Fundamentals of Creep in Metals and Alloys, Second Edition pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science

作者:Michael Kassner

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2009-2-17

价格:USD 225.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780080475615

丛书系列:

图书标签:

Creep
Metallurgy
Materials Science
Metals
Alloys
Mechanical Behavior
High Temperature
Deformation
Failure Analysis
Engineering Materials

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具体描述

Creep refers to the slow, permanent deformation of materials under external loads, or stresses. It explains the creep strength or resistance to this extension. This book is for experts in the field of strength of metals, alloys and ceramics. It explains creep behavior at the atomic or 'dislocation defect' level. This book has many illustrations and many references. The figure formats are uniform and consistently labeled for increased readability. This book is the second edition that updates and improves the earlier edition. Numerous line drawings with consistent format and units allow easy comparison of the behavior of a very wide range of materials. Transmission electron micrographs provide direct insight into the basic microstructure of metals deforming at high temperatures. Extensive literature review of about 1000 references provides an excellent overview of the field.

铸造与冶金：现代材料科学的基石本书深入探讨了材料科学与工程领域中至关重要的一环——铸造与冶金过程。作为现代工业制造的基石，理解和掌握金属的凝固、变形、微观结构演变以及最终性能的形成，对于开发高性能、高可靠性的工程部件至关重要。本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，涵盖从基础理论到先进工艺实践的广泛内容。第一部分：金属凝固与晶体学基础本部分聚焦于金属材料从液态向固态转变的物理化学过程，即凝固。这是决定铸件和焊接件微观结构和宏观性能的决定性阶段。第一章：相图与热力学驱动力首先，本书详细阐述了二元及多元合金体系的相图解读。重点分析了相平衡的原理，包括液相线、固相线、共晶点、共熔点以及固溶体的溶解度限制。通过热力学角度，探讨了相变发生的吉布斯自由能变化驱动力，解释了为什么某些相会在特定温度和成分下优先形成。引入了牛顿冷却定律在理想体系中的应用，并讨论了实际冷却曲线中过冷现象的成因与影响。第二章：凝固的界面动力学本章深入研究了固-液界面的行为。阐述了平面凝固、枝晶生长（Dendritic Growth）的微观机制。详细分析了马斯蒂夫（Mastryukov）方程和特鲁斯特（Trost）模型的应用，用以描述枝晶臂间距（Primary and Secondary Dendrite Arm Spacing, PDAS）的控制因素，包括冷却速率、过冷度和合金化元素的影响。此外，还讨论了界面粗糙化（Interface Roughness）和界面能对最终晶粒形态的调控作用。第三章：溶质偏析与微观偏析的控制金属凝固过程中，合金元素的重新分配——溶质偏析（Solute Partitioning）是不可避免的现象。本章详细分析了包克勒（Buckley）方程和逆向扩散模型，用以量化轴向和径向的偏析程度。特别关注了“包晶反应”（Peritectic Reactions）在形成复杂微观结构中的作用，以及如何通过优化浇注技术（如低过热度浇注）来最小化宏观偏析，从而提高铸件的均匀性。第四章：铸造缺陷的形成与预防铸件缺陷是实际生产中面临的主要挑战。本章系统分类并剖析了热裂纹（Hot Tearing）、冷裂纹（Cold Cracking）和孔隙（Porosity，包括气孔和缩孔）的形成机理。对于热裂纹，重点分析了固相分数与剪切应力敏感性的关联。对于孔隙，阐述了气体溶解度、液面收缩补偿不足以及型腔内水汽分解在铸件中的成因，并介绍了有效消除这些缺陷的工艺手段，如使用冒口系统优化设计和真空辅助凝固技术。第二部分：塑性加工与微观结构演变塑性加工是金属材料成形和性能调整的关键步骤。本部分侧重于金属在应力作用下的形变机制及其伴随的微观结构变化。第五章：金属的应力-应变关系与本构模型本章建立了金属在不同温度和应变速率下的本构关系。详细介绍了欧姆定律（Orowan’s Law）在位错运动中的应用，并讨论了加工硬化（Work Hardening）的机制，即位错缠结和交截。引入了描述高温蠕变和动态再结晶的流变应力模型，如科尔莫戈洛夫-阿维迪科夫（Kolmogorov-Avdikov）模型，用以预测材料在长期载荷下的变形行为。第六章：变形过程中的晶粒细化与动态过程塑性变形不仅改变了形状，更深刻地重塑了内部微观结构。本章深入探讨了三个核心的动态恢复过程：恢复（Recovery）、再结晶（Recrystallization）和晶粒长大（Grain Growth）。特别关注了“动态再结晶”（Dynamic Recrystallization, DRX）在热轧和锻造中的重要性，它能有效消除加工硬化，并实现晶粒的细化，从而显著提高材料的韧性和疲劳寿命。分析了影响DRX启动的临界应变和温度参数。第七章：轧制与锻造工艺力学本章将理论应用于主要的金属塑性加工过程。详细分析了轧制过程中的力学平衡、摩擦系数的影响以及板材的厚度减薄机制。对于锻造，讨论了模锻和开式模锻的能量需求、应力分布和闭合压力。引入了有限元分析（FEA）在模拟复杂金属流动和预测模具载荷中的应用，强调了如何通过优化工艺参数（如轧制道次和镦拔比）来控制最终产品的残余应力和内部缺陷。第三部分：材料性能与冶金控制本部分将前两部分的内容整合，着眼于如何通过冶金手段和热处理来精确调控材料的宏观力学性能。第八章：热处理对组织和性能的影响热处理是赋予金属特定性能的“魔法”。本章详述了退火、正火、淬火和回火的原理及其对铁碳合金和非铁合金的影响。对于钢材，重点分析了奥氏体分解的C-T-T曲线（贝氏体和马氏体转变），并阐述了回火过程中碳化物的析出与二次硬化现象。对于铝合金，讨论了固溶处理和时效处理在析出强化中的作用机制。第九章：疲劳、断裂韧性与界面行为本章探讨了材料的服役可靠性。疲劳是导致结构失效的主要原因之一，本章分析了S-N曲线的构建、高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）的差异，并引入了Paris-Erdogan方程描述裂纹的萌生和扩展。讨论了断裂韧性（KIC）的测试标准和意义，以及在多相材料中，界面（如强化颗粒与基体之间的界面）在载荷传递和裂纹偏转中的关键作用。第十章：先进材料的冶金挑战本章展望了现代工程领域中对先进材料的需求，例如高温合金、金属间化合物和功能梯度材料（FGM）。重点讨论了这些材料在制备过程中遇到的极端冶金挑战，例如氧化、晶界稳定性、以及如何通过定向凝固或增材制造技术来控制其异质性微观结构。探讨了新型合金设计理念，如高熵合金（HEA）中无序效应对力学性能的影响。本书结构严谨，逻辑清晰，内容详实，旨在为材料工程师、冶金学家及相关领域的研究人员提供一本兼具理论深度与工程实用价值的参考书。