405 Problems, 406 References, 407 CHAPTER 14 SOLIDIFICATION OF METALS 408 14.1 The Liquid Phase, 408 14.4 Crystal Growth from the Liquid Phase, 420 14.5 The Heats of Fusion and Vaporization, 421 14.6 The Nature of the Liquid-Solid Interface, 423 14.9 Stable Interface Freezing, 428 14.10 Dendritic Growth in Pure Metals, 429 14.11 Freezing in Alloys with Planar Interface, 432 14.12 The Scheil Equation, 434 14.13 Dendritic Freezing in Alloys, 437 14.14 Freezing of Ingots, 439 14.15 The Grain Size of Castings, 443 14.20 Eutectic Freezing, 454 Problems, 459 References, 461 00FM.qxd 11/6/08 3:28 PM Page xi Contents xi CHAPTER 15 NUCLEATION AND GROWTH KINETICS 463 15.1 Nucleation of a Liquid from the Vapor, 463 15.2 The Becker-Döring Theory, 471 15.4 Solid-State Reactions, 475 15.7 Diffusion Controlled Growth, 484 15.8 Interference of Growing Precipitate Particles, 488 15.9 Interface Controlled Growth, 488 15.10 Transformations That Occur on Heating, 492 15.11 Dissolution of a Precipitate, 493 Problems, 495 References, 497 CHAPTER 16 PRECIPITATION HARDENING 498 16.1 The Significance of the Solvus Curve, 499 16.2 The Solution Treatment, 500 16.3 The Aging Treatment, 500 16.4 Development of Precipitates, 503 16.5 Aging of Al-Cu Alloys at Temperatures Above 100°C (373 K), 506 16.6 Precipitation Sequences in Other Aluminum Alloys, 509 16.7 Homogeneous Versus Heterogeneous Nucleation of Precipitates, 511 16.9 Theories of Hardening, 515 16.10 Additional Factors in Precipitation Hardening, 516 Problems, 518 References, 519 CHAPTER 17 DEFORMATION TWINNING AND MARTENSITE REACTIONS 521 17.2 Formal Crystallographic Theory of Twinning, 524 17.5 Accommodation of the Twinning Shear, 533 17.6 The Significance of Twinning in Plastic Deformation, 534 17.7 The Effect of Twinning on Face- Centered Cubic Stress-Strain Curves, 535 17.9 The Bain Distortion, 538 17.10 The Martensite Transformation in an Indium-Thallium Alloy, 540 17.11 Reversibility of the Martensite Transformation, 541 17.13 Phenomenological Crystallographic Theory of Martensite Formation, 542 17.14 Irrational Nature of the Habit Plane, 548 17.15 The Iron-Nickel Martensitic Transformation, 549 17.16 Isothermal Formation of Martensite, 551 17.18 Nucleation of Martensite Plates, 552 17.19 Growth of Martensite Plates, 553 17.20 The Effect of Stress, 553 17.21 The Effect of Plastic Deformation, 554 17.22 Thermoelastic Martensite Transformations, 554 17.23 Elastic Deformation of Thermoelastic Alloys, 556 17.24 Stress-Induced Martensite (SIM), 556 17.25 The Shape-Memory Effect, 557 Problems, 559 References, 560 CHAPTER 18 THE IRON-CARBON ALLOY SYSTEM 562 18.1 The Iron-Carbon Diagram, 562 18.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu Nguyên Tắc Kim Loại Học Vật Lý - Tái Bản Thứ Tư cung cấp một cái nhìn sâu sắc về các nguyên tắc cơ bản trong lĩnh vực kim loại học vật lý. Nội dung của tài liệu không chỉ giúp người đọc hiểu rõ hơn về cấu trúc và tính chất của kim loại, mà còn giải thích các quy trình vật lý liên quan đến chúng. Những kiến thức này rất hữu ích cho sinh viên, giảng viên và những ai làm việc trong ngành vật liệu, giúp họ áp dụng lý thuyết vào thực tiễn một cách hiệu quả.

Để mở rộng thêm kiến thức của bạn về lĩnh vực này, bạn có thể tham khảo tài liệu Luận văn tổng hợp và xác định cấu trúc một số phức kẽm ii với dẫn xuất thế n4 aminylthiosemicarbazone chứa hợp phần quinoline, nơi bạn sẽ tìm thấy những nghiên cứu liên quan đến phức kim loại. Ngoài ra, tài liệu Giáo trình vật liệu cơ khí nghề cắt gọt kim loại cũng sẽ cung cấp cho bạn những kiến thức bổ ích về vật liệu trong ngành cơ khí, giúp bạn hiểu rõ hơn về ứng dụng của kim loại trong sản xuất. Những tài liệu này sẽ là cơ hội tuyệt vời để bạn đào sâu hơn vào các khía cạnh khác nhau của kim loại học và vật liệu.