材料热力学与动力学

　　材料热力学与动力学是材料学科的专业主干课程。赵新兵编著的《材料热力学与动力学》围绕平衡这个中心概念，通过对自由能与成分、温度与成分、成分与距离等关系中的热力学与动力学基本概念的重点诠释，以及对弯曲界面与纳米效应、原子随机跳跃与扩散过程、成分结构能量起伏与形核过程、界面平衡与新相生长过程、沉淀析出与调幅分解过程等典型实例的深入讨论，阐述材料热力学与动力学的本质内涵。本书共分六章，第一章介绍了自由能与热力学平衡这两个基本概念，第二章和第三章分别讨论了与材料科学研究密切相关的相图和界面有关的热力学问题，第四章讨论了与材料动力学过程密切相关的扩散问题，第五章和第六章分别结合凝固过程和扩散控制固态相变过程中的典型例子介绍了相关的材料热力学原理与动力学机制。材料热力学与动力学包含的内容非常丰富，本书致力于通过围绕有限主题的介绍、分析和讨论，使读者对材料热力学与动力学的科学内涵有更深入的理解。本书可作为材料学科本科生或研究生相关课程的教材或参考书，也可作为已修读物理化学和材料科学基础课程的其他读者的自学读本。

　　赵新兵，男，1956年出生于浙江海宁。1982年和1985年分别获浙江大学金属材料专业学士和硕士学位，1985年秋起在浙江大学任教，1986年考取本校在职博士研究生，1987—1990年作为中德联合培养博士研究生在德国亚琛大学（RWTHAachen）学习，1990年回国并获浙江大学工学博士学位。1995年晋升教授，1996年起任博士生导师。

第1章 自由能与热力学平衡
1.1 热力学基础
1.1.1 热力学函数
1.1.2 热力学定律
1.1.3 吉布斯自由能
1.2 平衡的概念
1.2.1 晶体中的平衡空位浓度
1.2.2 相界面处的平衡成分
1.2.3 相变过程的平衡
1.3 二元体系概述
1.3.1 溶液模型
1.3.2 活度与化学位
1.4 自由能与成分关系曲线(G图)
1.5 思考题
第2章 相图热力学
2.1 相图与自由能曲线图
2.1.1 完全互溶体系
2.1.2 固态下存在互溶间隙的二元体系
2.1.3 共晶与包晶体系
2.1.4 包含中间相的二元体系
2.1.5 相图的阅读与理解
2.2 相图与热力学参数
2.2.1 固溶度线(solvus)
2.2.2 固相线(solidus)与液相线(liquidus)
2.3 思考题
第3章 晶体的界面
3.1 表面及其热力学特性
3.1.1 表面自由能与表面张力
3.1.2 拉普拉斯方程
3.2 晶界类型与晶界模型
3.2.1 晶界的基本特征
3.2.2 晶界类型及其自由能
3.2.3 多晶体材料中的晶界局部平衡
3.2.4 多相固体中的相界面
3.3第二相颗粒的纳米尺寸效应
3。4界面自由能取向关系图
3.5 思考题
第4章 固体中的扩散
4.1 扩散现象与扩散机制
4.1.1 扩散与自由能
4.1.2 原子随机跳跃与菲克第一定律
4.1.3 扩散激活能
4.1.4 菲克第一定律在稳态扩散过程中的应用
4.2 扩散问题中的量纲与相似分析
4.3 菲克第二定律
4.3.1 菲克第二定律的数学特征分析
4.3.2 高斯解
4.3.3 误差函数解
4.3.4 正弦函数解
4.3.5 指数函数解
4.4 多相系统中的扩散
4.5 思考题
第5章 凝固
5.1 形核过程
5.1.1 形核功与形核半径
5.1.2 二元合金中的形核驱动力
5.1.3 非均匀形核
5.1.4 形核速率
5.2 凝固时的固相生长
5.2.1 金属的连续生长
5.2.2 化合物的侧向生长
5.2.3 凝固过程中界面处的热传输
5.3 合金的凝固过程
5.3.1 凝固过程与相图
5.3.2 合金凝固时的成分过冷
5.4 思考题
第6章 扩散控制固态相变
6.1 固相中的形核
6.1.1 固相形核过程中的自由能变化
6.1.2 临界晶核半径与形核势垒
6.1.3 形核速率
6.2 界面平衡成分与新相长大动力学
6.2.1 平面增厚型长大
6.2.2 具有弯曲侧面或端部的析出颗粒的长大
6.3 界面能驱动的动力学过程
6.3.1 颗粒粗化
6.3.2 晶粒长大
6.4 固态相变实例讨论
6.4.1 时效硬化
6.4.2 调幅分解
6.5 三元系中的扩散与固态相变
6.5.1 三元系的自由能和相图特征
6.5.2 三元固溶体的活度与均匀化过程
6.5.3 三元系中的扩散控制沉淀析出过程
6.6 思考题
参考文献