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文档简介
FundamentalsofMaterialsScienceAndEngineering
(材料科学与工程基础)
湖北工业大学机械工程学院材料加工系
陈洪
2017年2月PROGRAMOFTHECOURSE1)Chapters1Crystallography
2)Chapters2Diffusion3)Chapters3PrinciplesofSolidification4)Chapters4PhaseDiagrams5)Chapters5PlasticDeformationofCrystalsandStrengtheningMechanisms6)Chapter6
Recovery,Recrystallization,andGrainGrowth
7)Chapter7
SurfacesandInterfacesinCrystallineSolid
8)Chapter8PhaseTransformationinSolidsandHeatTreatment
Chapter1Crystallography
0-0Introduction0-1、HistoricalPerspective0-2、MaterialsScienceandEngineering0-3、ClassificationofMaterials0-4、CrystallographyandCrystalStructures1-1FundamentalConcepts1、Crystalline,CrystalStructurea、Crystallineb、CrystalStructure2、Lattice,UnitCellsa、Latticeb、UnitCells1-2MetallicCrystalStructure1、TheFace-CenteredCubicCrystalStructure2、TheBody-CenteredCubicCrystalStructure3、TheHexagonalClose-PackedCrystalStructure4、CrystalSystem1-3CrystallographicDirections
1、DeterminetheCrystallographicDirections
2、ExampleProblem
1-4CrystallographicPlanes
1、DeterminetheMillerIndices
2、ExampleProblem
1-5AtomicArrangements
1、AtomicDensities(Linear、Planar、Body)
2、Atomicradius
1-6Allotropy
1-7ThePhaseStructuresoftheAlloys
1、SubstitutionalSolidSolution
2、InterstitialSolidSolution1-8ImperfectionsinSolids
1、PointDefects
a、Vacancy
b、FrenkelDefect--InterstitialAtoms
c、SchottkyDefect—SubstitutionalAtoms
2、LinearDefects—Dislocation
a、DislocationanditsBurgersVector
b、EdgeDislocation
c、ScrewDislocation
d、MixedDislocation
3、InterfacialDefects
a、ExternalSurfaces
b、GrainBoundaries
c、TwinBoundaries
d、MiscellaneousInterfacialDefects
Chapter2Diffusion
2-1DiffusionMechanisms
1、VacancyMechanisms
2、InterstitialMechanisms
2-2MacroscopicTheoryofDiffusion
1、Steady-StateDiffusion
a、Fick`sFirstLaw
b、ExampleProblem
2、Nonsteady-StateDiffusion
a、Fick`sSecondLaw
b、ExampleProblem
2-3MicroscopicTheoryofDiffusion
1、TheRelationshipBetweenThermalmotionoftheAtomsAndTheDiffusionCoefficient
2、TheRelationshipBetweenTheRandomWalkoftheAtomsAndTheDiffusionDistent
3、TheSignificationofTheDiffusionCoefficient
2-4TheHigh-DiffusivityPath
1、AlongTheGrainBoundaries
2、AlongTheDislocation
3、AlongTheCrystalSurface
2-5FactorsThatInfluenceDiffusion
1、DiffusionSpecies
2、Temperature
3、TheCrystalDefectsChapter3PhaseDiagrams
3-1Introduction
1、WhystudyPhaseDiagrams?
2、DefinitionsAndBasicConcepts
a、Component;b、System;c、Phase;d、SolubilityLimit;e、PhaseEquilibrium
.
3-2BinarySystemPhaseDiagrams
1、BinaryIsomorphousSystem
2、BinaryEutecticSystem
3、BinaryPeritecticSystem
4、BinaryEquilibriumDiagramsHavingIntermediatePhaseorCompounds
3-3TheIron-IronCarbide(Fe-Fe3C)PhaseDiagrams
3-4TernarySystemPhaseDiagrams*
1、CompositionTriangle
2、IsothermalSection
3、HorizontalSection
4、VerticalSection
3-5ThermodynamicsofPhaseDiagrams
1、GibbsEnergy
2、RegularSolutionandSubregularSolution
3、ExcessGibbsEnergyChapter4PrinciplesofSolidification
4-1TechnologicalSignificance
4-2ThermodynamicforSolidification
4-3Nucleation
1、HomogeneousNucleation
2、HeterogeneousNucleation
3、ApplicationsofControlledNucleation
4-4TheGrowthofNucleus
4-5SolidificationforaSinglePhaseofSolid-Solution
1、EquilibriumPartitionCoefficient
2、EquilibriumandNonequilibriumSolidification
3、SoluteRedistributionaheadofSolidificationFront
4、Zone-Refining
5、SegregationandDendriticMicrosegregation
6、Solid-liquidInterfaceMorphology
4-6SolidificationofIngotandItsStructure
1、CastStructure
a、ChillZone;b、ColumnarZone;c、EquiaxedZone
2、SolidificationDefects
a、ShrinkageCavity(ShrinkagePipe,Porosity);
b、GasPorosity;
c、InterdendriticShrinkage;
d、Segregation(MacrosegregationorMicrosegregation)Chapter5PlasticDeformationofCrystalsand
StrengtheningMechanisms
5-1Introduction
1、ConceptsofStressandStrain
2、Stress-StrainBehaviorofMetals
5-2SlipinSingleCrystals
1、SlipSystems
2、SchmidLawandCriticalResolvedShearStress
3、TheoreticalShearStrengthandTheIntroductionofDislocation
4、CharactersofSlipFormation
5-3DeformationTwinning
1、GeometryoftwinFormation
2、CharactersofTwinFormation
5-4DeformationTexture
5-5RemainedStress
5-6TheFundamentalsofDislocationTheory
1、TheBasicConceptsofDislocation
2、TheElasticPropertiesofDislocation
a、ElasticFieldofaStraightDisloccation
b、EnergyofaStraightDislocation
c、ForcesonDislocation
ⅰTheExpression;ⅱMechanicalForce;ⅲTensionofDislocationLine;
ⅳImageForce;ⅴInteractingForcesBetweenDislocations
d、TheInteractionBetweenDislocationsandPointDefects
ⅰCottrellgas-mass;ⅱSnoekGas-mass;ⅲSolid-SolutionStrengthening
3、TheMotionofDislocations
a、TheSlipandClimbofDislocations
b、CrossSlipofDislocations
c、PlasticDeformationCausedbyMotionofDislocations5-7、TheOriginandMultiplicationofDislocations
a、OriginofDislocations
b、DislocationMultiplication
5-8、TheInteractionBetweenTwoDislocations
a、DislocationJogsandturns
b、TheMotionofDislocationswithJogs
5-9、DislocationPile-upGroup
a、DislocationPile-up
b、Hall-PetchEquationandFine-CrystalStrengthening
5-10、DislocationsinRealisticCrystals
a、PerfectDislocation、PartialDislocation、StackingFault、ExtandedDislocation
b、ReactionBetweenDislocationsandThompsonQuadri-faceBody
c、Lomer-CottrelDislocationandStrainStrengthening
5-11、DislocationTheoryandTheStrengtheningMechanismofCrystals
Chapter6SurfacesandInterfacesin
CrystallineSolid
6-1CrystalSurfacesandSurfaceEnergy
1、WhereDoesSurfaceEnergyComefrom?
2、AnisotropyofTheSurfaceEnergyandTheSurfaceMorphologyofcrystals
6-2GrainBoundary
1、TheClassificationandTheModelofGrainBoundaries
2、EnergyofGrainBoundaries
3、EquilibriumSegregationonGrainBoundaries
4、MobilityofGrainBoundary
6-3EquilibriumMorphologyofGrainBoundary
Chapter7Recovery,Recrystallization,andGrainGrowth
7-1Recovery
1、StoredEnergyofRecovery
2、MechanismandProcessofRecovery
7-2Recrystallization
1、DrivingForceofRecrystallization
2、MechanismandProcessofRecrystallization
3、ReactionbetweenSecondPhaseParticlesandRecrystallization
7-3GrainGrowth
1、NormalGrainGrowth
2、AbnormalGrainGrowth
3、InfluenceofTheSecondPhaseParticlesonGrainGrowth
7-4RecrystallizationTexture
7-5Hot-Working
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