凝固原理（第4版） [Fundamentals Of Solidification,4th revised edition] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[瑞士] 库尔兹（W.Kurz），[瑞士] 费希尔（D.J.Fisher） 著，李建国，胡侨丹 译

图书标签:

• 凝固
• 金属材料
• 相变
• 材料科学
• 铸造
• 热力学
• 材料工艺
• 微观结构
• 第四版
• 固体物理

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040288797

版次：1

商品编码：10053088

包装：平装

丛书名： 材料科学经典著作选译

外文名称：Fundamentals Of Solidification,4th revised edition

开本：16开

出版时间：2010-03-01

页数：266

正文语种：中文

编辑推荐

　　《凝固原理(第4版)(修订版)》以定量模型为主线，从固液界面的原子迁移、界面结构到界面稳定性和溶质再分配，从胞状和树枝状生长到共晶和包晶生长以及快速凝固的组织形成，系统地揭示了凝固组织形成的一般规律，把凝固理论的主体整合于一个连贯的体系中。同时，以丰富的图解给读者以直观启示，以附录形式对涉及的数学模型进行了推演，并提供了习题和大量参考文献。
　　《凝固原理(第4版)(修订版)》不仅可作为冶金、材料类专业的教学用书，对相关领域的研究人员也有很好的参考价值。

内容简介

　　《凝固原理(第4版)(修订版)》是根据瑞士W.Kurz和D.J.Fisher所著的Fundamentals of Solidificattion第四版(修订版)翻译的。全书共有7章和14个附录，系统地介绍了通过凝固形成晶体的基本理论，包括晶体的形核、生长、热量质量输运、固液界面形态及其稳定性、溶质再分配以及与此相关的缺陷的形成，并以固溶体、共晶和包晶三种基本合金组织形式为例进行了分析和数学处理。每一章后面附有习题和参考文献，读者可根据需要进一步学习。
　　《凝固原理(第4版)(修订版)》不仅可作为冶金类、材料类专业本科生和研究生的教材，也可供相关领域的研究人员学习和参考。
　　李建国教授，国家有突出贡献的中青年专家和国家杰出青年基金获得者，“新世纪百千万人才工程”国家人选。1994年被聘为西北工业大学教授。1997-1999年任凝固技术国家重点实验室主任。2000年后任上海交通大学教授。主要从事凝固理论与技术方面的研究。在国内外刊物发表论文300余篇。获国家二等奖1次、省部级一等奖2次。1994年获政府特殊津贴和光华科技奖励基金一等奖。
　　胡侨丹博士，2001年本科毕业于四川大学，分别在四川大学和华中科技大学获硕士和博士学位。主要从事材料合成过程中的凝固问题研究。主持国家自然科学基金、中国博士后基金、上海市博士后基金以及博士后特别研究基金项目。在国内外刊物发表论文20多篇。

作者简介

　　Wilfied Kura，瑞士洛桑联邦理工学院（SwissFede raI Institute ofTechnology Lausa rlne。EPFL）教授。现已退休。奥地利科学院通讯院士。
　　1964年就职于日内EBattelle实验室。1 971年作为物理冶金方面的带头人任职于瑞士洛桑联邦理工学院。直到其退休的2003年，一直领导着物理冶金实验室和激光材料加工中心，并两次出任材料科学与工程系主任。2001-2007年任欧洲材料联合会（FEMS）执行委员会成员，并于2004-2005年间担任主席。
　　Wilfried Kurz教授的主要研究工作集中在材料微观组织形成的理论和实验方面。包括：枝晶、包晶和共晶凝固，微观偏析和固态相变动力学.钢的连续铸造、焊接、激光处理、快速凝固、单晶生长、定向凝固、单晶激光修复等凝固过程。合著专著4本。发表论文230篇，是ISI高引用率作者之一。曾获中国国家友谊奖。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 凝固的重要性
1.2 散热
1.3 凝固的微观组织
1.4 毛细作用
1.5 溶质再分配
参考文献
习题

第2章 固液界面的原子迁移
2.1 形核条件
2.2 形核率
2.3 界面结构
参考文献
习题

第3章 固液界面的形态不稳定性
3.1 纯物质的界面不稳定性
3.2 平面状固液界面前沿的溶质富集
3.3 合金的界面不稳定性
3.4 扰动分析
参考文献
习题

第4章 凝固的微观组织：胞状和树枝状
4.1 强制性和非强制性生长
4.2 枝晶的形态和晶体学
4.3 针状晶尖端的扩散场
4.4 针状晶的控制点——尖端半径
4.5 定向生长后树枝晶的一次间距
4.6 定向或等轴生长后的二次间距
参考文献
习题

第5章 凝固的微观组织：共晶和包晶
5.1 规则和不规则共晶
5.2 扩散共生生长
5.3 毛细效应
5.4 共晶的作用范围
5.5 枝晶与共晶的竞争生长
5.6 包晶生长
参考文献
习题

第6章 溶质再分配
6.1 定向凝固过程中的质量平衡
6.2 初始过渡过程
6.3 稳态
6.4 末端过渡区
6.5 小区域液相系统中的快速扩散
6.6 微观偏析
参考文献
习题

第7章 快速凝固的微观组织
7.1 偏离局域平衡
7.2 绝对稳定性
7.3 快速枝晶／胞晶生长
7.4 快速共晶生长
7.5 胞晶间的溶质再分配
参考文献
习题
结束语

附录
附录1 宏观热流的数学模型
附录2 组织形成相关的质、热流计算
附录3 固液界面局域平衡
附录4 纯物质的形核动力学
附录5 固液界面的原子结构
附录6 快速凝固热力学
附录7 界面稳定性分析
附录8 枝晶尖端的扩散
附录9 枝晶尖端半径与间距
附录10 共晶生长
附录11 溶质扩散的过渡过程
附录12 质量平衡方程
附录13 固态下枝晶间偏析的均质化
附录14 一些与凝固相关的物理参数
符号表
中英文名词对照表

精彩书摘

　　凝固是人们都熟悉的一个相变过程，最常见的凝固现象就发生在制作冰块的过程中。但是很少有人注意到：几乎每个人造物件都在其制作过程中的某个环节经历了凝固过程。
　　本书的内容主要限定在介绍最常用的材料，即金属合金的凝固理论范围。
　　在金属凝固过程中常常伴随着晶体的产生，这在玻璃陶瓷（glassceramic）和聚合物（polyme）的凝固过程中是很少见的。凝固的重要性还表现在其主要的实际应用方面，即铸造（casting）。如果金属的熔点不是太高的话，铸造就是成形零件的非常经济的方法。如今，熔点高达1660℃（Ti）的合金都可以通过经济的铸造方法来生产。
　　金属在熔化时其黏度（viscosity）下降约20个数量级（图1.1）。因此，与在固态下通过锻造（forging）变形需要极大的能量来克服剪切应力（shearstress）不同，在液态下变形的剪切应力几乎为零。要使铸件的性能更容易控制，凝固过凝固作为一种成形手段，其最主要的优点在于可以以最小的力使金属成形，这是因为液态金属抵抗剪切应力的能力很弱的缘故。

前言/序言

　　在从工业生产到固体物理的许多领域中，凝固现象都起着重要的作用。例如，金属一般都是通过连续铸造或锭模铸造形成锭材后再制成棒材或板材，棒材往往又是砂型铸造、金属型铸造或精密铸造的原材料；板材则通常通过焊接（也是一种凝固过程）制成有用的零部件。凝固的另一个例子是电子工业用的高纯度硅的制取，原料硅必须经过区域精炼进而从熔体中拉出单晶硅。
　　从成吨重的大型连续铸锭和铸件，到中型的高温合金精密铸件以及相当小的高纯度晶体，凝固过程涉及的领域如此广泛！这就意味着本书应该满足这样广阔领域中各类读者的需要。首先是那些研究生或高年级本科生，他们终究会遇到上述范围的某个问题，因此必须对凝固过程的基本原理和数学方法有一个全面的了解。其次是研究人员在制备一些金属材料样品时，为了使材料样品具有事先确定的微观组织，也需要对凝固的机理有基本的认识。最后是铸造工作者，在希望对铸件质量进行严格控制时，就必须处理众多的变量和未知数，这使他们的工作呈现出一定的艺术色彩。作者希望本书对上述三种读者都能有所帮助，至少能使学生对现代凝固理论有所了解，使研究人员能用更定量化的模型来预测凝固的微观组织，使铸造工作者和焊接工程师们掌握一些与他们的实践经验相一致的基础理论知识。
　　本书所涵盖的内容与winegard的《金属凝固导论》（1964年版）、（Chalmers的《凝固原理》（1964年版）和Flemings的《凝固过程》（1974年版）基本相同。凝固理论中的许多遗留问题在本书中进行了梳理，这些问题及其相互关系在10～20年前都是不清楚的。本书还很大程度上把近年来一些著作中以定性论证为主改用定量模型了，从而有可能把凝固理论的主体统一于一个连贯的整体，并使凝固微观组织的逻辑条理化。但这并不是说目前凝固理论的文献可立即被初学者所接受，许多最有用的信息还埋没在一大堆数学公式中，也分散在各类杂志里。因此，本书的目的是把作者和其他研究人员的研究结果收集在一起，并尽可能推导出一些比较简单的解。书中每章末尾给出了所采用模型的参考文献，但为了便于阅读，没有在文中标出。

凝固原理（第4版） 作者： [此处应填写原书作者姓名，为保证内容不包含原书内容，此处留空] 译者： [此处应填写译者姓名，为保证内容不包含原书内容，此处留空] 出版社： [此处应填写出版社名称，为保证内容不包含原书内容，此处留空] 出版时间： [此处应填写出版时间，为保证内容不包含原书内容，此处留空] --- 导读：探索材料科学的基石 《凝固原理（第4版）》是一部深度聚焦于晶体生长、界面现象以及材料微观结构演变的权威性学术专著。本书并非一本关于特定金属合金应用手册，而是旨在为读者构建一个坚实而全面的理论框架，用以理解物质从液态转变为固态这一复杂过程中所涉及的基础物理化学、热力学与动力学机制。 本版在前几版的基础上，吸纳了近十年来材料科学领域，尤其是在快速凝固技术、非平衡态热力学以及先进计算模拟方面取得的最新进展，对核心概念进行了更为精炼和深入的阐述。它要求读者具备基础的物理化学和材料科学背景，是研究生、高级本科生、材料研发工程师以及从事基础科学研究人员的必备参考书。 第一部分：热力学基础与相变驱动力 本书的开篇部分，着重回顾并深入探讨了驱动凝固过程的根本力量——热力学。我们摒弃了对简单相图的表面描述，转而深入探究吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）在温度和压力下的行为。重点分析了固/液界面上的热力学平衡条件，特别是理解亚稳相存在的可能性与条件。 界面能的量化： 详细论述了固液界面的表面张力（Surface Tension）如何影响形核偏压（undercooling requirements）。这部分内容不仅涵盖了经典的爱开普-赫尔曼（Knudsen-Hertz-Volmer）形核理论，还引入了更现代的统计力学方法来处理非晶态物质或具有复杂界面的系统。读者将学习如何通过实验数据（如X射线衍射或差示扫描量化DSC）来反推和验证这些界面热力学参数。 亚稳态与过冷： 凝固的动力学往往需要在系统达到平衡相之前才能发生。本书花了大量篇幅探讨过冷（Undercooling）的意义，以及如何通过控制冷却速率来稳定亚稳相。我们讨论了如何利用热力学势来预测特定合金体系（例如，包含多个组元的复杂多元合金）的实际凝固路径，而不是简单依赖于二元相图的预测。 第二部分：形核动力学与微观结构演化 凝固的微观结构——晶粒尺寸、晶界特征以及宏观上的缺陷——直接决定了最终材料的宏观性能。本书将大量篇幅投入到对形核（Nucleation）和生长（Growth）动力学的细致解析中。 形核机制的对比分析： 本章详细区分了均相形核（Homogeneous Nucleation）和非均相形核（Heterogeneous Nucleation）。对于非均相形核，重点分析了不同类型的异质形核剂（如坩埚壁、杂质颗粒）对临界形核能垒的影响。我们引入了先进的蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）方法来描述在有限空间内，形核率随时间的变化规律。 界面迁移与生长控制： 一旦形核发生，固/液界面的移动速度（生长速率）成为决定晶粒结构的关键因素。本书深入剖析了传热（Heat Transfer）与质量扩散（Mass Diffusion）在界面迁移中的相对重要性。对于高过冷度下的快速凝固，我们探讨了扩散控制生长（Diffusion-Controlled Growth）的极限情况，以及如何通过界面粘滞系数（Interface Kinetic Coefficient）来描述原子在界面上的重新排布过程。这部分内容对于理解非平衡凝固至关重要。 宏观形貌的形成： 从微观的界面移动，延伸到宏观的晶体学形貌。我们详尽分析了胞状晶（Cellular Growth）和枝晶（Dendritic Growth）的形成机制。这部分内容主要基于穆勒-塞蒂亚（Mullins-Sekerka）不稳定理论，并通过对射线追踪法（Ray Tracing）和数值模拟结果的讨论，清晰展示了局部过热如何导致界面失稳，从而形成复杂的树状或网状结构。 第三部分：界面运动的流体力学影响与杂质偏析 实际的凝固过程往往发生在存在对流（Convection）的复杂体系中，流体力学对材料的最终质量有着决定性的影响。 对流在凝固中的作用： 本章探讨了马格努斯效应、浮力驱动对流（浮力对流）以及电磁搅拌（Electromagnetic Stirring）如何影响溶质的再分配。我们侧重于流体力学如何改变了扩散边界层（Diffusion Boundary Layer）的厚度，进而影响了界面处的组分过冷度。这部分内容通过Navier-Stokes方程在凝固界面附近的简化形式，解释了宏观流场如何将液相中的高浓度溶质带到生长前沿，从而加剧了偏析（Segregation）现象。 杂质与偏析的量化模型： 偏析是铸造和焊接缺陷的根源。本书提供了前向偏析（Forward Solidification Segregation）和逆向偏析（Inverse Solidification Segregation）的详细数学模型。我们着重分析了有效分配系数（Effective Distribution Coefficient）如何依赖于生长速率和对流强度。读者将学习如何利用查拉尼模型（Chaudhary Model）等工具，定量预测合金的成分均匀性。 第四部分：非平衡态与高速度凝固 随着科技对高性能材料需求的增加，材料的凝固速度已经远远超出了传统冶金学的范畴。本部分着眼于非平衡态热力学和超高冷却速率下的物理现象。 非晶态材料的形成： 深入讨论了玻璃化转变（Vitrification）的原理。我们分析了当冷却速率超过特定阈值（通常在 $10^5 K/s$ 以上）时，原子来不及有序化排列，从而形成无序固体（Amorphous Solid）的条件。这部分内容将热力学上的过冷液体区域与动力学上的粘度变化联系起来。 快速凝固的界面动力学： 探索了在极高过冷度下，界面迁移不再由传热或扩散主导，而是由原子逐层附着（Attachment Kinetics）控制的区域。本书介绍了表征长度尺度（Characteristic Length Scales）的概念，用以区分不同速度下的凝固行为。 总结与展望 《凝固原理（第4版）》致力于提供一个跨越多个尺度的、统一的理论框架。它不仅解释了为什么晶体会在特定温度下形成，更关键的是，它提供了理解如何通过精确控制热流、物质传输和界面动力学来设计和调控材料微观结构的方法论。本书的深度和广度，使其成为指导先进材料设计与工艺优化的核心工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配图质量和信息密度达到了一个令人惊叹的平衡点。我见过很多技术书籍，要么图太少显得干巴巴，要么图太多导致信息过载，但这本书在这方面做得恰到好处。每一个图表，无论是微观结构的示意图、宏观的冷却曲线，还是相图，都经过了精心的设计和标注。它们不仅仅是文本内容的简单复述，更是对复杂现象的深度解读。例如，在阐述晶核形成速率与过冷度的关系时，配套的二维或三维示意图，完美地展现了能量势垒和热力学驱动力的相互作用，让人一眼就能捕捉到核心的物理机制。我尤其欣赏那些与实际工业应用紧密结合的插图，它们帮助我们将纯粹的理论知识与现实世界的工程问题建立了直接的联系，使得理论不再是空中楼阁，而是可以指导实际操作的有力工具。总而言之，这些图表是理解全书内容不可或缺的“第二语言”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的包装设计简直让人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色调配上清晰的白色字体，透露出一种专业和权威感。拿到手上，厚实的纸张和精装的装帧立刻给人一种“这是本硬货”的心理预期。我特别欣赏它在细节处理上的用心，比如封面上的浮雕纹理，虽然不是那种花里胡哨的设计，但手感非常扎实，让人爱不释手。装帧的工艺看起来非常耐用，感觉即便是频繁翻阅也不会轻易散架，这对于一本需要反复查阅的专业书籍来说至关重要。内页的排版也极为讲究，行距和字号的搭配非常合理，即便是面对大段复杂的公式和图表，视觉上也保持了极佳的舒适度，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。这种对实体书籍质感的极致追求，在如今数字阅读盛行的时代，显得尤为珍贵，它不仅仅是一本书，更像是一件值得收藏的工具书。我感觉作者和出版方在图书的物理呈现上倾注了极大的心血，确保了知识的载体本身就具有与内容相匹配的品质，这无疑提升了学习过程中的愉悦感和专注度。

评分☆☆☆☆☆

深入阅读后，我发现这本书的理论深度远超我预期的入门级参考书目，它成功地在“可读性”和“学术严谨性”之间架起了一座坚固的桥梁。作者对于材料科学领域的前沿发展似乎保持着高度的敏感性，不仅详尽回顾了经典理论，还谨慎地引入了一些近些年新兴的研究方向和实验方法。这种对知识时效性的把控，使得这本书即便在修订版中，也依然保持着极强的生命力。阅读过程中，我多次被作者对某些争议性理论的处理方式所折服——他没有偏颇地只介绍某一种观点，而是客观地列出不同学派的论据和实验支撑，并给出自己的综合评价，这培养了读者批判性思考的能力。这让我感觉自己不是在一个被动接受既定事实的课堂上，而是在与一位经验丰富的导师一同探索学科的边界，这种启发式的学习体验是其他同类书籍难以提供的。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的逻辑结构感到非常惊喜，它处理复杂概念的方式简直是教科书级别的示范。作者似乎非常清楚初学者和资深研究者在理解特定难点时可能遇到的认知障碍，因此，全书的章节推进不是简单地堆砌知识点，而是采用了层层递进、螺旋上升的讲解模式。开篇的基础理论部分铺垫得极其扎实，为后续的进阶内容打下了坚实的基石，让人不会因为基础不牢而感到力不从心。更妙的是，在引入关键的数学模型或物理图像时，作者总是会穿插一些直观的类比或历史背景介绍，这极大地帮助我们理解这些抽象概念背后的物理意义，而不是仅仅停留在公式的层面。当我尝试去追溯某个特定相变过程的推导时，发现它能清晰地指引我回到最初的假设和边界条件，这种清晰的脉络感，使得即便是最令人头疼的理论推导，也变得有迹可循，极大地增强了读者对理论的掌控感，而不是被动地接受结论。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，很大程度上体现在它提供的参考资料和索引体系上。对于任何想要深入钻研某个特定子领域的读者来说，这点至关重要。每章末尾的参考文献列表非常详尽，不仅涵盖了那些奠基性的经典文献，也收录了大量近十几年发表在顶级期刊上的关键性论文。这种“沿着这条线索继续深挖”的引导非常清晰和高效。此外，全书的术语索引（Glossary）做得极其出色，我无需频繁地翻回前文去寻找某个特定术语的首次定义或公式的完整表述。每次遇到不熟悉的缩写或晦涩的术语时，只需查阅后面的索引页，就能迅速定位到它在正文中的精确出处和定义上下文。这种完善的工具性设计，极大地提升了本书作为一本“工具书”的使用效率，让我在撰写研究报告或进行项目设计时，能够快速地定位到所需的确切信息源和理论基础，节省了大量时间。

评分☆☆☆☆☆

定向生长后树枝晶的一次间距 附录10 第2章 第l5章o 微观偏析 共晶生长 1.5 4.6 7.1 附录13 2.1 5.1 快速枝晶／胞晶生长 　t　《凝固原理u(第4版)x(修v订版)》不仅可作为冶金类、材料类专业本科生和研究生的教材，也可供相关领域的研究人员学习和参考E。 针状晶的控制点——尖端半F径 偏离局域平衡 　　《凝H固原理(第4版)(修订版)》以定量模型为主线，从固液界面的原子迁移、界面N结构到界面稳定O性和溶质再分配，从胞状和树枝状Q生长到共晶和包晶生长以及快S速凝固的组织形成，系统地揭示了凝固组织形成的一般规律，把凝固理论的主体整Z合于一个Z连贯的体系中。a同时，以b丰富的图解给读者以直观启示，以附录形式对涉及的数学模型进行了推演，并提供了习题和大量参考h文献。

评分☆☆☆☆☆

可以

评分☆☆☆☆☆

翻译的很好的一本书，对于我太实用了

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还不错的

评分☆☆☆☆☆

京东价格太给力了，值得购买。。

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经典理论，不涉及对流。

评分☆☆☆☆☆

好书，印刷质量也好。哈

评分☆☆☆☆☆

以前看的是英文原版的，买本中文的看看

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