塑性变形微观组织及控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周清 编

图书标签:

• 塑性变形
• 微观组织
• 材料科学
• 金属材料
• 材料工程
• 组织控制
• 晶体塑性
• 加工工艺
• 材料性能
• 变形机制

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030467683

版次：1

商品编码：11858067

包装：平装

丛书名： 南京航空航天大学研究生系列精品教材

开本：16开

出版时间：2015-12-01

用纸：胶版纸

页数：141

字数：209000

正文语种：中文

内容简介

　　《南京航空航天大学研究生系列精品教材：塑性变形微观组织及控制》介绍大塑性变形的微观结构的物理基础、微观组织控制及对金属性能的影响。《南京航空航天大学研究生系列精品教材：塑性变形微观组织及控制》共7章，第1—4章是塑性变形的微观组织的基础部分，包括微观组织的分级，微观组织演变的动力学，织构动态回复和动态再结晶的微观组织等。第5—7章是应用部分，包括典型铝合金和钢的微观组织控制方法，初次加工和热处理方法对织构的影响，多种计算机模型在微观组织控制的应用，等通道转角挤压技术的详细介绍以及对金属力学和物理化学性能的影响。

目录

第1章塑性变形微观组织
1.1冷塑变的储存能
1.2储存能与位错密度的关系
1.3储存能与亚晶结构的关系
1.3.1储藏能与亚晶结构大小
1.3.2储藏能与位向
1.4塑性变形方式
1.5变形微观组织分级
1.5.1剪切带
1.5.2变形带
1.6亚结构微观组织的演变
1.6.1小应变（室温变形的条件下，真应变小于0.3）
1.6.2中等应变（真应变在0.3—1）
1.6.3大应变（真应变大于1）
1.7非胞形成金属的变形
1.8孪晶变形
1.8.1纯钛的变形
1.8.2纯锌的变形
参考文献
第2章织构
2.1结晶方位的表示
2.2织构的测定法
2.2.1X射线极点图
2.2.2扫描电子显微镜法
2.3织构的分析
2.3.1应用正极点来确定织构
2.3.2应用三次结晶方位分布函数
2.4变形织构
2.5再结晶织构
参考文献
第3章动态回复和动态再结晶的微观组织
3.1动态回复
3.1.1本构关系
3.1.2微观组织的演变机制
3.2动态回复形成的微观结构
3.2.1亚晶粒
3.2.2大角度锯齿晶界
3.2.3变形的均匀性
3.2.4变形条件的影响
3.2.5热变形过程中织构的形成
3.2.6微观组织的演变的建模
3.3非连续动态再结晶
3.3.1动态再结晶的特性
3.3.2动态再结晶的形核
3.3.3微观组织的演变
3.3.4稳态晶粒尺寸
3.3.5动态再结晶的流变应力
3.3.6单晶体的动态再结晶
3.3.7两相合金的动态再结晶
3.4连续动态再结晶
3.4.1连续动态再结晶的类型
3.4.2连续晶格转动形成的动态再结晶
3.5热变形后的退火机制
3.5.1静态回复
3.5.2静态再结晶
3.5.3亚动态再结晶
3.5.4热变形后的PSN
3.5.5热加工后的晶粒长大
参考文献
第4章大应变变形
4.1大应变后微观结构的稳定性
4.2轧制大变形
4.2.1轧制大应变产生的稳态微观组织
4.2.2原始晶粒尺寸影响
4.2.3第二相粒子影响
4.2.4非连续再结晶到连续再结晶的过渡
4.2.5铝的连续再结晶机制
4.3高温大变形
4.3.1几何动态再结晶
4.3.2几何动态再结晶的条件
4.3.3由几何动态再结晶得到的晶粒尺寸
4.4微观晶粒组织抵抗晶粒长大的稳定性
4.4.1单相合金
4.4.2两相合金
参考文献
第5章微观组织控制
5.1成形性能的评估
5.2冷轧和退火钢板的织构控制
5.2.1低碳钢织构
5.2.2超低碳钢
5.2.3超低碳高强度钢
5.3晶粒取向硅钢片的最新发展
5.3.1硅钢片的生产
5.3.2高斯织构的形成
5.3.3最新的发展
5.4工业铝合金的加工
5.4.1工业纯铝
5.4.2铝饮料罐的制造
5.4.3汽车用Al—Mg—Si薄板
参考文献
第6章微观组织计算机建模和模拟
6.1计算机模拟的作用
6.2计算机模拟状态
6.3微观模型
6.3.1蒙特卡罗模拟
6.3.2元胞自动机
6.3.3分子动力学
6.3.4顶点模拟
6.3.5计算机Avrami模型
6.3.6神经网络模型
6.4耦合模型（复合模型）
6.4.1“真实”微观组织的退火
6.4.2计算机产生的变形微观组织的退火过程
6.5工业热机械处理过程的建模
6.5.1模型的轮廓
6.5.2钢的应用
6.5.3铝合金的应用
参考文献
第7章等通道转角挤压及其对金属性能的影响
7.1几种SPD方法简介
7.1.1高压扭转
7.1.2等通道转角挤压
7.1.3累积叠轧
7.1.4多向锻造
7.1.5搅拌摩擦
7.2ECAP方法
7.2.1ECAP模具
7.2.2等通道转角挤压中的基本参数
7.3ECAP的微观组织
7.3.1单晶出发材料
7.3.2多晶出发材料
7.3.3ECAP对织构的影响
7.4其他ECAP方法
7.4.1连续ECAP
7.4.2连续线ECAP
7.4.3等通道转角挤压固结
7.5ECAP处理产生的机械和功能特性
7.5.1强度和延展性
7.5.2疲劳性能
7.5.3耐蚀性
7.5.4生物腐蚀性
7.5.5SPD加工材料的生物相容性
7.5.6氢吸附动力学
7.5.7耐辐射
7.5.8其他功能特性
参考文献

前言/序言

《材料的形变与结构演化：从原子到宏观的视角》 这本书将深入探讨材料在受到外力作用时发生的形变现象，以及形变过程中材料内部微观结构所发生的动态演化。我们不仅会从原子尺度审视形变机制，还将追溯其对宏观力学性能的影响，并最终揭示如何通过精准调控微观结构来实现材料性能的优化。 第一部分：形变的基础理论与原子尺度机制 材料的形变是其在外力作用下发生几何形状或尺寸改变的现象。这种改变并非简单的宏观表现，其根源在于材料内部原子或分子键的断裂、重组以及原子晶格的滑移和孪晶等微观尺度的运动。 弹性形变与原子键的响应： 在弹性形变阶段，材料内部原子间的平衡力被暂时打破，原子发生微小的位移。当外力移除后，原子会回到原来的平衡位置，材料恢复原状。我们将详细解析原子键的受力特性，如范德勒瓦尔斯力、离子键、共价键和金属键等，以及它们在不同材料体系中的表现。弹性模量、泊松比等宏观弹性参数将与原子间距、原子间相互作用势能等微观参数建立联系。 塑性形变的原子学解释： 塑性形变是不可恢复的形变，这意味着即使外力移除，材料也无法回到初始状态。塑性形变的主要载体是位错。我们将深入剖析位错的本质，包括刃位错和螺位错的结构、运动方式（滑移）及其在晶体材料中的滑移系。我们会介绍位错的产生机制，如Frank-Read源、Prandtl-Saint-Venant源以及形变诱导的位错增殖。此外，对于非晶材料，如金属玻璃和聚合物，我们将探讨其塑性形变的原子团簇模型和流变机制，以及剪切带的形成和扩展。 孪晶：另一种塑性形变机制： 晶体材料在某些特定晶面和晶向上的原子排列会发生同步翻转，形成孪晶。我们将详细阐述孪晶的几何学特征、孪晶界面的结构以及孪晶在不同晶体结构（如面心立方、体心立方、六方密排）中的形变行为。孪晶的形成和生长机制，以及它如何协同位错滑移共同实现材料的塑性变形，也将是本部分的重要内容。 扩散机制与高温形变： 在较高温度下，原子通过扩散的方式进行迁移，这会产生蠕变等形变现象。我们将介绍晶体点缺陷（空位、填隙原子）的形成与迁移，以及它们在晶体内部的扩散机制。晶界扩散和体扩散的差异，以及Nabarro-Herring蠕变和Coble蠕变等宏观蠕变机制的微观起源，将得到详尽的阐述。 第二部分：微观结构的形变响应与演化 材料的微观结构，包括晶粒尺寸、晶界、第二相粒子、空隙、夹杂物以及位错密度等，对形变行为有着至关重要的影响。在形变过程中，这些微观结构会发生动态演化，进而影响材料的力学性能。 晶粒尺寸效应与Hall-Petch关系： 晶粒越细小，材料的屈服强度通常越高。我们将深入探讨晶界在阻碍位错运动中的作用，并从原子尺度解释Hall-Petch关系背后的物理机制。晶界滑移作为一种重要的晶粒细化材料在高应变速率或高温下的形变机制，也将被详细讨论。 位错动力学与织构形成： 随着形变的进行，材料内部的位错数量不断增加，并可能发生缠结、湮灭等相互作用，形成复杂的位错结构，如位错墙、位错胞等。这将显著影响材料的强化机制，如应变硬化。同时，位错的定向运动会导致晶体取向的系统性变化，形成形变织构。我们将介绍织构的测量方法（如X射线衍射EBSD）及其对材料各向异性力学性能的影响。 第二相粒子与位错相互作用： 在多相材料中，第二相粒子（如沉淀物、强化颗粒）会成为位错运动的障碍。我们将分析不同尺寸、分布状态和化学成分的第二相粒子对位错滑移和攀移的阻碍作用，以及其对材料强化机制（如Orowan强化）的贡献。粒子形状和粒子与基体之间的界面特性，也将影响位错-粒子相互作用的效率。 空隙、裂纹萌生与扩展： 在形变过程中，特别是接近断裂时，材料内部会产生空隙，并可能演化为微裂纹。我们将探讨空隙的形成机制，如空位聚集、第二相粒子周围的应力集中等，以及微裂纹的萌生和扩展条件。断裂力学中裂纹尖端的应力场和应变场，将与微观结构特征相结合进行分析。 退火处理对微观结构的影响： 退火是一种重要的热处理工艺，可以改变材料的微观结构，从而影响其力学性能。我们将详细介绍退火过程中发生的主要过程，如动态回复、动态再结晶、静态回复、静态再结晶和晶粒长大。这些过程如何影响位错密度、晶粒尺寸、织构以及第二相粒子的分布，从而实现材料性能的软化或强化，是本部分的重要内容。 第三部分：宏观力学性能与微观结构调控的联系 材料的宏观力学性能，如强度、韧性、疲劳寿命、蠕变速率等，都是由其微观结构的形变响应所决定的。理解这种联系，为我们提供了通过调控微观结构来设计和优化材料性能的理论基础。 强化与增韧的微观机制： 材料的强度可以通过固溶强化、析出强化、沉淀强化、晶界强化、形变强化等多种方式提高。我们将深入分析每种强化机制的微观作用原理，以及它们如何通过阻碍位错运动或产生其他阻碍机制来提高材料的屈服强度和抗拉强度。同时，材料的韧性，即抵抗裂纹扩展的能力，也与微观结构密切相关。例如，细小的等轴晶粒、弥散分布的韧性第二相粒子以及降低脆性相含量等，都有利于提高材料的韧性。 疲劳失效的微观过程： 疲劳是材料在周期性应力作用下发生失效的现象。我们将从微观尺度剖析疲劳裂纹的萌生、亚稳态扩展和失稳扩展的过程。位错的积累和运动、表面粗糙度、夹杂物等微观缺陷在疲劳损伤中的作用将得到重点讨论。 蠕变行为的微观解析： 蠕变是在恒定载荷和高温下发生的长期形变。我们将结合前文介绍的扩散机制、晶界滑移等，深入分析不同温度和应力条件下，材料发生蠕变的微观机理，如位错蠕变和扩散蠕变。如何通过调控晶粒尺寸、析出相分布等来提高材料的抗蠕变性能，将是本部分关注的重点。 形变微观组织调控的策略： 基于对形变与微观结构演化关系的深刻理解，我们可以制定有效的微观组织调控策略，以实现材料性能的最优化。这包括但不限于： 热处理工艺优化： 精确控制退火、时效、淬火等工艺参数，以获得所需的晶粒尺寸、相分布和位错密度。 变形加工方法选择： 利用轧制、锻造、挤压、拉拔等不同的加工方式，结合适当的工艺参数，来控制材料的织构和位错结构。 合金化设计： 通过添加不同的合金元素，改变材料的相组成、晶格畸变以及第二相粒子的析出行为，从而影响其形变特性。 表面工程技术： 如渗氮、渗碳、 PVD/CVD 涂层等，通过改变材料表面的微观结构和化学成分，来提高其耐磨性、抗腐蚀性等。 新型加工技术应用： 例如，超塑性成形、等温锻造、增材制造（3D打印）等，这些技术能够直接或间接地实现对材料微观结构的精准控制。 结论 《材料的形变与结构演化：从原子到宏观的视角》旨在为读者构建一个完整、深入的材料形变理论体系。本书将理论分析、实验观察和计算模拟相结合，力求揭示材料在各种形变过程中的内在规律。通过理解材料微观结构的动态演化及其与宏观力学性能的紧密联系，我们能够更有效地设计和制造出满足特定应用需求的高性能材料。本书适合材料科学、力学、工程等相关领域的本科生、研究生以及科研人员阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本《塑性变形微观组织及控制》的封面设计，虽然简约，却透着一股沉稳与专业的气息，让人一看就觉得内容非同小可。我是一名对工程材料充满好奇的爱好者，一直对金属材料在受力后的行为方式感到着迷。这本书的题目正是我所关心的核心——“塑性变形”，它意味着材料在受到外力后，即使外力消失，其形状也不会完全恢复，这背后的微观机制是什么？我尤其期待书中关于“位错滑移”和“晶界滑移”的详细阐述，这些抽象的概念究竟是如何在原子尺度上发生的？而“微观组织”，我理解就是材料内部的结构，比如晶粒的大小、形状、排列方式，以及其中可能存在的缺陷。我希望这本书能够通过大量的图示和清晰的解释，让我能够直观地理解这些微观组织是如何影响材料的力学性能的。最后，“控制”这个词更是点睛之笔，它暗示着这本书不仅仅是介绍现象，更重要的是探讨如何通过改变加工工艺、热处理等手段，来调控材料的微观组织，从而获得我们想要的力学性能，比如提高强度、韧性或者抗疲劳性。这正是我所期待的，能够将理论知识与工程实践相结合的深度探讨。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺别致的，金属拉丝的质感，带着点工业风，跟我想象中那种厚重的学术著作不太一样，更像是一本设计类或者材料科学的入门读物。拿到手里沉甸甸的，纸张的手感也很好，不是那种薄薄的、容易透的，而是比较厚实的那种，印刷也相当清晰，图片和图表的细节都保留得很好。我翻了翻目录，感觉里面的内容涵盖范围挺广的，从基础的理论知识到一些应用案例，似乎都涉及到了。虽然我不是这方面的专业人士，但光是看标题和目录，就觉得这本书应该能够提供一个比较全面的视角，让我对这个领域有一个初步的了解。比如，里面提到了“晶粒尺寸效应”和“加工硬化”，这些词汇听起来就很有意思，不知道是不是真的能把一些复杂的概念讲得通俗易懂。我个人比较期待的是关于“形变强化机制”的介绍，希望它能解释清楚为什么金属在经过塑性变形后会变得更强，以及有哪些方法可以有效地控制这个过程，从而获得我们想要的材料性能。

评分☆☆☆☆☆

我一直对材料科学的那些“硬核”知识有点敬而远之，总觉得充满了复杂的公式和理论，一般人很难理解。但这本书的题目，特别是“控制”这个词，让我觉得它可能不仅仅是讲理论，更重要的是它有指导意义，能告诉我们如何去“做”。我特别想了解书中关于“热处理”和“应力退火”的内容，这些是不是能够改变材料内部的微观结构，从而达到强化或者软化的目的？如果它能提供一些具体的工艺参数或者操作指南，那就更实用了。我还对“织构”这个概念感到好奇，它是不是跟材料在变形过程中的取向有关？如果能理解了织构的形成和控制，是不是就能制造出性能更加优异的各向异性材料？这本书的“塑性变形”部分，我希望它能结合一些实际的应用场景，比如航空航天、汽车制造或者建筑工程，这样我才能更好地理解这些理论知识是如何服务于我们现实世界的，而不仅仅是书斋里的学问。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本厚重的书，感觉像捧着一本武功秘籍，里面藏着金属材料变形的奥秘。我个人对“显微组织演变”这个概念非常着迷，想象着在显微镜下，那些微小的晶粒、晶界、空洞和杂质，是如何在力的作用下不断地改变形状和位置的。这本书是否能详细地解释这些微观尺度的变化，比如晶粒的细化、粗化，位错的产生、运动和湮灭，以及它们对宏观力学性能的影响？我尤其关注书中关于“形变诱导相变”的部分，这听起来很神奇，是不是说通过塑性变形，还能诱发材料内部发生相变，从而获得意想不到的性能提升？如果书中有相关的实验数据和分析方法介绍，那就更好了，我希望能了解科学家们是如何观测和量化这些微观变化的。总而言之，我对书中能够揭示材料“内在”世界的奥秘抱有极大的期待，希望它能带我领略一个前所未见的微观宇宙。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始是被书名里“塑性变形”这几个字吸引了，总觉得跟我们生活中的一些现象息息相关，比如金属弯折、塑料拉伸等等。我希望这本书能够深入浅出地解释清楚，在这些肉眼可见的变化背后，究竟发生了什么微观层面的事情。我最关心的是关于“位错理论”的部分，我一直觉得原子层面的运动是很奇妙的，而位错可以说是塑性变形的核心机制，如果这本书能把这个讲透，那就太棒了。另外，我个人对“孪晶”和“相变”在塑性变形中的作用也很感兴趣，它们是不是也会影响材料的强度和韧性？这本书的“微观组织”这部分，我希望它能配上高质量的金相显微照片或者电子显微镜图片，这样能够更直观地理解那些复杂的晶体结构和缺陷。如果还能讲到一些特殊的变形方式，比如超塑性变形或者高应变率变形，那就更好了，感觉会打开新的视角，发现材料变形的无限可能。