- •Учебник подготовлен в рамках Инновационной образовательной программы
- •ISBN 978-5-7262-0821-3
- •5.1. Однокомпонентные диаграммы фазового равновесия,
- •5.2.1. Диаграмма с полной взаимной растворимостью
- •5.2.4. Диаграммы с наличием трехфазного равновесия
- •5.2.5. Диаграммы с эвтектическим и эвтектоидным
- •5.2.6. Диаграммы с монотектическим и монотектоидным
- •5.2.8. Диаграммы с перитектическим и перитектоидным
- •7.1. Физико-химические основы взаимодействия
- •7.1.4. Роль термодинамики и химической кинетики
- •7.2.3. Пленки на металлах как продукты химической
- •7.2.9. Формирование защитных жаростойких пленок
- •7.2.10. Влияние внешних и внутренних факторов
- •7.3.3. Механизм электрохимической коррозии. Работа
- •7.3.4. Гетерогенность поверхности и микрогальванические
- •7.3.7. Термодинамика процессов электрохимической
- •7.4.3. Влияние примесей в жидких металлах
- •7.4.4. Основные пути снижения взаимодействия
- •конструкционных материалов с жидкометаллическими
- •7.5. Защита от коррозии на стадии проектирования и разработки
- •Предисловие к тому 2
- •Глава 4. ТЕРМОДИНАМИКА В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ
- •Введение.
- •4.1. Основные понятия термодинамики
- •4.2. Метод термодинамических потенциалов
- •4.3. Прикладная термохимия
- •4.4. Фазовые равновесия
- •4.5. Термодинамика растворов
- •4.6. Физическая химия неидеальных растворов
- •4.7. Термодинамическая теория диаграмм состояния
- •Список использованной литературы
- •Глава 5. ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ
- •Введение
- •5.2.2. Диаграмма с расслоением твердого раствора
- •5.2.3. Диаграмма с наличием упорядочения
- •5.2.4. Диаграммы с наличием трехфазного равновесия
- •5.2.7. Диаграмма с метатектическим равновесием
- •5.2.9. Диаграмма с синтектическим равновесием
- •5.2.10. Диаграммы с промежуточными фазами
- •5.3. Диаграмма железо – углерод
- •5.4. Анализ сложных диаграмм фазового равновесия
- •Контрольные вопросы
- •Список использованной литературы
- •6.4. Закономерности сегрегации примесей
- •Контрольные вопросы
- •Список использованной литературы
- •Глава 7. СОВМЕСТИМОСТЬ И КОРРОЗИЯ МАТЕРИАЛОВ
- •7.1.1. Совместимость материалов со средой
- •7.1.2. Коррозия. Основные понятия и определения
- •7.1.3. Коррозионные проблемы
- •7.1.5. Классификация процессов коррозии
- •7.2. Химическая коррозия металлов
- •7.2.1. Химическая газовая коррозия
- •7.2.4. Состав и структура оксидов. Эпитаксия
- •7.2.5. Толщина и защитные свойства пленок
- •7.2.7. Механизм химической газовой коррозии
- •7.2.8. Оксидные пленки на поверхности железа
- •7.2.11. Химическая коррозия в газовых теплоносителях
- •7.3. Электрохимическая коррозия
- •7.3.1. Основные признаки и причины
- •7.3.2. Электролиты
- •7.3.6. Электродные потенциалы
- •7.3.8. Диаграммы Пурбе
- •7.3.9. Кинетика электрохимических процессов коррозии
- •7.3.10. Электрохимическая защита
- •7.4. Коррозия в жидкометаллических средах
- •7.4.1. Типы процессов
- •7.4.2. Растворение твердого металла в жидком
- •7.5. Защита от коррозии на стадии проектирования
- •7.5.1. Коррозия и вопросы конструирования
- •7.5.2. Выбор материалов и их совместимость
- •7.5.3. Выбор рациональной формы элементов
- •7.5.4. Учет влияния механических нагрузок
- •7.5.5. Рациональные способы сборки конструкций
- •Контрольные вопросы
- •Список использованной литературы
Федеральное агентство по образованию
МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ФИЗИЧЕСКОЕ
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
В шести томах
Под общей редакцией Б. А. Калина
Том 2 Основы материаловедения
Рекомендовано ИМЕТ РАН в качестве учебника для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению «Ядерные физика и технологии». Регистрационный номер рецензии 012
от 17 декабря 2007 года МГУП
Москва 2007
УДК 620.22(075) ББК 30.3я7 К17
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ: Учебник для вузов: В 6 т. /Под общей ред. Б. А. Калина. – М.: МИФИ, 2007.
ISBN 978-5-7262-0821-3
Том2.Основыматериаловедения/ В.В.Нечаев,Е.А.Смирнов,С.А.Кох-
тев, Б. А. Калин, А. А. Полянский, В. И. Стаценко. – М.: МИФИ, 2007. –
608 с.
Учебник «Физическое материаловедение» представляет собой 6-ти томное издание учебного материала по всем учебным дисциплинам базовой материаловедческой подготовки, проводимой на 5–8 семестрах обучения студентов по кафедре Физических проблем материаловедения Московского инженерно-физического института (государственного университета).
Том 2 содержит учебный материал по основам материаловедения: «Термодинамика в материаловедении», «Диаграммы фазового равновесия», «Закономерности формирования структуры сплавов из расплава», «Совместимость и коррозия материалов».
Учебник предназначен для студентов, обучающихся по специальностям «Физика конденсированного состояния» и «Физика металлов» и аспирантов, специализирующихся в области физики конденсированных сред и материаловедения, и может быть полезен молодым специалистам в области физики металлов, физики твердого тела, материаловедения и металлургии.
Учебник подготовлен в рамках Инновационной образовательной программы
ISBN 978-5-7262-0823-7 (т.2)
ISBN 978-5-7262-0821-3
©Московский инженерно-физический институт
(государственный университет), 2007
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Основные условные обозначения и сокращения ................................... |
8 |
Предисловие к тому 2 ............................................................................... |
13 |
Глава 4. ТЕРМОДИНАМИКА В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ |
|
Введение. Сущность термодинамического метода |
|
как теоретической основы материаловедения................................. |
15 |
4.1. Основные понятия термодинамики............................................. |
17 |
4.1.1. Термодинамические величины, системы, процессы............. |
17 |
4.1.2. Термодинамические параметры, общие с механикой........... |
21 |
4.1.3. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики............ |
23 |
4.1.4. Температура. Второй закон термодинамики ......................... |
27 |
4.1.5. Уравнение состояния............................................................... |
27 |
4.1.6. Энтальпия.................................................................................. |
28 |
4.1.7. Энтропия. Третий закон термодинамики .............................. |
30 |
4.1.8. Процессы в изолированных системах .................................. |
32 |
4.2. Метод термодинамических потенциалов...................................... |
36 |
4.2.1. Равновесие в изолированных системах.................................. |
36 |
4.2.2. Термодинамические потенциалы............................................ |
39 |
4.2.3. Экстремальные свойства потенциалов................................... |
45 |
4.2.4. Химический потенциал ........................................................... |
47 |
4.2.5. Явные условия термодинамического равновесия ................ |
54 |
4.3. Прикладная термохимия ................................................................ |
59 |
4.3.1. Теплоемкость ........................................................................... |
59 |
4.3.2. Влияние температуры на термодинамические функции ..... |
63 |
4.3.3. Влияние давления на термодинамические величины........... |
65 |
4.3.4. Стандарты термодинамики...................................................... |
67 |
4.3.5. Термохимические справочники.............................................. |
70 |
4.4. Фазовые равновесия ...................................................................... |
74 |
4.4.1. Общие понятия о фазах и фазовых равновесиях................... |
74 |
4.4.2. Однокомпонентные системы. Фазовые переходы................. |
77 |
4.4.3. Давление насыщенных паров. Тройная точка ...................... |
80 |
4.4.4. Правило фаз ............................................................................. |
82 |
4.4.5. Термодинамические стимулы фазовых превращений ......... |
84 |
4.4.6. Физические явления при фазовых превращениях ................ |
90 |
4.4.7. Условия стабильности фаз ...................................................... |
91 |
4.4.8. Гомогенное зарождение фаз ................................................... |
96 |
4.4.9. Гетерогенное зародышеобразование ..................................... |
100 |
3 |
|
4.5. Термодинамика растворов ............................................................. |
102 |
4.5.1. Общие понятия о растворах ................................................... |
102 |
4.5.2. Термодинамическое описание растворов .............................. |
104 |
4.5.3. Идеальные растворы .............................................................. |
108 |
4.5.4. Идеальные бинарные системы ............................................... |
113 |
4.6. Физическая химия неидеальных растворов ................................. |
116 |
4.6.1. Термодинамика неидеальных растворов ............................... |
116 |
4.6.2. Уравнение Гиббса–Дюгема .................................................... |
120 |
4.6.3. Статистическая трактовка энергетики растворов.................. |
122 |
4.6.4. Совершенные растворы .......................................................... |
129 |
4.6.5. Регулярные растворы............................................................... |
133 |
4.6.6. Свойства регулярных растворов ............................................ |
138 |
4.6.7. Субрегулярные и квазирегулярные растворы ....................... |
142 |
4.7. Термодинамическая теория диаграмм состояния ....................... |
146 |
4.7.1. Постановка задачи ................................................................... |
146 |
4.7.2. Основы графической термодинамики ................................... |
148 |
4.7.3. Неидеальные системы с неограниченной растворимостью.... |
156 |
4.8. Системы с положительным отклонением от идеальности.......... |
161 |
4.8.1. Распад твердых растворов ...................................................... |
161 |
4.8.2. Спинодальныйраспад ............................................................... |
169 |
4.8.3. Распадпомеханизмуростазародышей .................................... |
174 |
4.8.4. Термодинамика последовательности выделения фаз ........... |
177 |
4.8.5. Kоагуляция выделений ........................................................... |
181 |
4.8.6. Термодинамика мартенситных превращений ...................... |
184 |
4.9. Системысотрицательнымотклонениемотидеальности ................... |
189 |
4.9.1. Упорядочение........................................................................... |
190 |
4.9.2. Термодинамическаятеория упорядочения ............................... |
194 |
4.9.3. Статистическаятеорияупорядочения ...................................... |
199 |
4.9.4. Kвазихимическая трактовка ближнего порядка ................... |
206 |
4.9.5. Системы с промежуточными фазами .................................... |
209 |
Kонтрольные вопросы .......................................................................... |
216 |
Список использованной литературы ................................................... |
224 |
Глава 5. ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ |
|
Введение ................................................................................................ |
227 |
5.1. Однокомпонентные диаграммы фазового равновесия, |
|
их построение и использование в науке и технике ..................... |
229 |
5.2. Двухкомпонентные диаграммы фазового равновесия ................ |
236 |
5.2.1. Диаграмма с полной взаимной растворимостью |
|
компонентов в жидком и твердом состояниях ..................... |
236 |
4 |
|
5.2.2. Диаграмма с расслоением твердого раствора ....................... |
248 |
5.2.3. Диаграмма с наличием упорядочения ................................... |
250 |
5.2.4. Диаграммы с наличием трехфазного равновесия |
|
(их классификация) ................................................................. |
252 |
5.2.5. Диаграммы с эвтектическим и эвтектоидным |
|
равновесиями ........................................................................... |
258 |
5.2.6. Диаграммы с монотектическим и монотектоидным |
|
равновесием ............................................................................. |
279 |
5.2.7. Диаграмма с метатектическим равновесием ......................... |
282 |
5.2.8. Диаграммы с перитектическим и перитектоидным |
|
равновесиями ........................................................................... |
284 |
5.2.9. Диаграмма с синтектическим равновесием .......................... |
291 |
5.2.10. Диаграммы с промежуточными фазами .............................. |
293 |
5.3. Диаграмма железо–углерод .......................................................... |
299 |
5.4. Анализ сложных диаграмм фазового равновесия ....................... |
315 |
5.5. Фазовые равновесия в трехкомпонентных системах .................. |
322 |
Контрольные вопросы .......................................................................... |
332 |
Список использованной литературы ................................................... |
335 |
Глава 6. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ |
|
СТРУКТУРЫ СПЛАВОВ ИЗ РАСПЛАВА |
|
6.1. Структура и структурно-фазовое состояние материалов............ |
337 |
6.2. Расплавы металлов и сплавов. Жидкое состояние ...................... |
340 |
6.2.1. Характеристика жидкого состояния ..................................... |
342 |
6.2.2. Структура расплавов ............................................................... |
346 |
6.2.3. Связь структурных парциальных факторов с физическими |
|
и физико-химическими свойствами расплавов .................... |
356 |
6.2.4. Классификация расплавов ...................................................... |
358 |
6.2.5. Ассоциированные растворы ................................................... |
365 |
6.3. Формирование структуры при затвердевании расплава ............. |
368 |
6.3.1. Контролируемое затвердевание расплава ............................. |
369 |
6.3.2. Затвердевание с искривленной поверхностью раздела ........ |
384 |
6.3.3. Затвердевание эвтектики ....................................................... |
395 |
6.3.4. Затвердевание перитектики .................................................... |
401 |
6.3.5. Образование сегрегаций примесей при затвердевании ....... |
402 |
6.3.6. Методы воздействия на расплав ............................................ |
403 |
6.4. Закономерности сегрегации примесей ......................................... |
407 |
6.4.1. Адсорбция примесей в бинарных системах .......................... |
408 |
6.4.2. Энергия связи атомов примеси с границей ........................... |
409 |
6.4.3. Многослойная адсорбция в бинарных сплавах .................... |
411 |
5 |
|