材料科学与工程系列精品教材 材料加工原理
出版时间：2017年版
丛编项： 材料科学与工程系列精品教材
内容简介
本书是为材料科学与工程学科本科生编写的教材，也适用于机械工程学科材料成形与控制专业。内容包括： 基于液—固转变的材料加工； 基于气—固转变的材料加工； 基于固态转变的材料加工。这是同类教材中首次采用按材料加工制备过程中的主要相变类型进行的内容分类。教材将在更广阔的领域为学生打下加工过程中材料成分、组织及性能的形成和变化规律的知识基础。
目录
第1篇基于液—固转变的材料加工
1液态金属与凝固结晶
1.1液态金属的结构和性质
1.1.1金属从固态熔化为液态时的变化
1.1.2液态金属的结构
1.1.3液态金属的性质
1.2凝固结晶热力学和动力学
1.2.1金属液—固转变的热力学条件
1.2.2均质形核
1.2.3异质形核
1.2.4晶体长大
习题
参考文献
2液态金属的流动与凝固传热
2.1液态金属的流动性和充型能力
2.1.1液态金属流动性与充型能力的基本概念
2.1.2液态金属的停止流动机理
2.1.3液态金属充型能力的计算
2.2液态金属的流动
2.2.1凝固过程中液体流动的分类
2.2.2凝固过程中液相区的液体流动
2.2.3液态金属在枝晶间的流动
2.3凝固传热
2.3.1铸造过程中的传热
2.3.2焊接过程中的传热
习题
参考文献
3凝固过程与组织控制
3.1凝固过程概述
3.1.1凝固过程简介
3.1.2凝固过程中的溶质分配与传质
3.2单相合金的凝固
3.2.1平衡凝固
3.2.2近平衡凝固
3.2.3界面稳定性与晶体形态
3.3多相合金的凝固
3.3.1共晶合金的凝固
3.3.2偏晶合金的凝固
3.3.3包晶合金的凝固
3.4凝固组织控制
3.4.1普通铸件的凝固组织与控制
3.4.2定向凝固组织控制
3.4.3焊缝凝固组织控制
3.4.4快速凝固
习题
参考文献
目录
材料加工原理
4熔体质量控制
4.1气体与液态金属的相互作用
4.1.1氢与液态金属的相互作用
4.1.2氮与液态金属的相互作用
4.1.3氧与液态金属的相互作用
4.2熔渣与液态金属的相互作用
4.2.1熔渣及其特性
4.2.2活性熔渣对金属的氧化
4.2.3脱氧处理
4.2.4渗金属反应
4.2.5脱硫与脱磷
4.3液态金属的处理与保护
4.3.1液态金属的净化处理
4.3.2液态金属的细化处理
4.3.3液态金属的变质处理
4.3.4液态金属的保护
习题
参考文献
5凝固缺陷
5.1偏析
5.1.1微观偏析
5.1.2宏观偏析
5.2气孔
5.2.1析出性气孔
5.2.2侵入性气孔
5.2.3反应性气孔
5.2.4气孔的有害作用及防止措施
5.3非金属夹杂物
5.3.1非金属夹杂物的来源和类型
5.3.2非金属夹杂物的影响
5.3.3控制非金属夹杂物的措施
5.4缩孔与缩松
5.4.1金属的收缩
5.4.2缩孔与缩松的形成
5.4.3影响因素和防止措施
5.5应力与裂纹
5.5.1金属凝固过程中的内应力
5.5.2凝固裂纹
习题
参考文献
第2篇基于气—固转变的材料加工
6气—固转变基础
6.1气体与固体
6.1.1气体分子运动论
6.1.2固体表面的特点
6.1.3物理吸附和化学吸附
6.1.4吸附几率、吸附(弛豫)时间和吸附等温线
6.2薄膜的生长模式
6.2.1核形成与生长
6.2.2连续薄膜的生长
6.3薄膜的外延生长
6.3.1晶格匹配与外延缺陷
6.3.2外延薄膜的成分控制
6.3.3外延生长的特点
6.4非晶薄膜
6.5薄膜的内部应力与附着强度
6.5.1热应力和生长应力
6.5.2附着力
6.6台阶覆盖率
习题
参考文献
7物理气相沉积Ⅰ——真空蒸发镀膜
7.1真空蒸发原理
7.1.1真空蒸发物理过程
7.1.2蒸发热力学
7.1.3残余气体对蒸发过程的影响
7.1.4蒸发粒子在衬底的沉积
7.2物质的蒸发特性及膜厚分布
7.2.1点蒸发源
7.2.2小平面蒸发源
7.2.3细长平面蒸发源
7.2.4环状蒸发源
7.2.5蒸发源与衬底的相对位置
7.3蒸发源的类型
7.3.1电阻蒸发源
7.3.2电子束蒸发源
7.3.3高频感应蒸发源
7.3.4激光熔融蒸发源
7.4特殊的真空蒸发
7.4.1分子束外延法
7.4.2电弧蒸发法
7.4.3热壁法
7.4.4离子镀
习题
参考文献
8物理气相沉积Ⅱ——溅射镀膜
8.1溅射原理
8.1.1溅射过程
8.1.2溅射机理
8.1.3溅射特性
8.1.4辉光放电
8.2溅射技术
8.2.1二极直流溅射
8.2.2射频溅射
8.2.3磁控溅射
习题
参考文献
9化学气相沉积
9.1概述
9.2化学气相沉积基本原理
9.3化学气相沉积热力学
9.4化学气相沉积动力学
9.5化学气相沉积成膜的影响因素
9.6常用化学气相沉积工艺简介
9.6.1常压和低压化学气相沉积
9.6.2等离子体化学气相沉积
9.6.3金属有机化合物气相沉积
9.6.4激光(诱导)化学气相沉积
9.7几种常用薄膜的制备
9.7.1二氧化硅(SiO2)薄膜
9.7.2氮化硅(Si3N4)薄膜
9.7.3氮化钛(TiN)薄膜
9.7.4硅化钨(WSix)薄膜
9.7.5多晶硅薄膜
9.7.6金属薄膜
习题
参考文献
第3篇基于固态转变的材料加工
10塑性成形的物理基础
10.1冷塑性成形
10.1.1单晶体的塑性变形机理
10.1.2多晶体的塑性变形机理
10.1.3合金的塑性变形
10.1.4冷塑性变形对组织性能的影响
10.2热塑性成形
10.2.1软化
10.2.2热塑性变形机理
10.2.3合金的热塑性变形
10.2.4热塑性变形对组织性能的影响
10.3超塑性成形
10.3.1超塑性变形的特点
10.3.2超塑性变形的类型
10.3.3超塑性变形对组织性能的影响
10.3.4超塑性变形机理
10.4塑性和变形抗力的影响因素
10.4.1塑性指标和塑性图
10.4.2塑性的影响因素
10.4.3提高塑性的途径
10.4.4变形抗力及其影响因素
习题
参考文献
11塑性成形的力学基础
11.1基本假设
11.2应力分析
11.2.1外力、内力、应力和点的应力状态
11.2.2直角坐标系中一点的应力状态
11.2.3张量
11.2.4任意斜面上的应力
11.2.5主应力及应力张量不变量
11.2.6主切应力和最大切应力
11.2.7应力球张量和应力偏张量
11.2.8八面体应力和等效应力
11.2.9应力莫尔圆
11.2.10应力平衡微分方程
11.3应变分析
11.3.1应变的概念
11.3.2应变与位移的关系
11.3.3应变张量分析
11.3.4应变协调方程
11.3.5平面问题和轴对称问题
11.3.6应变增量和应变速率
11.3.7有限变形
11.4屈服准则
11.4.1Tresca屈服准则
11.4.2Mises屈服准则
11.4.3屈服准则的几何表示
11.4.4两屈服准则的统一表达式
11.5本构方程
11.5.1塑性应力应变关系
11.5.2弹性应力应变关系
11.5.3塑性变形的增量理论
11.5.4塑性变形的全量理论
11.6塑性成形问题求解方法
11.6.1主应力法
11.6.2主应力法的应用——长矩形板镦粗时的变形力和平均压力
习题
参考文献
12粉末冶金原理
12.1概述
12.2粉末的制备及表征
12.2.1粉末的制备
12.2.2粉末的表征
12.3粉末的成形
12.3.1成形前粉末的预处理
12.3.2粉末压制成形原理
12.4粉末的烧结
12.4.1烧结的基本过程
12.4.2烧结的热力学问题
12.4.3烧结驱动力
12.4.4物质迁移及烧结动力学
12.4.5烧结过程的孔隙变化
12.5粉末冶金材料的结构、特性及工程应用
12.5.1粉末冶金材料的性能特点
12.5.2粉末冶金材料的工程应用
习题
参考文献
