Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Калин Физическое материаловедение Том 2 Основы материаловедения 2007.pdf
Скачиваний:
1225
Добавлен:
16.08.2013
Размер:
7.95 Mб
Скачать

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

 

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.