材料热力学 第3版

本书重点介绍了经典热力学和统计热力学理论在揭示材料中的相和组织形成规律方面的应用，注意通过具体的材料问题实例来使读者理解和掌握热力学的基本规律，吸引读者对热力学原理产生兴趣。全书共分10章，第1至第7章是基本内容，由浅入深地介绍了单组元系、二组元系和三组元以上的多组元材料中相的形成规律和相平衡问题，以及相变热力学和重要的溶体分析模型。第8到第10章的集团变分法，亚稳、局域等次级相平衡以及材料设计与热力学等内容供读者根据需要选学。本书知识自成体系而且特色鲜明，包含类型广泛的材料学研究的实际问题和习题。书后列有英文和中文索引，可方便读者检索查阅。本书可作高等院校材料科学与工程、材料加工与成型等专业高年级本科生和研究生的教学用书，也可供材料、冶金、机械等相关领域的科技人员阅读与参考。

前言
第一版前言
第二版前言
绪论1
1单组元材料的热力学3
1.1引论3
1.2Gibbs自由能4
1.3相变的体积效应6
1.4热容11
1.5由热容计算自由能16
1.6单元材料的两相平衡22
1.7Gibbs-Helmholtz方程28
1.8磁性转变的自由能31
第1章推荐读物37
习题37
2二组元相39
2.1理想溶体近似39
2.2正规溶体近似42
2.3溶体的性质45
2.4混合物的自由能46
2.5亚正规溶体模型50
2.6化学势与活度52
2.6.1化学势52
2.6.2化学势与自由能-成分图（Gm-X图）54
2.6.3活度56
2.7化合物相62
习题65
3二组元材料的热力学67
3.1两相平衡67
3.2固-液两相平衡68
3.3溶解度曲线76
3.3.1第二相为纯组元时的溶解度76
3.3.2第二相为化合物时的溶解度78
3.4固溶体间的相平衡81
3.5相稳定化参数83
第2、3章推荐读物89
习题89
4两个重要的溶体模型91
4.1Bragg-Williams近似91
4.1.1固溶体的成分与有序度92
4.1.2混合熵与内能94
4.1.3自由能97
4.1.4合作现象99
4.2双亚点阵模型101
4.2.1成分描述102
4.2.2混合熵104
4.2.3过剩自由能105
4.2.4摩尔自由能106
4.2.5化学势及活度106
第4章推荐读物110
习题111
5相变热力学112
5.1无扩散相变112
5.1.1相变驱动力112
5.1.2T0线114
5.1.3马氏体点115
5.2固溶体的分解118
5.2.1固溶体自由能曲线的分析118
5.2.2亚稳固溶体的分解119
5.3第二相析出121
5.4析出相的表面张力效应123
5.4.1表面张力与附加压力123
5.4.2表面张力与溶解度125
5.5二级相变128
5.5.1相变的热力学特征128
5.5.2固溶体的磁性转变自由能132
5.5.3有序-无序转变的自由能135
5.6二级相变对相平衡的影响138
5.6.1对溶解度曲线的影响138
5.6.2对溶解度间隙的影响140
5.7晶间偏析145
第5章推荐读物147
习题148
6多组元相149
6.1正规溶体近似151
6.2化合物相156
6.2.1线性化合物(A,B)aCc156
6.2.2互易相（互易化合物、互易固溶体）158
6.3代位-间隙式固溶体163
6.4二级相变自由能169
6.4.1磁性转变自由能169
6.4.2有序-无序转变自由能170
7多元材料热力学174
7.1三元系中的两相平衡174
7.2固溶体与线性化合物的平衡175
7.3两个线性化合物之间的平衡178
7.4固溶体与化学计量比化合物的平衡180
7.5固溶体之间的相平衡189
7.5.1稀溶体之间的相平衡189
7.5.2非稀溶体之间的相平衡191
7.6两相平衡与第三元素192
第6、7章推荐读物200
习题200
8集团变分法203
8.1集团概率变量204
8.2摩尔自由能描述210
8.2.1内能210
8.2.2配置熵211
8.2.3摩尔自由能214
8.3巨势与相对化学势216
8.3.1相对化学势与巨势的定义的导出217
8.3.2巨势-相对化学势曲线219
8.4变分与数值计算223
8.5自然迭代法224
8.6同结构相平衡计算228
8.7CVM的新发展233
第8章参考文献235
第8章推荐读物235
9次级相平衡237
9.1亚稳态相平衡237
9.1.1亚稳相与亚稳平衡态237
9.1.2步进规则240
9.1.3外插规律242
9.1.4单组元材料的亚稳平衡245
9.1.5溶体系统中的亚稳平衡246
9.1.6非晶态合金251
9.2局域平衡253
9.2.1局部平衡假设254
9.2.2局部平衡与相图测定258
9.3仲平衡262
第9章参考文献265
第9章推荐读物266
10材料设计与热力学267
10.1经验材料设计的热力学268
10.1.1相边界成分的确定与电子空位浓度268
10.1.2相边界成分的确定与电子能级272
10.2CALPHAD方法276
10.2.1CALPHAD方法及特点277
10.2.2CALPHAD数据库和计算程序280
10.2.3CALPHAD与第一性原理计算284
10.3CALPHAD相图计算数据库实例285
10.3.1无铅微焊材料285
10.3.2Ⅲ-Ⅴ族半导体相图数据库288
10.4材料基因组工程简介291
10.4.1材料发明与设计简史291
10.4.2材料发明的现实状态292
10.4.3美国的率先举措292
10.4.4高通量材料计算的价值293
10.4.5中国的研究现状294
第10章参考文献294
第10章推荐读物295
英文索引296
中文索引300