非晶晶化粉末冶金鈦合金（簡體書）

本書是一部介紹非晶晶化粉末冶金鈦合金製備理論與實踐的材料科學專著。全書共10章，首先介紹高強鈦合金和非晶晶化理論的研究與應用現狀。然後介紹非晶/晶態合金粉末的燒結緻密化機制和緻密化原子擴散係數，系統闡述粉末物性參數與燒結工藝參數等緻密化影響因素、緻密化定量化評估物理量、燒結緻密化機制三者之間的內在關聯，並對其中涉及的多組元粉末非晶化機制等理論進行介紹。在此基礎上，重點介紹固態燒結和半固態燒結高強鈦合金的超細晶和雙尺度結構形成機制、微觀組織演化與力學性能調控機制，進而分析其強化機制，並對其中涉及的合金成分設計準則等理論進行介紹。最後系統分析粉末原料的非晶含量和非晶粉末的晶化機制對燒結鈦合金組織性能的影響機理，闡釋採用非晶粉末原料和基於非晶晶化理論製備高強鈦合金的必要性。

目錄

序言

前言

第1章 高強鈦合金的研究現狀 1

1.1 鈦與鈦合金簡介 1

1.1.1 鈦的起源和發展 1

1.1.2 鈦與鈦合金粉末製備技術 2

1.1.3 鈦合金的分類 4

1.2 細晶鈦合金 8

1.2.1 細晶鈦合金的主要製備方法 9

1.2.2 細晶鈦合金的結構及特性 11

1.3 鈦合金的發展機遇與挑戰 14

1.3.1 鈦合金發展的不足 14

1.3.2 鈦合金發展展望 14

參考文獻 15

第2章 非晶晶化理論及其應用現狀 17

2.1 引言 17

2.2 晶化動力學理論及其應用 18

2.2.1 晶化動力學理論 19

2.2.2 晶化動力學理論應用 21

2.3 形核長大理論及其應用 23

2.3.1 形核長大理論 23

2.3.2 形核長大理論應用 24

2.4 過冷液體的黏性流動特性及應用 25

2.4.1 過冷液體的黏性流動特性 25

2.4.2 黏性流動特性應用 27

參考文獻 29

第3章 機械合金化多組元粉末的非晶化機制 33

3.1 引言 33

3.2 不同體系非晶合金粉末的物性對比 34

3.2.1 成分設計原則 34

3.2.2 合金粉末的機械合金化過程 35

3.2.3 不同體系非晶合金粉末的物性對比 37

3.3 不同體系非晶合金粉末的非晶化機制 40

3.3.1 尺寸錯配 40

3.3.2 負混合焓 42

3.3.3 金屬間化合物增多 47

參考文獻 50

第4章 非晶/晶態合金粉末的燒結緻密化機制 52

4.1 引言 52

4.2 晶態合金粉末的燒結緻密化機制 53

4.2.1 粉末物性分析 53

4.2.2 球磨/霧化合金粉末緻密化行為的對比分析 55

4.2.3 綜合影響因子與黏性流動激活能的定量化 58

4.2.4 綜合影響因子與黏性流動激活能控制的緻密化機制 60

4.3 非晶合金粉末的燒結緻密化機制 62

4.3.1 粉末物性分析 62

4.3.2 非晶/晶態合金粉末緻密化行為的對比分析 64

4.3.3 燒結過程中非晶合金粉末黏性流動激活能的定量化 68

4.4 晶態/非晶合金粉末的燒結緻密化機制與緻密化行為的關聯 71

4.4.1 晶態合金粉末的燒結緻密化機制與緻密化行為的關聯 71

4.4.2 非晶合金粉末的燒結緻密化機制與緻密化行為的關聯 72

參考文獻 75

第5章 非晶/晶態合金粉末的緻密化原子擴散係數 77

5.1 引言 77

5.2 非晶合金粉末的緻密化原子擴散係數 78

5.2.1 粉末物性分析 78

5.2.2 升溫速率對非晶合金粉末緻密化行為的影響 80

5.2.3 非晶合金粉末升溫速率相關原子擴散係數控制的緻密化機制 81

5.2.4 壓力對非晶合金粉末緻密化行為的影響 85

5.2.5 非晶合金粉末壓力相關原子擴散係數控制的緻密化機制 86

5.2.6 粉末形狀對非晶合金粉末緻密化行為的影響 90

5.2.7 粉末形狀相關原子擴散係數控制的緻密化機制 92

5.3 晶態合金粉末的緻密化原子擴散係數 95

5.3.1 粉末物性分析 95

5.3.2 升溫速率對晶態合金粉末緻密化行為的影響 96

5.3.3 晶態合金粉末升溫速率相關原子擴散係數控制的緻密化機制 98

5.3.4 壓力對晶態合金粉末致密化行為的影響 104

5.3.5 晶態合金粉末壓力相關原子擴散係數控制的緻密化機制 106

5.3.6 粉末粒徑對晶態合金粉末緻密化行為的影響 107

5.3.7 粉末粒徑相關原子擴散係數控制的緻密化機制 111

5.4 非晶/晶態合金粉末緻密化原子擴散係數的對比分析 113

參考文獻 115

第6章 固態燒結非晶合金粉末製備超細晶鈦合金 118

6.1 引言 118

6.2 成分設計原則 119

6.2.1 高強結構鈦合金成分-結構設計 119

6.2.2 低模量醫用鈦合金成分設計 121

6.3 燒結參數對超細晶鈦合金組織性能的影響 124

6.3.1 升溫速率 124

6.3.2 燒結溫度 128

6.3.3 保溫時間 130

6.4 不同體系超細晶鈦合金組織性能的對比分析 132

6.4.1 高強結構鈦合金體系 132

6.4.2 低模量醫用鈦合金體系 136

6.5 超細晶結構的形成機制 149

參考文獻 154

第7章 半固態燒結非晶合金粉末製備雙尺度鈦合金 159

7.1 引言 159

7.2 基於單相熔化半固態燒結製備雙尺度鈦合金 161

7.2.1 雙尺度TiNbCuNiAl合金 161

7.2.2 雙尺度TiNbCoCuAl合金 166

7.2.3 單相熔化半固態燒結雙尺度結構形成機理 174

7.3 基於共晶反應半固態燒結製備雙尺度鈦合金 177

7.3.1 成分設計原則 177

7.3.2 不同體系多組元雙尺度鈦合金 178

7.3.3 五組元雙尺度鈦合金 182

7.3.4 共晶反應半固態燒結雙尺度結構的形成機理 188

7.4 雙尺度鈦合金與其他高強鈦合金的性能對比分析 190

參考文獻 194

第8章 固態/半固態燒結鈦合金的強化機制 198

8.1 引言 198

8.2 固態燒結超細晶鈦合金的強化機制 198

8.2.1 固態燒結超細晶鈦合金的組織性能 198

8.2.2 固態燒結超細晶鈦合金的形變機制 202

8.3 半固態燒結雙尺度鈦合金的強化機制 207

8.3.1 超細晶+微米晶雙尺度鈦合金的強化機制 207

8.3.2 超細晶+納米晶雙尺度鈦合金的強化機制 211

8.3.3 超細晶層片共晶+微米晶雙尺度鈦合金的強化機制 218

8.4 形變誘發Laves相的強化機制 225

8.4.1 形變過程中的組織演變 226

8.4.2 原位誘發Laves相的強化機制 230

參考文獻 233

第9章 粉末非晶含量對燒結鈦合金組織性能的影響 240

9.1 引言 240

9.2 粉末非晶含量對固態燒結超細晶鈦合金組織性能的影響 240

9.2.1 粉末物性分析 241

9.2.2 粉末非晶含量對超細晶鈦合金組織演變的影響 243

9.2.3 粉末非晶含量對超細晶鈦合金力學性能的影響 245

9.2.4 粉末非晶含量對超細晶鈦合金斷口形貌的影響 246

9.3 粉末非晶含量對單相熔化半固態燒結雙尺度鈦合金組織性能的影響 247

9.3.1 粉末物性分析 247

9.3.2 粉末非晶含量對雙尺度鈦合金組織演變的影響 250

9.3.3 粉末非晶含量對雙尺度鈦合金力學性能的影響 253

9.3.4 粉末非晶含量對雙尺度鈦合金斷口形貌的影響 254

9.4 粉末非晶含量對共晶轉變半固態燒結雙尺度鈦合金組織性能的影響 255

9.4.1 粉末物性分析 255

9.4.2 粉末非晶含量對雙尺度鈦合金組織演變的影響 257

9.4.3 粉末非晶含量對雙尺度鈦合金力學性能的影響 260

9.4.4 粉末非晶含量對雙尺度鈦合金斷口形貌的影響 261

參考文獻 262

第10章 非晶合金粉末晶化機制與燒結鈦合金組織性能的關係 264

10.1 引言 264

10.2 不同升溫速率下相同成分非晶合金粉末晶化機制與燒結鈦合金組織性能的關係 264

10.2.1 非晶合金粉末阿夫拉米指數的定量化 264

10.2.2 非晶合金粉末晶化機制與燒結鈦合金組織性能的關係 266

10.3 不同成分非晶合金粉末晶化機制與燒結鈦合金組織性能的關係 269

10.3.1 元素微量變化對五元非晶合金粉末晶化機制的影響 272

10.3.2 微量替換元素對五元非晶合金粉末晶化機制的影響 278

10.4 不同晶化條件下非晶合金粉末晶化機制與燒結鈦合金組織性能的關係 285

10.4.1 非等溫和等溫晶化條件下超細晶結構的形成機理 286

10.4.2 非等溫和等溫晶化機制對超細晶鈦合金組織性能的影響 294

參考文獻 297