譯者序



前言



第1章晶界結構與缺陷



11晶界平衡結構



111雙晶體學的幾何描述及要素



112用本征位錯表示的晶界結構



113晶界原子結構——模型



114能量原子描述



12晶界的晶體缺陷



121點缺陷——晶間偏析



122線缺陷——非本征位錯



123體缺陷——晶界沉澱



13結論



14參考文獻



第2章晶界變形的基本機制



21臨近晶界的位錯



22位錯與晶界間的彈性作用——鏡像力



23位錯和晶界之間的短程(或核心)作用



231位錯滑移傳播的幾何準則和能量準則



232晶界處位錯反應的基本機制



233位錯和晶界之間相互作用機制的原子尺度模擬



234相互作用機制的實驗觀察



235與非本征位錯相關的彈性應力場



24與非本征位錯相關的應力場的釋放



241晶界內的應力釋放過程



242應力場隨著釋放時間的演化



243晶界應力釋放現像的實驗研究



244結論



25材料的基本界面機制與力學行為之間的關繫



26參考文獻



第3章冷變形晶界



31前言



32晶界塑性變形的協調性和不協調性



321概述



322雙晶中變形不協調性的計算



33多晶晶粒中的內應力



331晶體塑性的概念以及在多晶模型中使用的單晶行為







晶界與晶體塑性



目錄



332多晶中的內應力



333應力釋放機制



34使法(FEM)模擬局部力學場



341多晶聚集體



342從單晶到多晶的有限變換



343本構硬化律參數的確定



344基於多晶模型的局部力學場的例子



35HallPetch定律及幾何必須位錯



351定義



352多晶中晶粒尺寸效應的模擬及與實驗的比較



36變形和再結晶中的亞晶界和晶界



361變形亞晶界和晶界



362再結晶亞晶界



37結論



38參考文獻



第4章蠕變與高溫塑性——晶界動力學



41前言



42晶界與晶粒增長



421晶界動力學與晶粒長大定律



422晶界偏析與沉澱對晶界遷移的影響



43晶界和蠕變——相應機制和唯像定律



431晶界機制



432蠕變模型及動力學



433本構蠕變律和變形機制圖



434蠕變模型的局限性、晶界化學組成和蠕變



44晶界與超塑性



441唯像理論與微觀機制



442不同模型



443晶粒長大和超塑性變形



45展望:納米材料的蠕變



46參考文獻



第5章晶間疲勞



51前言



52低溫晶間疲勞



521解釋晶間疲勞所考慮的幾種尺度



522α鐵及其他體心立方(BCC)金屬與合金的研究



523面心立方結構(FCC)金屬及金屬合金的晶間疲勞斷裂



53高溫疲勞



531概述



532奧氏體不鏽鋼



533鎳基超合金



54結論



55致謝



56參考文獻



第6章晶間偏析與晶體材料的斷裂



61晶界與斷裂



611斷裂參數——不同類型的斷裂



612晶間斷裂



62晶間偏析



621偏析起源



622平衡偏析熱力學——現存的模型



623晶間平衡偏析的一般特征



624非平衡偏析



625晶間偏析的不均勻性——晶界結構的影響



63偏析與晶間斷裂



631晶間脆化機制



632從脆化偏析到強化偏析



64液態金屬誘發的晶間斷裂



641與液態金屬接觸發生的現像



642液態金屬脆化



643晶間滲透



644CuBi體繫的晶間擴散



645NiBi體繫中的晶間潤濕



646晶間滲透機制



647AlGa體繫的例子



648結論



65總結



66參考文獻



附錄



附錄A雙晶體學及界面缺陷的拓撲表征



附錄B第3章的附錄



B1符號



B2無限小變形



B21塑性變形和轉動



B3終極變換



B31幾何變換



B32運動學



B4終極變換的不協調性



B5幾何必須位錯密度的計算



作者列表

這本書主要介紹了晶界在晶體材料的塑性行為中所扮演的重要角色。隨著具有亞微米晶粒尺寸的材料(金屬材料和陶瓷材料等)的使用和發展，理解晶界這種角色的需要與日俱增。從確實可行的模型到新的實驗方法和模擬方法，本書描述了“晶界”物質與其對材料力學性能的貢獻之間關繫的科學狀態。本書的作者都是在各自領域中秀的專家學者，他們向讀者呈現了他們專業領域的全景畫面，涉及從基礎理論知識到新技術的發展。



以晶界的行為為出發點，然後追溯到晶界網絡對一個多晶體材料塑性的貢獻，這都需要采用多尺度的方法。這種多尺度的方法首先從原子尺度描述晶界，然後從納觀尺度和微觀尺度詳細描述點缺陷、位錯缺陷和晶界之間的基本反應關繫，終從介觀尺度和宏觀尺度來揭示材料的力學行為以及支配這些行為的基本定律。這些研究項目也需要物理方法、化學方法和力學方法的相互結合。



這些不同的方法並沒有利用大量的數學公式進行討論，而是在大量參考文獻的支撐下進行的。對於定義、機理和理論模型的介紹都伴隨有實驗和數值模擬的描述，這對這些模型起到了很好的支撐作用。這些例子涉及各種形式的晶體材料，包括金屬材料、金屬合金材料、陶瓷材料和半導體材料等。這些性能涉及熱變形、冷變形、蠕變、疲勞和斷裂。



本書各章都保持自身的獨立性，是獲得某一具體領域基本知識的一篇很好的參考文獻。然而，隻有把這本書看作是一本完整的著作，纔能使讀者理解晶界在晶體塑性中所扮演的角色。本書分為如下6章。



第1章討論了晶界的基本概念，包括它們的幾何特征、基本結構和基本缺陷，這一章主要介紹了作為變形矢量的晶間位錯。第2章詳細介紹了在變形期間位錯和晶界之間相互作用的基本過程以及所產生的相應應力的釋放過程。第3章描述了變形期間在晶界及其臨近區域所發生的變形和應力狀態，討論了材料的力學行為，並將其看作是晶粒尺寸的函數，該章也簡要地介紹了再結晶現像。第4章至第6章連續討論了如下問題：(1）晶界在蠕變、高溫塑性以及超塑性中所扮演的角色。（2）雙晶和多晶中遭受高溫和低溫疲勞時的晶界演化行為，主要涉及幾種關鍵材料，如鐵、不鏽鋼、銅和超合金等。（3)晶界對斷裂的響應，尤其側重於偏析對晶間脆性的影響，同時也強調了液態金屬引起的脆化。



理解晶界對晶體塑性的影響還未曾作為一本專著的主題，而這一主題為控制材料的性能提供了一種思路與挑戰。



Louisette Priester巴黎第十一大學2011年9月