材料加工原理（簡體書）

本書是為材料科學與工程學科本科生編寫的教材，也適用于機械工程學科材料成形與控制專業。內容包括： 基于液—固轉變的材料加工； 基于氣—固轉變的材料加工； 基于固態轉變的材料加工。這是同類教材中采用按材料加工制備過程中的主要相變類型進行的內容分類。教材將在更廣闊的領域為學生打下加工過程中材料成分、組織及性能的形成和變化規律的知識基礎。

李言祥是本書2005年版的主編。材料加工原理版獲2007北京市高等教育精品教材獎。清華大學材料加工課程2006年獲評國家精品課，李言祥現在是該課程負責人。

本書是為材料科學與工程學科本科生編寫的教材，也適用于機械工程學科材料成型與控制專業。內容包括：基于液-固轉變的材料加工；基于氣-固轉變的材料加工和基于固-固轉變的材料加工三篇。這是同類教材中采用按材料加工制備過程中的主要相變類型進行的內容分類。教材將在更廣闊的領域為學生打下加工過程中材料成分、組織及性能的形成和變化規律的知識基礎。

篇基于液—固轉變的材料加工1液態金屬與凝固結晶1.1液態金屬的結構和性質1.1.1金屬從固態熔化為液態時的變化1.1.2液態金屬的結構1.1.3液態金屬的性質1.2凝固結晶熱力學和動力學1.2.1金屬液—固轉變的熱力學條件1.2.2均質形核1.2.3異質形核1.2.4晶體長大習題參考文獻2液態金屬的流動與凝固傳熱2.1液態金屬的流動性和充型能力2.1.1液態金屬流動性與充型能力的基本概念2.1.2液態金屬的停止流動機理2.1.3液態金屬充型能力的計算2.2液態金屬的流動2.2.1凝固過程中液體流動的分類2.2.2凝固過程中液相區的液體流動2.2.3液態金屬在枝晶間的流動2.3凝固傳熱2.3.1鑄造過程中的傳熱2.3.2焊接過程中的傳熱習題參考文獻3凝固過程與組織控制3.1凝固過程概述3.1.1凝固過程簡介3.1.2凝固過程中的溶質分配與傳質3.2單相合金的凝固3.2.1平衡凝固3.2.2衡凝固3.2.3界面穩定性與晶體形態3.3多相合金的凝固3.3.1共晶合金的凝固3.3.2偏晶合金的凝固3.3.3包晶合金的凝固3.4凝固組織控制3.4.1普通鑄件的凝固組織與控制3.4.2定向凝固組織控制3.4.3焊縫凝固組織控制3.4.4快速凝固習題參考文獻材料加工原理4熔體質量控制4.1氣體與液態金屬的相互作用4.1.1氫與液態金屬的相互作用4.1.2氮與液態金屬的相互作用4.1.3氧與液態金屬的相互作用4.2熔渣與液態金屬的相互作用4.2.1熔渣及其特性4.2.2活性熔渣對金屬的氧化4.2.3脫氧處理4.2.4滲金屬反應4.2.5脫硫與脫磷4.3液態金屬的處理與保護4.3.1液態金屬的凈化處理4.3.2液態金屬的細化處理4.3.3液態金屬的變質處理4.3.4液態金屬的保護習題參考文獻5凝固缺陷5.1偏析5.1.1微觀偏析5.1.2宏觀偏析5.2氣孔5.2.1析出性氣孔5.2.2侵入性氣孔5.2.3反應性氣孔5.2.4氣孔的有害作用及防止措施5.3非金屬夾雜物5.3.1非金屬夾雜物的來源和類型5.3.2非金屬夾雜物的影響5.3.3控制非金屬夾雜物的措施5.4縮孔與縮松5.4.1金屬的收縮5.4.2縮孔與縮松的形成5.4.3影響因素和防止措施5.5應力與裂紋5.5.1金屬凝固過程中的內應力5.5.2凝固裂紋習題參考文獻第2篇基于氣—固轉變的材料加工6氣—固轉變基礎6.1氣體與固體6.1.1氣體分子運動論6.1.2固體表面的特點6.1.3物理吸附和化學吸附6.1.4吸附幾率、吸附(弛豫)時間和吸附等溫線6.2薄膜的生長模式6.2.1核形成與生長6.2.2連續薄膜的生長6.3薄膜的外延生長6.3.1晶格匹配與外延缺陷6.3.2外延薄膜的成分控制6.3.3外延生長的特點6.4非晶薄膜6.5薄膜的內部應力與附著強度6.5.1熱應力和生長應力6.5.2附著力6.6臺階覆蓋率習題參考文獻7物理氣相沉積Ⅰ——真空蒸發鍍膜7.1真空蒸發原理7.1.1真空蒸發物理過程7.1.2蒸發熱力學7.1.3殘余氣體對蒸發過程的影響7.1.4蒸發粒子在襯底的沉積7.2物質的蒸發特性及膜厚分布7.2.1點蒸發源7.2.2面蒸發源7.2.3細長平面蒸發源7.2.4環狀蒸發源7.2.5蒸發源與襯底的相對位置7.3蒸發源的類型7.3.1電阻蒸發源7.3.2電子束蒸發源7.3.3高頻感應蒸發源7.3.4激光熔融蒸發源7.4特殊的真空蒸發7.4.1分子束外延法7.4.2電弧蒸發法7.4.3熱壁法7.4.4離子鍍習題參考文獻8物理氣相沉積Ⅱ——濺射鍍膜8.1濺射原理8.1.1濺射過程8.1.2濺射機理8.1.3濺射特性8.1.4輝光放電8.2濺射技術8.2.1二極直流濺射8.2.2射頻濺射8.2.3磁控濺射習題參考文獻9化學氣相沉積9.1概述9.2化學氣相沉積基本原理9.3化學氣相沉積熱力學9.4化學氣相沉積動力學9.5化學氣相沉積成膜的影響因素9.6常用化學氣相沉積工藝簡介9.6.1常壓和低壓化學氣相沉積9.6.2等離子體化學氣相沉積9.6.3金屬有機化合物氣相沉積9.6.4激光(誘導)化學氣相沉積9.7幾種常用薄膜的制備9.7.1二氧化硅(SiO2)薄膜9.7.2氮化硅(Si3N4)薄膜9.7.3氮化鈦(TiN)薄膜9.7.4硅化鎢(WSix)薄膜9.7.5多晶硅薄膜9.7.6金屬薄膜習題參考文獻第3篇基于固態轉變的材料加工10塑性成形的物理基礎10.1冷塑性成形10.1.1單晶體的塑性變形機理10.1.2多晶體的塑性變形機理10.1.3合金的塑性變形10.1.4冷塑性變形對組織性能的影響10.2熱塑性成形10.2.1軟化10.2.2熱塑性變形機理10.2.3合金的熱塑性變形10.2.4熱塑性變形對組織性能的影響10.3超塑性成形10.3.1超塑性變形的特點10.3.2超塑性變形的類型10.3.3超塑性變形對組織性能的影響10.3.4超塑性變形機理10.4塑性和變形抗力的影響因素10.4.1塑性指標和塑性圖10.4.2塑性的影響因素10.4.3提高塑性的途徑10.4.4變形抗力及其影響因素習題參考文獻11塑性成形的力學基礎11.1基本假設11.2應力分析11.2.1外力、內力、應力和點的應力狀態11.2.2直角坐標系中一點的應力狀態11.2.3張量11.2.4任意斜面上的應力11.2.5主應力及應力張量不變量11.2.6主切應力和大切應力11.2.7應力球張量和應力偏張量11.2.8八面體應力和等效應力11.2.9應力莫爾圓11.2.10應力平衡微分方程11.3應變分析11.3.1應變的概念11.3.2應變與位移的關系11.3.3應變張量分析11.3.4應變協調方程11.3.5平面問題和軸對稱問題11.3.6應變增量和應變速率11.3.7有限變形11.4屈服準則11.4.1Tresca屈服準則11.4.2Mises屈服準則11.4.3屈服準則的幾何表示11.4.4兩屈服準則的統一表達式11.5本構方程11.5.1塑性應力應變關系11.5.2彈性應力應變關系11.5.3塑性變形的增量理論11.5.4塑性變形的全量理論11.6塑性成形問題求解方法11.6.1主應力法11.6.2主應力法的應用——長矩形板鐓粗時的變形力和平均壓力習題參考文獻12粉末冶金原理12.1概述12.2粉末的制備及表征12.2.1粉末的制備12.2.2粉末的表征12.3粉末的成形12.3.1成形前粉末的預處理12.3.2粉末壓制成形原理12.4粉末的燒結12.4.1燒結的基本過程12.4.2燒結的熱力學問題12.4.3燒結驅動力12.4.4物質遷移及燒結動力學12.4.5燒結過程的孔隙變化12.5粉末冶金材料的結構、特性及工程應用12.5.1粉末冶金材料的性能特點12.5.2粉末冶金材料的工程應用習題參考文獻