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刘宗昌 等 著

图书标签:

• 固态物理
• 相变
• 材料科学
• 凝聚态物理
• 晶体结构
• 热力学
• 动力学
• 相图
• 固态化学
• 材料性质

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111311140

版次：1

商品编码：10299788

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2010-09-01

用纸：胶版纸

页数：254

正文语种：中文

内容简介

《固态相变》共7章，包括固态相变导论、逆共析转变与奥氏体、共析分解与珠光体、马氏体相变与马氏体、贝氏体相变与贝氏体、淬火钢的回火转变和合金的脱溶。本书在全面、系统地阐述金属固态相变经典理论的基础上，综合近年来国内外的科研新成果，大幅更新了内容，展示了组织结构的新观察、新分析，与时俱进地提出了新概念、新理论，注重理论与实际相结合，推动理论和技术创新。

作者简介

刘宗昌，内蒙古科技大学教授。男，1940年生。河北玉田人。1965年毕业于北京科技大学（原北京钢铁学院）金属学系。曾任中国热处理学会理事，内蒙古热处理学会理事长，现任《金属热处理》编委会高级顾问，《材料热处理学报》等杂志编委会委员。
曾被评为冶金部高校先进科技工作者、全国优秀教师（获奖章）、内蒙古教学名师。获得多项教学改革成果奖、教学优秀奖和教学名师奖等。享受政府特殊津贴。从事金属固态相变理论和热处理技术研究，获省部级科技进步奖10项。出版学术著作、教材等12部，如《金属固态相变教程》、《钢件淬火开裂及防止方法》、《材料组织结构转变原理》、《珠光体转变与退火》、《过冷奥氏体扩散型相变》、《贝氏体与贝氏体相变》、《奥氏体形成珠光体转变》、《冶金厂热处理技术》等，发表学术论文230余篇。
袁泽喜，武汉科技大学（原武汉钢铁学院）教授、博士生导师。男，1946年生，湖北省鄂州市人。1969年毕业于东北大学金属材料工程专业，曾任教研室主任，湖北省机械工程学会热处理分会常务理事。主要进行材料科学基础、材料力学性能的教学工作。从事金属材料强韧化、晶界偏聚的科学研究工作，完成纵向、横向课题20余项，具有较高的经济效益和学术价值。获得原国家教委、湖北省、武汉市科技进步奖和自然科学奖多项，出版《钢的成分、残留元素及其性能的定量关系》、《金属学与热处理》著作2部，发表论文100余篇。
刘永长，天津大学材料复合与功能化教育部工程研究中心主任，教授、博士生导师。男，1971年出生于湖南省新化县。1990年进入西北工业大学学习，1994年、1997年和2000年先后在该校获材料加工工程专业工学学士、硕士和博士学位；2000年至2003年在德国Max Planck金属研究所从事博士后工作；2003年破格晋升为教授、博士生导师，与德国Max Planck金属研究所建立了长期稳定的科研协作关系。研究领域为材料成形过程组织控制原理和材料复合与功能化技术。现为美国ASM材料性能数据库委员会执行委员、中国材料网理事、中北大学兼职教授、天津市理化检验学会副理事长、天津市金属学会和热处理学会常务理事。先后获全国优秀博士学位论文奖、天津青年五四奖章、天津青年科技奖和霍英东高校青年教师（研究类）一等奖等。

目录

前言
第1章 固态相变导论
1.1 金属及合金整合系统
1.1.1 复杂系统
1.1.2 整合系统
1.1.3 固态相变的复杂性及自组织现象
1.1.4 多形性是固态相变的根源
1.2 固态相变中原子的迁移
1.2.1 扩散理论概要
1.2.2 原子迁移的热力学分析
1.2.3 实际金属中的扩散
1.2.4 过冷奥氏体相变过程中原子的迁移方式
1.2.5 原子热激活跃迁
1.3 固态相变热力学基础
1.3.1 相变热力学分类
1.3.2 相变过程的能量变化
1.4 形核
1.4.1 形核模型
1.4.2 均匀形核
1.4.3 非均匀形核
1.5 新相的长大
1.5.1 成分不变原子协同型位移长大
1.5.2 成分不变原子非协同型位移长大
1.5.3 成分改变原子非协同型位移长大
1.6 相变动力学
1.6.1 形核率
1.6.2 等温转变动力学
1.6.3 相变动力学图
复习思考题
参考文献

第2章 逆共析转变与奥氏体
2.1 奥氏体
2.1.1 奥氏体的组织形貌
2.1.2 奥氏体的晶体结构
2.1.3 奥氏体成分的不均匀性
2.2 奥氏体的形成机理
2.2.1 奥氏体形成的热力学条件
2.2.2 奥氏体的形核
2.2.3 奥氏体的晶核长大
2.2.4 渗碳体的溶解和奥氏体成分的相对均匀化
2.2.5 针形奥氏体和球形奥氏体的形成
2.3 奥氏体等温形成动力学
2.3.1 共析碳素钢奥氏体等温形成动力学
2.3.2 亚共析碳素钢的等温TTA图
2.3.3 连续加热时奥氏体形成的TTA图
2.3.4 奥氏体的形核率和长大速度
2.3.5 影响奥氏体形成速度的因素
2.4 奥氏体晶粒长大
2.4.1 奥氏体晶粒长大现象
2.4.2 奥氏体晶粒长大机理
2.4.3 硬相微粒阻碍奥氏体晶界的移动
2.4.4 影响奥氏体晶粒长大的因素
2.4.5 粗大奥氏体晶粒的遗传性
复习思考题
参考文献

第3章 共析分解与珠光体
3.1 珠光体的形貌和物理本质
3.1.1 珠光体的组织形貌
3.1.2 珠光体的片间距
3.1.3 珠光体的物理本质和定义
3.2 共析分解机理
3.2.1 过冷奥氏体共析分解热力学
3.2.2 珠光体的形核机制
3.2.3 珠光体晶核的长大
3.2.4 钢中粒状珠光体的形成
3.3 共析分解的特殊形式：“相间沉淀
3.3.1 “相间沉淀”的热力学条件
3.3.2 “相间沉淀”的组织形貌
3.3.3 “相间沉淀”的机制
3.4 过冷奥氏体共析分解动力学
3.4.1 形核率及长大速度
3.4.2 过冷奥氏体的等温转变C曲线
3.4.3 退火用TTT图
3.4.4 连续冷却转变图
3.4.5 影响珠光体转变的动力学内在因素
3.5 珠光体表面浮凸及其成因
3.5.1 珠光体表面浮凸
3.5.2 浮凸的成因
复习思考题
参考文献

第4章 马氏体相变与马氏体
4.1 马氏体相变的基本特征
4.1.1 马氏体相变的特征
4.1.2 马氏体的定义
4.2 马氏体相变的分类
4.2.1 按相变驱动力分类
4.2.2 按马氏体相变动力学特征分类
4.2.3 表面马氏体
4.3 马氏体相变热力学
4.3.1 Fe-C合金马氏体相变热力学
4.3.2 马氏体点
4.4 马氏体的物理本质及组织形态
4.4.1 钢中马氏体的物理本质
4.4.2 体心立方马氏体(埘c4.4.3 体心正方马氏体
4.4.4 Fe-M系合金马氏体
4.4.5 有色合金马氏体
4.4.6 钢中马氏体的比体积
4.5 马氏体相变动力学
4.5.1 变温相变动力学
4.5.2 等温相变动力学
4.5.3 爆发型马氏体相变动力学
4.5.4 奥氏体的热稳定化及残留奥氏体
4.6 马氏体相变机制
4.6.1 马氏体的形核
4.6.2 马氏体切变长大的晶体学经典模型
4.6.3 马氏体相变的唯象学说
4.6.4 对马氏体相变切变机制的评价
复习思考题
参考文献

第5章 贝氏体相变与贝氏体
5.1 贝氏体相变理论的研究进展
5.1.1 对贝氏体相变基本特征的共识
5.1.2 贝氏体相变论争的焦点
5.1.3 贝氏体相变机制的整合
5.2 贝氏体相变的特征和定义
5.2.1 贝氏体相变的过渡性
5.2.2 贝氏体相变的其他特点
5.2.3 贝氏体的定义
5.3 贝氏体的组织结构
5.3.1 铁基贝氏体的组织形貌
5.3.2 贝氏体铁素体的亚结构
5.3.3 贝氏体碳化物的形貌
5.3.4 有色合金中的贝氏体
5.4 贝氏体相变热力学
5.4.1 贝氏体相变的热力学条件
5.4.2 相变驱动力的计算模型
5.5 贝氏体相变动力学
5.5.1 对贝氏体相变动力学的不同认识
5.5.2 贝氏体相变动力学图
5.6 块状相变
5.6.1 块状相变的发现和定义
5.6.2 纯铁中的块状相变
5.6.3 二元铁基合金中的块状相变
5.6.4 块状相变的形核和长大
5.7 贝氏体相变机制
5.7.1 相变机制的各类学术观点
5.7.2 超低碳贝氏体的形成
5.7.3 贫碳区
5.7.4 贝氏体相变受碳原子扩散控制
5.7.5 贝氏体铁素体的形核长大
5.7.6 贝氏体碳化物的形成
复习思考题
参考文献

第6章 淬火钢的回火转变
6.1 Fe-C马氏体中碳化物的析出
6.2 合金马氏体中碳化物的析出及二次硬化
6.3 回火时a相和残留奥氏体的变化
6.3.1 双相分解学说应当摒弃
6.3.2 仪相物理状态的变化
6.3.3 残留奥氏体的转变
复习思考题
参考文献

第7章 合金的脱溶
7.1 概述
7.1.1 固溶和脱溶
7.1.2 脱溶的分类
7.2 脱溶热力学
7.3 调幅分解(拐点分解)
7.3.1 调幅分解的合金系及组织
7.3.2 调幅分解的驱动力
7.3.3 调幅分解的上坡扩散
7.3.4 调幅分解的阻力
7.4 铝合金中的脱溶过程
7.4.1 Al-Cu合金的脱溶
7.4.2 晶体缺陷对时效的影响
7.4.3 脱溶相颗粒的粗化
7.5 合金脱溶(时效)时性能的变化
7.5.1 单时效处理
7.5.2 双时效处理
7.6 低碳钢的脱溶
7.6.1 概述
7.6.2 Fe-N系过饱和a固溶体的脱溶
7.6.3 低碳钢脱溶相的固溶度积
7.6.4 低碳钢脱溶相最佳颗粒大小
7.6.5 低碳钢的时效动力学
7.7 含铜低碳钢的脱溶
7.7.1 铜偏聚区
7.7.2 脱溶机理及贯序
7.7.3 8-Cu的形成
复习思考题
参考文献

精彩书摘

金属及合金是由多组元、多相、多组织形态、多晶体结构所构成，上述要素不是简单的组合，而是一个有序的配合体、有机的结合体，是整合系统，具有“整体大于部分之总和”的特性。
金属和合金体系中的组成相和组织形态不是简单的混合系统，而是整合系统。过去很多文献中将珠光体定义为铁素体和渗碳体的机械混合物。这不正确。因为珠光体是共析反应形成的铁素体和渗碳体的整合组织，它们以界面相结合，按一定比例配合，是一个相互关联的有机整体。因此，在研究固态相变机理时，应从整体的角度，从各组元、各相的多层次相互整合人手来揭示内在的特征和规律。
在混合体系中，各组成要素具有相对独立性，没有固定的定量关系，混合体系中的整体性是各个要素性质的简单线性叠加，而固态相变中各要素的作用是非线性相互作用的结果。整合系统的理念也体现在金属及合金的性能方面，这也构成了固态相变过程多样化的独特魅力。
……

前言/序言

　　传承文明，开拓创新，更新教学内容，是永恒的主题。
　　固态相变是材料科学与工程学科研究生的学位课，极为重要。本书是依据材料学、材料加工工程专业硕士研究生教学要求和多年来的教学实践，采用继承与创新相结合的方法，综合国内外的最新研究成果，补充、完善、更新教学内容，为建设创新型社会，培养材料科学创新型人才而撰写的教材。
　　固态相变理论是金属热处理、铸造、焊接、锻压、轧钢、冶金等金属材料工程技术的理论基础，是材料科学的重要支柱。本书内容包括固态相变的一般规律、奥氏体的形成、共析分解、贝氏体相变、马氏体转变、淬火钢的回火转变、合金的脱溶等内容。涉及的科学问题有相变热力学、动力学、晶体学、组织学等，核心内容是组织结构及相变机理。本教材在继承以往成熟理论的基础上，及时总结了固态相变领域的新概念、新机制和新理论。
　　科学是以范畴、定理、定律的形式来反映现实世界多种现象的本质和运动规律的知识体系。科学是沿着“经验事实-假说-理论”的途径发展的。科学技术哲学指出：概念是科学理论的细胞。可见概念极为重要。但科学概念的形成往往有个过程。初期观察不充分，认识有片面性，则概念欠准确。随着科学研究的深入，通过科学抽象，澄清了事物的本质和内在规律性，则应当与时俱进，更新概念，促进理论进一步发展。本书就固态相变中常用的重要概念，根据其物理内涵和内在规律作了相应修改。

好的，这是一份关于一本假设的、与“固态相变”无关的图书的详细简介。 --- 书名：《星际航行中的量子纠缠效应及其在超光速通讯中的应用潜力》 作者： 艾莉森·文斯，詹姆斯·卡弗 出版社： 先驱科学出版社 出版日期： 2024年秋季 --- 简介 在浩瀚的宇宙尺度上，光速的限制一直是人类探索深空的根本障碍。随着人类文明向更远星系进发的步伐日益加快，寻找突破现有物理学框架限制的通讯方式，已成为一项至关重要的科学前沿课题。《星际航行中的量子纠缠效应及其在超光速通讯中的应用潜力》一书，正是聚焦于这一颠覆性技术的前瞻性研究。 本书并非对经典物理学或材料科学中如晶格结构、热力学平衡等基础概念的探讨，而是深入剖析了量子信息科学领域中最具神秘色彩的现象——量子纠缠，并系统性地论证了它在构建下一代星际通讯网络中的理论基础与工程挑战。 第一部分：量子纠缠的基础理论与观测证据 本书的开篇部分，首先为读者构建了一个坚实的理论框架。作者并没有花费笔墨于宏观物质的形态转变，而是将焦点置于微观粒子层面。 第1章：纠缠态的数学描述与贝尔不等式 本章详细阐述了量子力学的核心概念，特别是态矢量、希尔伯特空间以及密度矩阵在描述多粒子系统时的应用。重点解析了如何从数学上定义两个或多个量子比特（Qubits）之间的非定域关联性。此外，本书回顾了贝尔不等式实验的里程碑式进展，通过对一系列高精度实验结果（如Aspect、Zeilinger等团队的成果）的批判性分析，强调了“非定域实在性”在量子世界中的不可规避性。此处，作者特别区分了量子力学中的“关联”与经典物理学中的“因果联系”。 第2章：纠缠的产生、维持与退相干问题 本章进入实际操作层面，探讨了如何高效地在实验室环境中制备高纯度的纠缠对，例如利用参量下转换（SPDC）过程、陷阱离子以及超导电路等技术。更具挑战性的是，作者详细分析了“退相干”（Decoherence）——即环境噪声对纠缠状态的破坏机制。书中深入研究了不同类型噪声（如电磁场、热涨落）对纠缠寿命的影响模型，并提出了几种延长纠缠相干时间的创新性保护策略，这些策略完全基于量子态的保护，而非改变物质本身的宏观结构。 第二部分：超光速通讯的理论可行性与信息悖论解析 本书的核心价值在于其对量子纠缠能否实现超光速（Faster-Than-Light, FTL）通讯的深入探讨。作者采取了一种严谨的、基于现有物理学框架的审慎态度。 第3章：“无通讯定理”的再审视 历史上，量子纠缠常被误解为一种即时的信息传递工具。本章将清晰地阐释“无通讯定理”（No-Communication Theorem）的精确含义。作者通过详尽的数学推导和对测量过程的细致分析，证明了仅凭对本地测量结果的分析，无法即时确定远端粒子的状态，从而维护了狭义相对论的因果结构。 第4章：基于纠缠的隐式信息传输框架 然而，本书提出了一个革命性的视角：虽然直接的“发送比特流”不可能，但通过联合测量方案（Joint Measurement Schemes）和高维量子态编码（High-Dimensional Qubit Encoding），可以设计出利用纠缠建立的前置关联（Pre-established Correlation）来进行有效信息同步的机制。本章详细介绍了一种基于多时间点采样的纠缠辅助同步协议，该协议不违反能量守恒或局部性原理，但能极大地缩短信息被经典信道确认所需的时间。 第三部分：星际工程挑战与模拟方案 将理论应用于真实的星际航行场景，需要克服前所未有的工程障碍。 第5章：深空环境下的纠缠链路维持 书中对在数千光年级别距离上维持纠缠链路的可行性进行了评估。这涉及对宇宙微波背景辐射（CMB）、星际尘埃和高能粒子流的干扰效应进行建模。作者提出了一种主动纠缠中继网络（Active Entanglement Relay Network）的概念，利用预先部署在拉格朗日点或中继站的量子存储器，来对抗距离导致的衰减。 第6章：时间延迟与协议设计 在星际通讯中，即使是辅助性的信息同步，也必须考虑到数年甚至数十年的往返时间。本章专注于开发能够处理超长延迟通信（Ultra-Long Delay Communication, ULDC）的算法。这包括利用预言式数据包、基于机器学习的错误预测与修复机制，以及对时间同步精度要求的量化分析。这些设计完全着眼于优化数据流的整体效率，而非瞬间的传输速度。 第7章：量子密码学在星际网络中的防御 鉴于星际通讯的敏感性，量子密钥分发（QKD）是安全性的基石。本章评估了现有QKD协议（如BB84、E91）在面对高度非对称的信道环境（一端是高速移动的航天器，另一端是相对静止的地面站）时的鲁棒性。书中还探讨了针对高强度引力透镜和空间曲率变化的密钥保护策略。 总结与展望 《星际航行中的量子纠缠效应及其在超光速通讯中的应用潜力》最终为读者描绘了一幅激动人心的未来图景：一个基于量子关联性而非纯粹电磁波的、更为鲁棒和高效的星际信息骨干网。本书的贡献在于，它将高深莫测的量子物理学与宏大的星际工程学无缝对接，提供了一个脚踏实地、同时又极具前瞻性的研究蓝图。它面向的是物理学家、航天工程师以及所有对未来通讯技术充满好奇的读者。 ---

评分☆☆☆☆☆

我拿到《固态相变》这本书，感觉它就像一把钥匙，能够打开我通往物质深层秘密的大门。我一直对材料的“性格”变化很感兴趣，为什么有些东西在加热后会软化，冷却后又会变硬，甚至有些会突然变得很脆，而有些则会变得更有韧性？这本书的名字恰恰点出了核心——“固态相变”，这必然是解释这些现象的关键。我非常想知道，书中会从哪些基础理论出发，来构建对固态相变过程的理解。是热力学原理？还是动力学规律？我期待作者能够清晰地梳理出不同相变类型，比如一级相变和二级相变，以及它们在能量和熵方面的差异。这本书是否有章节专门讨论如何通过控制相变过程来优化材料的性能？比如，通过热处理来提高金属的强度和硬度，或者通过控制陶瓷的晶粒尺寸来改善其机械性能。我希望书中能包含一些经典的实验数据和理论模型，让我能够更直观地理解这些抽象的概念，并且学习如何运用这些知识去分析和解决实际的材料问题。

评分☆☆☆☆☆

《固态相变》这本书，光听名字就让人觉得它蕴含着一股神秘的力量，一种物质在不显形迹中发生的深刻变革。我一直着迷于那些看不见的、微观层面的变化是如何最终影响到宏观世界的。这本书的标题正好契合了我的好奇心，固态相变，这意味着物质在保持固态形态的前提下，其内部结构、原子排列方式，甚至晶体学特征发生了根本性的改变。我猜想，书中必然会深入探讨驱动这些相变发生的根本原因，是温度升高导致的原子振动加剧？还是外部压力施加带来的原子间距改变？我非常期待作者能详细介绍几种主要的固态相变类型，比如固溶体相变、扩散型相变，以及无扩散型相变，并解释它们在微观机制上的区别。这本书是否有涉及相变在材料科学中的实际应用？例如，在钢铁冶金中，马氏体相变是如何赋予钢铁极高的硬度？或者，在陶瓷材料的制备过程中，哪些相变对于获得理想的微观结构至关重要？我希望这本书能够提供一个清晰的框架，让我能够系统地理解固态相变这一重要的科学概念，并将其与实际的材料性能联系起来。

评分☆☆☆☆☆

《固态相变》这个书名，一开始就让我联想到那些古老而又充满智慧的炼金术士，他们渴望改变物质的本质，而现代科学中的固态相变，或许就是对这种古老愿望的科学化诠释。我设想着，这本书可能会深入探讨不同晶体结构之间的转化，比如从面心立方到体心立方，再到密排六方，这些看似微小的原子排列变化，却能带来宏观性质的巨大差异。我很好奇，作者会如何解释这些结构转变的动力学过程？是扩散控制的，还是无扩散的？其中又涉及多少能量垒和形核生长的概念？这本书是否会触及到材料的微观结构，比如位错、晶界等缺陷在相变过程中扮演的角色？我希望作者能够通过丰富的案例，比如金属合金的退火、淬火过程，或者陶瓷材料的烧结，来生动地展示固态相变的实际应用。对于我来说，这本书不仅是获取知识的途径，更是一种思维方式的引导，让我学会从更基础的层面去理解物质的性质和变化，从而更好地认识和改造我们身处的世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字叫《固态相变》，我拿到手的时候，光是封面就很有质感，简约的线条勾勒出一个抽象的概念，让我对接下来的阅读充满了期待。我一直对材料科学很感兴趣，尤其是在探索物质在不同条件下的行为变化方面。这本书的书名直接点明了主题，固态相变，这是一个听起来就非常有深度和挑战性的领域。我猜想里面会涉及到很多微观层面的粒子运动，晶体结构的重排，以及能量的吸收和释放等过程。我特别好奇书中会用哪些生动的例子来解释这些抽象的物理化学概念，毕竟，很多时候，理论的理解离不开形象的比喻和实际的应用。我希望这本书能够深入浅出，即使是像我这样非专业背景的读者，也能从中领略到固态相变的神奇之处。我更希望它能引导我去思考，在我们的日常生活中，有哪些现象其实就是固态相变在发挥作用，比如金属的热处理，陶瓷的烧结，甚至是一些烹饪过程中的分子变化，是不是都能从固态相变的角度得到解释？我对书中可能出现的实验数据、图表和理论模型感到一丝敬畏，但也充满求知欲，期待能从中获得扎实的知识，拓展我理解世界的视野。

评分☆☆☆☆☆

翻开《固态相变》这本书，一股浓厚的学术氛围扑面而来。我虽然不是这方面的专家，但对科学探索的热情从未减退。这本书的标题一下子就抓住了我的注意力，固态相变，这听起来就像是物质在沉默中经历的剧烈变革，从一种稳定状态悄然转向另一种完全不同的形态。我脑海中浮现出金属在高温下变得柔软，冷却后又恢复坚硬的场景，这背后一定有着复杂的物理机制。书中是否会详细阐述驱动相变的驱动力是什么？是温度？压力？还是其他更微妙的因素？我期待作者能够用严谨的科学语言，但又不失逻辑的流畅性，来一步步揭示这些奥秘。我特别好奇书中所涉及的相图，那种二维或三维的空间，记录着物质在不同条件下的“身份证明”，想必是理解固态相变的关键。这本书会不会探讨一些前沿的相变材料，比如那些在特定温度下就能改变形状的记忆合金，或者在不同电场下就能变换晶体结构的智能材料？如果能结合一些最新的研究成果，那这本书的价值将大大提升，让我能触摸到科学发展的脉搏。