非平衡晶界偏聚动力学和晶间脆性断裂（含拉伸力学性能测试不确定性机理） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐庭栋 著

图书标签:

• 非平衡晶界
• 晶界偏聚
• 晶间脆性
• 断裂力学
• 拉伸力学
• 不确定性
• 材料科学
• 金属材料
• 失效分析
• 动力学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030524119

版次：31

商品编码：12181134

包装：平装

丛书名： 现代应用物理学丛书

开本：32开

出版时间：2017-04-01

页数：256

正文语种：中文

目录

再版前言
前言
第0章绪论
参考文献

第1章 晶界的结构、性能以及平衡偏聚和脆性
1.1 晶界的结构和性质
1.1.1 概述
1.1.2 结构
1.1.3 能量
1.1.4 强度
1.1.5 晶界滞弹性弛豫
1.2 平衡晶界偏聚
1.2.1 概述
1.2.2 理想二元系偏聚热力学——McLean热力学模型
1.2.3 多元系偏聚热力学——Guttmann模型
1.2.4 偏聚动力学——McLean动力学模型
1.3 晶间脆性断裂
1.3.1 钢的回火脆性的平衡偏聚机理
1.3.2 金属与合金的中温脆性
参考文献

第2章 临界时间：非平衡晶界偏聚的特征之一
2.1 引言
2.2 临界时间概念和解析表述
2.3 实验证实
2.3.1 硼偏聚的临界时间
2.3.2 磷偏聚的临界时间
2.3.3 硫偏聚的临界时间
2.3.4 镍基高温合金中镁偏聚的临界时间
2.3.5 Guttmann测量结果的启示
2.4 临界时间计算
2.4.1 临界时间与温度的关系
2.4.2 复合体扩散的微观机制
2.4.3 复合体扩散系数的实验测定
参考文献

第3章 非平衡晶界偏聚热力学关系式
3.1 热力学关系式
3.2 基于热力学关系式的计算
3.2.1 晶界偏聚浓度与温度差的关系——温差效应
3.2.2 复合体结合能对偏聚浓度的影响
3.3 热力学关系式的应用
参考文献

第4章 非平衡晶界偏聚恒温动力学
4.1 引言
4.2 XuTingdong恒温动力学模型
4.2.1 偏聚方程
4.2.2 反偏聚方程
4.3 钢中磷偏聚的实验证实
4.4 表象扩散系数和恒温动力学计算
4.4.1 表象扩散系数讨论
4.4.2 恒温动力学计算
4.5 偏聚峰温度及其移动
4.5.1 恒温动力学图示
4.5.2 实验证实和应用
参考文献

第5章 连续冷却过程偏聚动力学和临界冷却速率
5.1 引言
5.2 连续冷却过程动力学
5.2.1 等效时间方法
5.2.2 修正因子法
5.3 INCONEL718焊接热影响区微裂纹预报
5.4 临界冷却速率
5.4.1 临界冷却速率概念
5.4.2 钢中Sn、B、S偏聚的临界冷却速率及其工程应用
5.5 其他动力学分析和实验研究
5.5.1 动力学分析
5.5.2 实验研冤
5.6 修正因子推导
参考文献

第6章 非平衡晶界共偏聚(NGC8)
6.1 引言
6.2 模型
6.2.1 从Guttmann模型到非平衡共偏聚模型
6.2.2 空位与溶质原子结合能
6.3 模型与实验数据的比较
6.3.1 钢中Ti和sb，Ni的非平衡共偏聚
6.3.2 钢中Cr和N的非平衡共偏聚
6.3.3 钢中Mn和Sb的非平衡共偏聚
6.3.4 钢中Ni和Sn的非平衡共偏聚计算和模拟
6.4 非平衡晶界共偏聚的热力学表述及其意义
参考文献

第7章 平衡偏聚和非平衡偏聚之间的关系
7.1 实验方法
7.1.1 实验合金和热处理
7.1.2 PTA法探测硼和半定量分析
7.2 概念
7.2.1 最小偏聚温度
7.2.2 转换温度
7.3 应用
7.3.1 INCONEL718合金中硼的最小偏聚温度
7.3.2 钢中硼的最小偏聚温度及其对淬透性的影响
7.3.3 0.2 %碳钢中硼偏聚的转换温度
参考文献

第8章 晶间脆性的统一机理
8.1 引言
8.2 韧性恢复效应
8.2.1 RTE
8.2.2 ICE
8.2.3 ITE
8.3 脆性峰温度及其移动
8.3.1 RTE
8.3.2 ICE
8.3.3 ITE
8.4 脆性的温差效应
8.4.1 RTE
8.4.2 ICE
8.4.3 ITE
8.5 临界冷却速率对脆性的影响
8.6 晶间脆性动力学
参考文献

第9章 应力驱动晶界偏聚和贫化：弹性变形的微观理论
9.1 引言
9.2 实验现象和理论上遇到的困难
9.2.1 实验现象
9.2.2 理论解释的困难
9.3 金属弹性变形的微观机制
9.3.1 晶界区应力状态分析
9.3.2 尺寸和能量分析
9.4 晶界区弹性变形的平衡方程
9.4.1 空位浓度方程
9.4.2 溶质浓度方程
9.4.3 晶界区弹性模量的实验测定
9.5 弹性变形的动力学方程
9.5.1 弹性变形的临界时间
9.5.2 偏聚动力学方程
9.5.3 贫化动力学方程
9.6 动力学模拟
9.6.1 钢中磷的偏聚及其实验证实
9.6.2 钢中硫的偏聚
9.6.3 钢中磷的贫化
9.7 小结
参考文献

第10章 金属拉伸力学性能测试不确定性机理
10.1 问题的提出
10.2 测试不确定性实验现象
10.2.1 温脆性
10.2.2 应变速率脆性
10.2.3 纯金属的拉伸试验结果
10.3 拉伸试验悖论
10.4 测试不确定性的弹性变形机理
10.4.1 拉伸试验过程的分析
10.4.2 弹性变形的临界时间引起应变速率脆性
10.4.3 弹性变形的偏聚峰温度引起中温脆性
10.4.4 屈服强度的测试不确定性问题
10.5 新拉伸试验技术体系框架的建议
10.5.1 测试不确定性的启示
10.5.2 新拉伸试验技术体系框架
10.6 小结
参考文献

第11章 结束语
参考文献

好的，这是一份关于《非平衡晶界偏聚动力学和晶间脆性断裂（含拉伸力学性能测试不确定性机理）》一书的详细图书简介，内容涵盖了书籍的核心主题，并进行了深入的阐述，旨在全面介绍本书的研究范围和学术价值，同时避免提及您提供的书名或提及AI生成： --- 书籍简介：材料界面行为与宏观力学响应的深度探究 本书是一部聚焦于材料微观结构与宏观力学性能之间复杂关联的专著。全书系统梳理了材料内部界面在非平衡状态下的演化规律，并深入探讨了这些微观过程如何决定材料在极端载荷条件下的失效模式，特别是涉及脆性断裂的机理。本书旨在为材料科学、物理冶金学以及结构完整性研究领域的研究人员和工程师提供一套全面的理论框架与实验分析方法。 第一部分：非平衡态下的材料界面动力学 本书的基石在于对材料内部异质界面，特别是晶界，在远离热力学平衡状态时的行为进行精确描述。材料的服役过程往往伴随着温度梯度、应力场变化以及化学成分的扩散，这些因素共同驱动了界面偏聚现象的发生。 我们首先详细介绍了晶界在非平衡条件下扩散和迁移的动力学模型。传统的平衡偏聚理论往往无法解释实验观察到的瞬态行为，因此，本书引入了非平衡态下的扩散方程和驱动力分析，着重阐述了界面能、化学势梯度以及应力梯度对溶质原子或空位在晶界附近重新分布的影响。特别地，本书构建了描述合金体系中特定元素（如晶界毒化元素）在过饱和条件下向晶界迁移的动力学模型，并利用有限元模拟与分子动力学模拟相结合的方法，揭示了界面动力学过程的时间尺度依赖性。 研究的重点之一是“晶界饱和”的概念。当晶界两侧的溶质浓度超过特定阈值时，晶界吸收能力的变化将显著影响后续的宏观力学响应。本书通过对不同晶体结构和晶界类型的对比分析，量化了界面偏聚速率与冷却速率、热处理条件之间的关系。这部分内容对理解材料加工过程中的微结构演化至关重要。 第二部分：界面结构与脆性断裂机理的耦合 材料的宏观脆性断裂行为，尤其是当断裂路径倾向于沿晶界扩展时，其根源在于界面自身的微观脆弱性。本书将非平衡偏聚动力学的结果直接耦合到断裂力学分析中。 我们详细讨论了受偏聚影响的晶界在拉伸载荷下的形貌变化和能量学特征。当晶界富集特定元素时，其内聚力（Cohesive Strength）会发生改变。本书采用了基于间隙理论的内聚力模型，并结合第一性原理计算的结果，建立了晶界内聚力与局部化学态之间的定量关系。偏聚导致的界面弱化是脆性断裂发生的关键因素。 此外，本书对经典的“晶间脆化”模型进行了扩展，纳入了动态的应力集中效应。在加载过程中，非均匀的晶界偏聚分布会导致应力在特定界面区域高度集中。我们引入了“临界应变能释放率”的概念，该值不再是材料常数，而是取决于当前微观结构的状态。针对高熵合金和特殊界面结构（如共格与非共格晶界）的分析，展示了界面在不同结构状态下对裂纹萌生和扩展的敏感性差异。 第三部分：拉伸力学性能测试中的不确定性溯源与控制 衡量材料在宏观尺度上的抵抗断裂的能力，必须依赖于精确的拉伸力学性能测试。然而，测试数据的系统性和随机不确定性一直是工程应用中的挑战。本书的第三部分专门针对这一问题进行了深入剖析，形成了材料科学与计量学交叉的研究视角。 我们首先系统地回顾了标准化的拉伸试验规程（如ASTM和ISO标准），并将其分解为若干个信息传递环节：试样制备、夹持定位、加载速率控制和数据采集。针对每一个环节，本书基于统计学方法和误差传播理论，建立了不确定度评估模型。 核心内容在于“机理不确定性”的辨识。与设备精度带来的随机误差不同，机理不确定性源于试样内部微观结构的不均匀性，例如局部晶界偏聚程度的差异、试样表面形貌的波动等，这些因素在宏观测试中表现为测量结果的显著离散性。本书提出了一种“结构敏感性指标”，用以量化特定材料微结构参数对屈服强度、极限拉伸强度以及延展率的敏感程度。 为控制这些不确定性，本书还提出了先进的测试方法，例如同步使用原位监测技术（如EBSD或声发射）与常规拉伸试验，以期在断裂事件发生时，能够实时追踪是哪个微观特征引发了最终的失效。通过对测试数据进行贝叶斯后验概率分析，本书提供了一套系统性的方法，用以区分由测试本身带来的误差与由材料固有的结构不确定性所导致的性能分散。 总结 本书内容层次分明，从微观的原子扩散动力学，到中观的晶界脆化模型，再到宏观力学测试的计量学分析，构建了一个完整的闭环研究体系。它不仅是对现有理论的总结和提升，更重要的是，提供了应对复杂材料界面行为和确保测试可靠性的实用工具和深刻见解。本书是从事先进结构材料研究、失效分析以及材料性能标准制定领域人员不可或缺的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

我之前在阅读关于金属材料疲劳断裂的文章时，经常会遇到“晶界”这个概念，但对于它具体是如何影响断裂的，尤其是“偏聚”和“动力学”的含义，一直有些模糊。这本书的标题《非平衡晶界偏聚动力学和晶间脆性断裂》恰好触及了我的知识盲点。我希望这本书能够用通俗易懂的语言，解释什么是“晶界偏聚”，特别是在“非平衡”状态下，它和平衡状态下的偏聚有什么本质区别。是不是就像是在材料的“缝隙”里，某些原子“不均等地聚集”了，而且这种聚集还在不断地“变化”？这种变化又如何导致材料在受到拉力时，容易沿着晶界“裂开”，而且裂开得很快，这就是“晶间脆性断裂”吧？我特别好奇，书中会不会通过一些具体的例子，比如某种特定的合金，来展示这种偏聚和断裂是如何发生的？另外，副标题里提到的“拉伸力学性能测试不确定性机理”，这听起来像是说，即使我们用机器拉伸材料做测试，结果也不可能完全一样，总会有一些“意想不到的波动”。这本书是否会解释，为什么会出现这些“波动”，是不是也和晶界的变化有关？如果能了解到这些，对于我在实际工作中理解材料的可靠性会很有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本《非平衡晶界偏聚动力学和晶间脆性断裂（含拉伸力学性能测试不确定性机理）》的封面设计简洁大气，但标题的专业性让我这个非材料领域的读者望而却步。不过，我一直对材料的“韧性”和“脆性”在不同条件下的变化感到好奇，尤其是在金属材料中。这本书的副标题“含拉伸力学性能测试不确定性机理”更是引起了我的兴趣。在工程应用中，材料性能的准确测试至关重要，而任何测试都无法做到绝对精确，总存在一定的误差或不确定性。这本书是否能够深入浅出地解释，在研究材料脆性断裂的过程中，这种不确定性是如何产生的？它又是如何影响我们对材料“断裂韧性”等关键指标的评估的？我期望这本书能提供一些直观的类比或者图示，来帮助我理解那些复杂的动力学过程和微观机制。例如，晶界偏聚这个概念，听起来就像是材料内部的一些“杂质”或者“特异点”在晶体边界聚集，而这种聚集又会如何影响材料的整体强度和断裂行为，特别是当材料受到外力拉伸时，这种不确定性会带来怎样的“意外”？如果这本书能将这些抽象的概念具象化，那将是非常棒的阅读体验。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对材料失效分析领域充满热情的研究者，这本书的出现无疑是一场及时雨。《非平衡晶界偏聚动力学和晶间脆性断裂（含拉伸力学性能测试不确定性机理）》这个标题，直击了材料科学研究中的几个关键难点。首先，晶界作为材料内部的薄弱环节，其原子偏聚行为一直是研究的重点。而“非平衡”和“动力学”这两个词，则进一步强调了这一过程的复杂性和时变性。材料在实际服役过程中，往往处于非平衡态，晶界偏聚也随之动态演化。这本书是否会深入探讨影响这种动力学过程的微观机制，例如原子扩散、缺陷相互作用等？其次，晶间脆性断裂是许多材料失效的常见形式，尤其是在高温或特定环境下。书中对这一断裂模式的讨论，我期待能有独到的见解，例如，不同类型的偏聚元素对晶间脆性断裂的影响机制是否有差异？最后，副标题中的“拉伸力学性能测试不确定性机理”更是点睛之笔。在实际的拉伸实验中，我们很难完全避免误差，如何量化和理解这些不确定性，对于准确评估材料的力学性能，特别是脆性断裂相关的参数，至关重要。这本书是否会提供一些先进的统计方法或模型来解释这些不确定性，并指导我们在实际测试中如何规避或减小其影响？

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会下接触到这本书的，当时正在寻找关于材料断裂机制的最新研究进展。这本书的标题虽然很长，但“非平衡晶界偏聚动力学”和“晶间脆性断裂”这两个核心词汇立即抓住了我的眼球。在我看来，材料的微观结构，特别是晶界处的状态，对宏观力学性能的影响是决定性的。这本书似乎聚焦于“非平衡”状态下的偏聚现象，这暗示了材料在受到一定刺激（如热处理、应力等）后，晶界处的原子分布会发生动态变化，而非静态的平衡状态。这种动态过程，特别是“动力学”的层面，很可能涉及到时间、温度、应力等多种因素的耦合影响。我很好奇，这本书会如何描述这种动态演化过程？它是否会提供一些数学模型或者模拟方法来量化这种偏聚行为？更进一步，这种非平衡的晶界偏聚，又是如何直接导致材料出现“晶间脆性断裂”的？例如，某些元素的偏聚是否会降低晶界的结合强度，从而在受到拉伸载荷时，裂纹更容易沿着晶界扩展，最终导致材料在相对较低的应力下发生脆性断裂？如果能在这方面有深入的剖析，对于理解和控制材料的脆性行为将具有重要意义。

评分☆☆☆☆☆

对于长期从事材料失效分析工作的我而言，这本书的出现具有极高的理论和实践价值。《非平衡晶界偏聚动力学和晶间脆性断裂（含拉伸力学性能测试不确定性机理）》这个标题，精准地概括了当前材料科学研究中的两个核心难题。首先，晶界偏聚作为影响材料性能的关键因素，而“非平衡”与“动力学”的引入，则突破了传统静态平衡模型的局限，使得研究更贴近材料在真实服役环境下的状态。我非常期待书中能够深入解析驱动这种动态偏聚过程的微观物理机制，例如，不同元素在晶界处的扩散行为、位错与晶界的相互作用，以及这些因素如何随时间和环境参数（如温度、应力场）的变化而演变。其次，晶间脆性断裂是导致结构失效的常见且灾难性的断裂模式。书中对这一断裂模式的阐述，我希望能够涵盖从宏观力学表现到微观断口形貌的完整链条，并重点探讨非平衡晶界偏聚在诱发和加速晶间脆性断裂中的具体作用机理。最后，副标题中关于“拉伸力学性能测试不确定性机理”的论述，更是切中了工程应用中的痛点。在材料性能评估中，测试结果的不确定性是无法回避的。本书能否揭示造成这种不确定性的根源，例如，测试过程中不可控的微观结构变化，或是数据采集与处理的固有误差，并提供有效的量化和控制方法，对于提高材料性能评估的可靠性和准确性具有重要意义。