钛的金属学和热处理

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张翥,王群骄,莫畏 著
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出版社: 冶金工业出版社
ISBN:9787502449711
版次:1
商品编码:10167786
包装:平装
丛书名: 钛系列丛书
开本:大32开
出版时间:2009-09-01
用纸:胶版纸
页数:313
字数:272000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  《钛的金属学和热处理》是《钛系列丛书》中的一个分册,详细介绍了钛的金属学和热处理工艺等,它是钛加工工艺中的基础理论和技术。全书共分4章:钛的金属学部分主要介绍钛合金的分类及特点、钛与合金元素的相互作用、钛合金的相变,钛合金部分主要介绍工业钛合金、金属间化合物为基的钛合金,钛的热处理部分主要介绍热处理基本原理、钛合金的组织及其性能、钛合金的热处理工艺,常见钛合金的热处理制度主要介绍钛合金半成品、形变热处理、化学热处理、结构钛合金、高温钛合金、钛镍基合金等的热处理。
  《钛的金属学和热处理》可作为钛业职工的培训用书,也可供从事钛业的科技人员和管理人员使用,还可供大专院校相关专业师生参考。

内页插图

目录

1 钛的金属学
1.1 钛合金的分类及特点
1.1.1 钛合金的分类
1.1.2 钛合金的特点
1.2 钛与合金元素的相互作用
1.2.1 影响钛与合金元素间相互作用的基本因素
1.2.2 钛合金的相图类型及合金元素的作用
1.3 钛合金的相变
1.3.1 钛及钛合金的同素异构转变
1.3.2 β相在快冷(淬火)过程中的相变
1.3.3 β相在慢冷(炉冷或空冷)过程中的相变
1.3.4 亚稳相在加热时的分解
1.3.5 共析反应及B相的等温转变

2 钛合金
2.1 工业钛合金
2.1.1 钛合金的结构铝当量和钼当量
2.1.2 工业钛合金的分类
2.1.3 中国工业钛合金
2.1.4 各国主要工业钛合金
2.1.5 各国主要工业钛合金性能比较
2.2 TiAl金属间化合物为基的合金
2.2.1 Ti3Al基和Ti2AlNb基合金
2.2.2 y-TiAl基合金
2.3 其他类金属间化合物为基的合金
2.3.1 Ti-Ni形状记忆合金
2.3.2 钛铁系储氢合金

3 钛的热处理
3.1 热处理基本原理
3.1.1 退火
3.1.2 固溶和时效处理
3.2 钛合金的组织及其性能
3.2.1 钛合金相组成
3.2.2 钛合金组织类型
3.2.3 钛合金的热处理与组织、性能的关系
3.2.4 强化热处理后的组织和性能举例
3.3 钛合金的热处理工艺
3.3.1 钛合金热处理的特点
3.3.2 热处理工艺条件的选择
3.3.3 热处理设备
3.3.4 热处理加热环境
3.3.5 热处理加热气氛
3.3.6 热处理缺陷和防治

4 常见钛合金的热处理制度
4.1 钛合金半成品
4.1.1 板材的热处理
4.1.2 锻件和模锻件的热处理
4.1.3 型材、管材、棒材及线材的热处理
4.2 形变热处理(热机械处理)
4.2.1 高温形变热处理
4.2.2 低温形变热处理
4.2.3 预形变热处理和复合形变热处理
4.3 化学热处理
4.4 结构钛合金
4.4.1 TA7合金
4.4.2 TC4合金
4.4.3 Ti-4.5 Al-5Mo.1.5 Cr(简称Ti.4 51)合金
4.4.4 TB2
4.5 高温钛合金
4.5.1 TC6和TC9合金
4.5.2 IMl679和IMl685合金
4.5.3 Ti.6 33G合金
4.6 钛铝化合物基合金
4.6.1 热处理对Ti3Al基合金组织和性能的影响
4.6.2 热处理工艺对Ti2AlNb基合金组织和性能的影响
4.6.3 热处理对TiAl基合金组织和性能的影响
4.7 钛镍基合金
4.7.1 形状记忆效应的微观机理
4.7.2 热处理与钛镍基合金的相变
4.7.3 热处理对NiTi基合金相变和性能的影响
参考文献

精彩书摘

  2.3.1.4热弹性马氏体相变
  具有形状记忆效应的合金绝大多数都发生热弹性马氏体相变。马氏体相变是无扩散的共格切变型相变,在由母相(P)转变成马氏体(M)的过程中,没有原子的扩散,因而无成分的改变,仅仅是晶体结构发生了改变。马氏体相变是由母相的原子以协同的、队列式的、有次序的方法进行切变位移,位移量不超过一个原子间距;在切变的同时还伴有滑移或孪生等过程,故在马氏体相内往往出现亚结构,其中包括位错、层错或孪晶等。
  马氏体相变与其他相变一样,具有可逆性。当从高温冷却时,由高温母相转变为马氏体相,用M、Mr分别表示马氏体相变开始温度与结束温度。加热时,发生马氏体逆转变为母相的过程,该逆相变的开始温度与结束温度分别用A与A,表示。最能反映合金相变过程的是电阻一温度曲线,如图2-101所示。

前言/序言

  中国的钛工业是1954年起步的,1955年用镁热还原法(或称克劳尔法)制取海绵钛,1956年就开始了钛及其合金研究,1958年8月熔铸出国内第一支1 kg钛锭,同年10月在工厂挤压出国内第一支钛管。1958年10月熔铸的西80 mm×250 mm钛合金铸锭,经开坯锻造后,在工厂首次轧制成1 mm×(200~400)mm×Lmm的钛合金板材。55年来,中国钛工业大体经历了创业期(1954年-1978年)、成长期(1979年-2000年)、崛起期(2001年-至今)三个发展阶段,发展迅速,满足了国内军用和民用的需求。
  在钛及其合金的研究和生产中,钛的金属学及热处理占有重要地位。由于钛及其合金具有密度小、比强度高、耐热、耐蚀等优异性能,在航空、航天、石油化工等领域得到了广泛应用,并在其相关理论和技术方面也得到了迅速发展,其中钛的金属学及热处理是不可缺少的重要组成部分。
钛的金属学与热处理:揭秘高性能材料的奥秘 本书以深入浅出的方式,带领读者探索钛金属迷人的世界。我们不再局限于单纯的理论介绍,而是将目光聚焦于钛材料的实际应用与性能优化。本书将为你解析钛金属在不同环境下的微观结构演变,以及这些变化如何直接影响其宏观力学性能、耐腐蚀性及其他关键特性。 一、 钛的内在特质:结构与相变 首先,我们将深入剖析钛原子层面的排列方式,理解其独特的六方密堆积(HCP)和体心立方(BCC)晶格结构。通过对不同温度下钛的相变过程进行详细阐述,包括α相(低温稳定)到β相(高温稳定)的转变,我们将揭示这些相变如何受合金元素的影响而发生改变,从而为后续的热处理策略奠定理论基础。我们将探讨常见的合金元素(如铝、钒、钼、锡等)如何固溶于钛基体中,稳定或 the α' and β' 相,并阐述其对钛材料的强化机制。 二、 锻造与塑性变形:塑造材料的筋骨 本书将详述钛及其合金在锻造、轧制等塑性变形过程中的行为。我们将深入研究不同变形温度、应变速率和变形量对钛材料微观结构(如晶粒尺寸、晶界形态、位错密度)的影响。重点将放在如何通过精确控制塑性变形过程,来优化钛材料的组织均匀性、降低内应力,并获得理想的力学性能。我们还将讨论冷加工和热加工工艺的优劣势,以及它们在不同钛合金生产中的应用。 三、 热处理的精妙艺术:赋予材料生命 热处理是钛材料性能提升的关键环节。本书将系统性地介绍各种经典的钛合金热处理工艺,包括: 退火 (Annealing): 探讨不同退火温度和保温时间对消除加工硬化、细化晶粒、改善塑性的影响。我们将区分完全退火、等温退火和球化退火等不同方式,并分析其在不同钛合金中的应用场景。 固溶处理 (Solution Treatment): 详细讲解固溶处理的原理,即通过加热使合金元素充分溶解到α或β相中,再快速冷却以获得过饱和固溶体。我们将重点分析不同冷却速率(空冷、油冷、水冷)对析出相形态和尺寸的影响,以及如何通过此过程提高材料的强度和硬度。 时效处理 (Aging Treatment): 深入解析时效处理(沉淀硬化)的微观机制。我们将探讨析出相的形核与生长过程,以及如何通过控制时效温度和时间,获得最佳的沉淀相尺寸和分布,从而实现材料强度的最大化。我们将讨论不同类型的时效处理,如自然时效和人工时效。 淬火与回火 (Quenching and Tempering): 对于某些可淬火的钛合金,我们将详细介绍淬火过程如何形成马氏体等亚稳相,以及随后的回火如何通过析出金属间化合物等方式获得高强度和良好的韧性。我们将分析回火温度对析出相和基体组织的影响,以及如何平衡强度和韧性。 四、 热处理工艺的优化与控制 本书不仅仅是工艺的罗列,更侧重于优化与控制。我们将探讨: 相图解读: 如何利用钛合金相图来指导热处理工艺的设计。通过分析二元、三元及多元相图,预测不同温度下的相组成和相变路径,为工艺参数的选择提供科学依据。 元素效应: 详细阐述合金元素在固溶和析出过程中的作用。我们将深入分析不同元素对相稳定区、相变温度、固溶度以及沉淀相形成的影响,从而指导合金设计与热处理优化。 微观结构调控: 强调热处理过程中微观结构的演变。我们将通过扫描电子显微镜 (SEM) 和透射电子显微镜 (TEM) 的图像示例,直观地展示热处理对晶粒尺寸、晶界、析出相形态、分布等微观结构的影响,并将其与宏观性能关联起来。 热处理缺陷: 分析在热处理过程中可能出现的缺陷,如晶粒粗化、氧化、脱碳、内应力过大等,并提出相应的预防和控制措施。 五、 钛材料的性能表征与应用 最终,本书将把微观结构与宏观性能紧密联系起来。我们将通过一系列的性能测试方法,如拉伸试验、冲击试验、硬度测试、疲劳试验、断裂韧性测试和腐蚀试验,来评估经过不同热处理工艺处理的钛材料的性能表现。我们将重点阐述如何通过精确控制热处理工艺,来满足航空航天、医疗植入物、化工、能源等领域对钛材料严苛的性能要求。 本书将成为您理解、设计和应用高性能钛材料的得力助手。无论您是材料科学领域的学生、研究人员,还是工程师,都能从中获得宝贵的知识和实践指导。

用户评价

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我对这本书的期待,更多是源于我对现代工业和尖端科技的好奇心。钛,这个名字总是与航空航天、高端体育器材、甚至生物医学领域联系在一起,它代表着轻巧、强度和耐腐蚀性的完美结合。这本书的标题“钛的金属学和热处理”,听起来就充满了科学的严谨性和技术的深度。我希望它能像一位经验丰富的工程师,向我展示钛这种材料的内在奥秘。从它的基础属性,例如密度、熔点、化学稳定性,到更深层次的金属学,比如它的晶格结构、相变规律、以及不同温度下的组织演变。更让我着迷的是“热处理”的部分。我一直觉得,通过精确控制温度和时间,能够让一种材料焕发出不同的生命力,这简直是一种艺术。我希望书中能够详细介绍各种热处理工艺,例如退火、淬火、回火,以及更复杂的时效处理和固溶处理,并解释它们是如何改变钛的微观结构,从而优化其宏观性能,比如提高强度、韧性、疲劳寿命等。

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在我眼中,“钛的金属学和热处理”这本书,不仅仅是一本关于金属的书,更像是一部关于“魔法”的书。钛,这个名字本身就带着一种未来感和高性能的联想,从它在航空航天领域的广泛应用,到它在医疗器械中扮演的关键角色,都显示出它独特的魅力。我期待这本书能够像一位细致入微的侦探,带领我解开钛的内在奥秘。首先,在“金属学”的部分,我希望能够深入了解钛的原子结构、晶体结构,以及它在不同温度、压力下的相变行为。我想知道,是什么让钛如此坚固,又为何能保持如此轻盈。其次,关于“热处理”的部分,我更是充满了期待。我一直觉得,通过温度和时间的精确控制,能够让材料展现出截然不同的性能,这简直是一种神奇的工艺。我希望书中能够详细讲解各种热处理方法,比如退火、淬火、回火,以及更复杂的时效处理,并解释这些工艺是如何通过改变钛的微观组织,来达到提升强度、韧性、硬度、耐腐蚀性等目的。

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我最近开始涉足一些技术性的阅读,原本对材料科学了解甚少,但“钛的金属学和热处理”这个书名,却像磁铁一样吸引了我。我想象中,这本书会像一位博学的老师,循序渐进地为我这个“小白”揭示钛的家族秘密。它应该会从钛的基本属性讲起,比如它为什么那么轻,又为什么那么强韧,然后逐步深入到更复杂的金属学原理,让我理解钛原子是如何排列组合,形成我们所看到的坚固金属的。而“热处理”这个词,更是让我充满了期待。我一直认为,通过加热和冷却来改变金属性能,是一种非常神奇的工艺,书中想必会详细讲解各种热处理方法,以及它们是如何巧妙地赋予钛不同的特性,比如提高硬度、韧性,或者改变其延展性,从而满足各种苛刻的应用需求。我希望书中能穿插一些实际的案例,比如介绍钛合金在飞机发动机、人造关节等领域的应用,让我能更直观地感受到书本知识的价值和力量。同时,我也希望书中能有一些关于钛的发现史和发展历程的介绍,了解人类是如何一步步克服困难,最终将这种“金属之王”应用到各个领域,这一定会非常有启发性。

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这本书的名字,让我立刻联想到那些精密仪器和高科技产品。钛,这个名字本身就带着一种坚固、耐用、高性能的印象。我一直对那些能够挑战极限的材料充满兴趣,而钛无疑是其中的佼佼者。我期待这本书能够详细地阐述钛的金属学特性,比如它的晶体结构、相变行为、以及在不同温度和应力下的力学响应。理解这些微观层面的变化,是如何最终影响到宏观材料性能的,对我来说是一种智力上的挑战和乐趣。更吸引我的是“热处理”这个部分,这就像是给材料“量身定制”的过程。我希望书中能够详细介绍各种热处理工艺,比如退火、淬火、回火、以及特殊的时效处理等等,并解释这些工艺如何通过改变钛的微观组织结构,来达到提升强度、韧性、耐腐蚀性等性能的目的。我希望书中能够配有大量的图表和显微组织照片,这样我才能更直观地理解这些复杂的概念。如果书中还能提供一些实际应用案例的分析,例如钛合金在航空航天、医疗器械、体育用品等领域的具体应用,那就更完美了。

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这本书的封面设计就已经足够吸引人了,沉甸甸的质感,简洁却充满科技感的排版,一看就知道是内容硬核的学术专著。我虽然不是材料科学领域的专业研究人员,但一直对金属材料,尤其是那些拥有优异性能的“明星材料”充满了好奇,钛自然是其中绕不开的一个。从这本书的标题就能预感到,它将带领我深入了解这种曾经只存在于科幻电影中的金属,是如何一步步被人类掌握,并成为现代工业不可或缺的一员的。我期待的不仅仅是枯燥的理论知识,更希望通过这本书,能够理解钛的独特魅力,它为何能在航空航天、生物医学等领域大放异彩。这本书的装帧也颇具匠心,纸张的触感细腻,印刷清晰,翻阅时有一种安定而专注的感觉,仿佛置身于一个充满知识的殿堂。书中的插图和图表,即便只是匆匆一瞥,也能感受到其专业性和严谨性,这让我对后续的学习充满了信心。我相信,这本书不仅仅是一本关于钛的书,更是一扇通往更广阔材料科学世界的窗户,它将点燃我探索未知的好奇心,让我对身边那些看似平凡的金属制品,产生全新的认识和理解。我迫不及待地想翻开它,开始这段关于钛的金属学和热处理的奇妙旅程,去揭开它神秘面纱下的科学奥秘。

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这本书的封面设计本身就传达出一种沉稳、专业的气息,让我对即将展开的知识之旅充满了期待。我一直对那些在极端环境下表现出卓越性能的材料很感兴趣,而钛,无疑是其中的明星。我期待这本书能够深入浅出地讲解钛的金属学,从它的原子结构、晶格特性,到它在不同温度和应力下的相变行为,以及它与各种合金元素的相互作用。我相信,理解了这些微观层面的原理,才能真正掌握这种金属的特性。而“热处理”这个词,更是让我联想到一种精密的工艺,仿佛是赋予金属生命、定制其性格的魔法。我希望书中能够详细介绍各种热处理方法,比如退火、淬火、回火,以及各种特殊的时效处理和固溶处理,并解释这些工艺是如何通过改变钛的微观组织结构,来达到提升强度、韧性、硬度、耐腐蚀性等性能的目的。如果书中还能包含一些实际的应用案例,例如钛合金在航空航天、医疗器械、体育用品等领域的具体应用,那就更好了,能够让我更直观地感受到这些理论知识的价值。

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这本书的标题“钛的金属学和热处理”本身就透露着一股专业、硬核的气息,让我对接下来的阅读内容充满了期待。我一直认为,材料的性能很大程度上取决于其内在的结构和经过的工艺,而钛,作为一种轻质高强、耐腐蚀性极佳的金属,其金属学特性和热处理工艺无疑是理解其应用价值的关键。我希望这本书能够系统地介绍钛的各种金属学原理,例如它的晶体结构、相变机制、以及在不同环境下的行为表现。同时,我对“热处理”部分更是充满了好奇,它仿佛是赋予钛生命、塑造其性格的关键步骤。我希望书中能详细讲解各种热处理方法,比如退火、淬火、回火,以及更复杂的合金化和相变处理,并深入分析这些工艺如何通过改变钛的微观组织,来优化其宏观性能,例如提高其屈服强度、断裂韧性、疲劳寿命等,从而满足航空航天、医疗、体育等领域日益严苛的要求。

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这本书的封面设计简洁大气,色彩搭配也给人一种沉稳、专业的视觉感受,这让我对书本的内容充满了好奇和期待。我一直对那些能够实现“轻而有力”的材料感到着迷,而钛,毫无疑问是其中的佼佼者。我希望这本书能够深入浅出地解析钛的金属学,从最基础的原子结构、晶体学特性,到更复杂的相变行为、合金化原理。我希望通过阅读,能够理解为什么钛能够在极端环境下表现出卓越的性能,它内部的微观世界是如何运作的。而“热处理”这个词,更是让我联想到一种精密的工艺,仿佛是能够“塑造”金属灵魂的魔法。我期待书中能够详细介绍各种热处理技术,例如退火、淬火、回火,以及各种特殊的时效处理和固溶处理,并解释这些工艺是如何通过改变钛的微观组织结构,从而优化其力学性能、耐腐蚀性等方面的表现。如果书中还能穿插一些实际应用案例的分析,那就更好了,能够让我更直观地感受到这些理论知识的价值。

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当我看到“钛的金属学和热处理”这个书名时,脑海中立刻浮现出各种高性能的金属制品,从轻巧而坚固的飞机部件,到能够植入人体的生物相容性材料。我一直对能够挑战物理极限的材料充满好奇,而钛,正是这样一个传奇般的元素。我希望这本书能够成为我的向导,带领我深入探索钛的内在世界。首先,我对它的“金属学”部分充满了期待,想了解钛原子是如何排列组合,形成独特的晶体结构;在不同的温度和压力下,它会发生怎样的相变;以及它与各种合金元素结合时,会产生怎样的化学和物理反应,从而赋予合金不同的特性。更让我兴奋的是“热处理”这个概念。我一直认为,热处理是一种能够“雕刻”金属的艺术,通过精确控制温度、时间和冷却速率,可以极大地改变材料的性能。我希望书中能够详细阐述各种热处理工艺,例如退火、淬火、回火,以及更复杂的时效处理,并解释这些工艺是如何通过调控钛的微观组织,来达到提高强度、韧性、耐腐蚀性等目标。

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这本书的名字,本身就传递出一种硬核、专业的信号,让我对接下来的知识探索充满了跃跃欲试的感觉。我一直对那些能够创造奇迹的材料充满兴趣,而钛,无疑是现代工业和科技领域中一颗璀璨的明星。我期待这本书能够像一位经验丰富的工程师,为我揭示钛的金属学奥秘。从它的基本组成,到它的原子排列方式,再到它在不同温度、压力下的相变规律,我希望能够有一个系统、深入的了解。而“热处理”这个词,更是让我联想到一种能够“定制”材料性能的精妙工艺。我希望书中能够详细介绍各种热处理技术,例如退火、淬火、回火,以及更复杂的合金化和相变控制工艺,并阐述这些工艺如何通过改变钛的微观组织结构,来赋予其优异的力学性能、耐腐蚀性以及其他特殊的物理化学性质。我渴望通过这本书,能够真正理解钛的独特价值,以及它如何在各个领域扮演着不可或缺的角色。

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具有形状记忆效应的合金绝大多数都发生热弹性马氏体相变。马氏体相变是无扩散的共格切变型相变,在由母相(P)转变成马氏体(M)的过程中,没有原子的扩散,因而无成分的改变,仅仅是晶体结构发生了改变。马氏体相变是由母相的原子以协同的、队列式的、有次序的方法进行切变位移,位移量不超过一个原子间距;在切变的同时还伴有滑移或孪生等过程,故在马氏体相内往往出现亚结构,其中包括位错、层错或孪晶等。

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挺好的,印刷质量还ok

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中国的钛工业是1954年起步的,1955年用镁热还原法(或称克劳尔法)制取海绵钛,1956年就开始了钛及其合金研究,1958年8月熔铸出国内第一支1 kg钛锭,同年10月在工厂挤压出国内第一支钛管。1958年10月熔铸的西80 mm×250 mm钛合金铸锭,经开坯锻造后,在工厂首次轧制成1 mm×(200~400)mm×Lmm的钛合金板材。55年来,中国钛工业大体经历了创业期(1954年-1978年)、成长期(1979年-2000年)、崛起期(2001年-至今)三个发展阶段,发展迅速,满足了国内军用和民用的需求。

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从事钛合金事业,必须具备的几本基础书

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精彩书摘

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《钛的金属学和热处理》可作为钛业职工的培训用书,也可供从事钛业的科技人员和管理人员使用,还可供大专院校相关专业师生参考。1.1 钛合金的分类及特点

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具有形状记忆效应的合金绝大多数都发生热弹性马氏体相变。马氏体相变是无扩散的共格切变型相变,在由母相(P)转变成马氏体(M)的过程中,没有原子的扩散,因而无成分的改变,仅仅是晶体结构发生了改变。马氏体相变是由母相的原子以协同的、队列式的、有次序的方法进行切变位移,位移量不超过一个原子间距;在切变的同时还伴有滑移或孪生等过程,故在马氏体相内往往出现亚结构,其中包括位错、层错或孪晶等。

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具有形状记忆效应的合金绝大多数都发生热弹性马氏体相变。马氏体相变是无扩散的共格切变型相变,在由母相(P)转变成马氏体(M)的过程中,没有原子的扩散,因而无成分的改变,仅仅是晶体结构发生了改变。马氏体相变是由母相的原子以协同的、队列式的、有次序的方法进行切变位移,位移量不超过一个原子间距;在切变的同时还伴有滑移或孪生等过程,故在马氏体相内往往出现亚结构,其中包括位错、层错或孪晶等。

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在钛及其合金的研究和生产中,钛的金属学及热处理占有重要地位。由于钛及其合金具有密度小、比强度高、耐热、耐蚀等优异性能,在航空、航天、石油化工等领域得到了广泛应用,并在其相关理论和技术方面也得到了迅速发展,其中钛的金属学及热处理是不可缺少的重要组成部分。

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