對成分/工藝-組織-性能的準確理解是金屬材料科學與工程領域亟待解決的共性基礎難題。對工業界而言，控制固態相變而提升力學性能是經濟需求牽引的。對科學界而言，迫切需要精確描述相變，并且認識和理解控制相變的關鍵過程。依賴相變熱力學和相變動力學來獲取可靠的、非經驗的加工參量，是物理冶金界發展的終極目標。本書總結了金屬材料加工成形中涉及的固態相變動力學模型及其方法的演化歷史、階段成果和存在的問題，旨在對固態相變動力學模型與方法進行全面系統地闡述，最終服務于貫通成分 /工藝-組織-性能的共性理論或規律。
國家自然科學基金委員會, 重點項目, 52130110, 基于相變/變形廣義穩定性的金屬結構材料設計
目錄
序
前言
第1章 概述 1
參考文獻 3
第2章 固態相變動力學理論基礎 7
2.1 引言 7
2.2 固態相變分類 7
2.3 熱力學驅動力和動力學能壘 9
2.3.1 固態相變的熱力學驅動力 9
2.3.2 固態相變的動力學能壘 16
2.4 固體中的擴散與應力 17
2.4.1 菲克第一定律 18
2.4.2 菲克第二定律 18
2.4.3 應力場對擴散的影響 19
2.5 形核理論 21
2.5.1 經典均質形核理論 21
2.5.2 均質形核模式 22
2.5.3 非均質形核速率 24
2.6 生長理論 24
2.6.1 界面遷移速率 25
2.6.2 界面控制生長 26
2.6.3 擴散控制生長 26
2.6.4 混合模式生長 28
2.6.5 界面 /擴散控制生長的統一描述 28
2.7 全轉變動力學理論 29
2.7.1 科爾莫戈羅夫統計方法 29
2.7.2 Johnson-Mehl-Avrami擴展體積方法 29
2.7.3 KJMA動力學模型的擴展 30
參考文獻 32
第3章 等溫相變與非等溫相變 38
3.1 引言 38
3.2 等動力學理論 38
3.2.1 可加性原理與等動力學 38
3.2.2 等溫相變和非等溫相變的轉換 41
3.3 非等溫相變類 KJMA動力學模型 43
3.3.1 路徑變量 43
3.3.2 類KJMA動力學模型 44
3.4 相變動力學分析方法 46
3.4.1 直接求解法 46
3.4.2 擬合法 49
參考文獻 50
第4章 模塊化解析相變模型及方法 53
4.1 引言 53
4.2 模塊化解析相變模型 53
4.2.1 模塊化解析相變模型推導 54
4.2.2 模塊化解析相變模型應用于描述蒙特卡羅模擬 56
4.3 模塊化解析相變模型與類KJMA模型的對比 62
4.4 基于模塊化解析相變模型的等溫相變-等時相變 64
4.4.1 模塊化解析相變模型與可加性原理的相容性 64
4.4.2 立足于模塊化解析相變模型的TTT-CHT互轉變 65
4.5 模塊化解析相變模型擬合參數確定法 73
4.6 基于模塊化解析相變模型的動力學分析方法 74
4.6.1 等溫過程轉變分數分析 74
4.6.2 等加熱速率轉變分數分析 77
4.6.3 獲取形核和生長激活能的方法 79
4.6.4 獲取碰撞模型的方法 81
4.7 轉變速率最大值分析法 84
4.7.1 等溫相變分析法 85
4.7.2 等加熱速率相變分析法 88
4.7.3 動力學分析方法 89
4.7.4 模型應用 90
參考文獻 94
第5章 模塊化解析相變模型的擴展 96
5.1 引言 96
5.2 和積轉化模型的擴展 97
5.2.1 兩機制基本模型 97
5.2.2 多機制同步模型 101
5.2.3 多機制非同步相變動力學模型 105
5.2.4 模型應用 115
5.3 精確處理溫度積分及初始溫度的相變模型 118
5.3.1 基本模型 118
5.3.2 模型誤差評估 122
5.3.3 模型應用于Ti50Cu42Ni8非晶合金的晶化 127
5.4 各向異性效應下的固態相變模型 130
5.4.1 隨機取向各向異性顆粒的阻礙效應 130
5.4.2 各向異性的統計學原理 132
5.4.3 無窮多次阻礙下的模型推導 133
5.4.4 1 次阻礙下的模型推導 136
5.4.5 k次阻礙下的模型推導 136
5.4.6 模型展示 138
5.5 考慮熱力學驅動力的模塊化解析相變模型 141
5.5.1 考慮化學驅動力的模塊化解析相變模型 142
5.5.2 考慮化學驅動力的模塊化解析相變模型應用 145
5.5.3 考慮多種熱力學驅動力的模塊化解析相變模型 148
5.5.4 考慮多種熱力學驅動力的模塊化解析相變模型應用 152
5.6 基于VFT關系的固態相變動力學模型 156
5.6.1 轉變分數演化模型 158
5.6.2 轉變速率模型 159
5.6.3 動力學分析方法 162
5.6.4 模型應用于Zr55Cu30Al10Ni5的塊體非晶晶化 164
參考文獻 167
第6章 擴散型固態相變解析模型 177
6.1 引言 177
6.2 擴展等動力學的可加性原理 178
6.2.1 經典可加性原理的限制 178
6.2.2 可加性的概念及其擴展 179
6.2.3 模型計算及分析 183
6.3 各向異性生長和軟碰撞 186
6.3.1 各向異性顆粒的擴散控制生長理論 187
6.3.2 溶質場重疊及軟碰撞理論 190
6.3.3 平均生長尺寸與轉變分數 192
6.3.4 模型數值計算與分析 194
6.3.5 模型應用 196
6.4 轉變錯配彈塑性調節 197
6.4.1 轉變錯配應變及問題分析 198
6.4.2 轉變錯配應變的彈塑性理論 204
6.4.3 相界面遷移的速率與驅動力 211
6.4.4 應力作用下的混合模式生長 213
6.4.5 全轉變動力學模型 216
6.4.6 模型計算與討論 217
6.4.7 模型應用 227
6.5 沉淀相析出動力學模型 231
6.5.1 形核及生長模型 231
6.5.2 等溫析出模型 233
6.5.3 模型描述及參數確定 237
6.5.4 模型應用 240
6.5.5 擴散激活能的確定 243
6.6 第二相溶解動力學模型 248
6.6.1 建立溶解動力學模型 249
6.6.2 同時間相關的轉變參數 255
6.6.3 模型驗證與應用 259
參考文獻 263
第7章 存在問題及展望 270
7.1 存在問題 270
7.1.1 熱-動力學的提出 270
7.1.2 熱-動力學的問題 271
7.2 展望 272參考文獻 274
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