陳鼎，湖南大學，教授，博士生導師，陳鼎教授1975年3月生, 湖南大學教授/博士生導師。材料學（中南大學）與材料物理（日本東北大學）雙博士，京都大學博士後。2000年以來在國內外公開發表和接收發表學術論文200餘篇, 其中國際英文學術SCI期刊論文112篇，以第 一作者與通訊作者身份在國外相關領域的權 威刊物上發表SCI論文80餘篇，論文被SCI/EI收錄300餘篇次，主要論文被包括《PROGRESS IN MATERIALS SCIENCE》《PROGRESS IN ENERGY AND COMBUSTION SCIENCE》《ADVANCED

MATERIALS 》《CHEMISTRY OF MATERIALS》《Bioresource Technology》《ACTA MATERIALIA》《SCIENTIFIC REPORTS》《GREEN CHEMISTRY》《ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 》《INTERNATIONAL JOURNAL OF PLASTICITY》在內的相關領域的國際頂 級刊物他引560餘次（H因子為14，G因子20）。出版國內外學術著作12部（國外3部），獲國家發明專利8項，作為第 一獲獎人和第二獲獎人獲部級二等獎各1項。現為《硬質合金》和《精密成形工程》雜志編委。“有色金屬鎢及硬質合金產業技術創新戰略聯盟”專家委員會委員。

目前主要從事高性能粉末冶金材料的制備與疲勞性能評估工作，先後從事過Al及Al基復合材料、硬質合金、非晶態合金的疲勞性能研究工作，在相關研究領域承擔過省部級重點課題和國家重點實驗室課題等多項課題，在國內外學術期刊發表相關領域SCI/EI收錄論文數十篇。

第1章本書導讀：粉末冶金材料疲勞問題簡述001

1.1粉末冶金材料的缺陷002

1.2粉末冶金材料的靜疲勞003

1.3細晶、強化相與彌散粒子對粉末冶金合金疲勞性能的影響004

1.4小能量多次衝擊和損傷積累005

1.5粉末冶金合金的界面工程005

1.6厚度效應對粉末合金疲勞特性的影響006

1.7顯微組織控制006

1.8調和結構對粉末合金疲勞性能的影響007

參考文獻008



第2章粉末冶金鋁合金的疲勞特性009

2.1鑄造與變形鋁合金的疲勞裂紋萌生與擴展簡介010

2.1.1鑄造鋁合金的裂紋萌生與擴展010

2.1.2變形鋁合金的裂紋萌生與擴展019

2.2粉末鋁合金的疲勞裂紋萌生與擴展035

2.2.1粉末鋁合金的裂紋萌生037

2.2.2粉末鋁合金的裂紋擴展040

2.3粉末鋁合金的疲勞強度068

2.3.1晶粒細化對疲勞強度的影響068

2.3.2成分改性對疲勞強度的影響069

2.3.3制備工藝對疲勞強度的影響072

2.3.4顆粒強化對疲勞強度的影響073

2.3.5溫度對疲勞強度的影響075

2.4討論 077

參考文獻077



第3章粉末冶金鈦合金的疲勞特性083

3.1鑄造與變形鈦合金的疲勞裂紋萌生與擴展行為簡介084

3.1.1鑄造與變形鈦合金的裂紋萌生084

3.1.2鑄造與變形鈦合金的裂紋擴展088

3.1.3鑄造與變形鈦合金的疲勞特性099

3.2粉末冶金鈦合金的疲勞裂紋萌生與擴展105

3.2.1粉末冶金鈦合金簡介105

3.2.2粉末鈦合金的裂紋萌生114

3.2.3粉末鈦合金的裂紋擴展120

3.2.4粉末冶金鈦合金的疲勞特性137

3.3討論154

參考文獻155



第4章粉末冶金鎂合金的疲勞特性161

4.1鑄造和變形鎂合金的裂紋萌生與擴展162

4.1.1鎂和鎂合金的形變機理和疲勞破壞162

4.1.2鑄造和變形鎂合金的裂紋萌生172

4.1.3鑄造和變形鎂合金的裂紋擴展178

4.1.4鎂合金的疲勞強度192

4.2粉末鎂合金的疲勞裂紋萌生與擴展200

4.2.1粉末鎂合金研究進展200

4.2.2粉末鎂合金的疲勞裂紋萌生與擴展212

4.2.3粉末鎂合金的疲勞特性224

4.3討論229

參考文獻229



第5章鐵基粉末冶金材料的疲勞特性234

5.1多孔鋼的疲勞裂紋萌生與擴展235

5.1.1多孔鋼的疲勞裂紋萌生235

5.1.2多孔鋼裂紋擴展路徑237

5.1.3多孔鋼的裂紋擴展速率239

5.1.4多孔鋼的疲勞裂紋擴展模式247

5.1.5裂紋的閉合和偏轉249

5.1.6多孔鋼的疲勞性能251

5.1.7多孔鋼的疲勞比和損傷參數263

5.2多孔鋼的滾動接觸疲勞266

5.2.1多孔鋼的表面致密化266

5.2.2齒根的彎曲疲勞和齒面的滾動接觸疲勞269

5.2.3多孔鋼滾壓表面致密化工藝的研究275

5.3注射成形燒結鋼的疲勞特性297

5.3.1注射成形燒結鋼的缺陷298

5.3.2注射成形4600燒結合金鋼的疲勞特性299

5.3.3注射成形不鏽鋼的疲勞特性301

5.3.4注射成形Fe-Ni合金的疲勞特性306

5.3.5注射成形Fe-Ni-C繫低合金鋼的疲勞特性307

5.3.6金屬注射成形冷作工具鋼的超聲疲勞性能308

5.4粉末熱鍛鋼的疲勞裂紋萌生與擴展309

5.4.1粉末熱鍛鋼的疲勞裂紋萌生310

5.4.2粉末熱鍛鋼疲勞裂紋擴展路徑311

5.4.3粉末熱鍛鋼疲勞裂紋的擴展速率314

5.4.4粉末熱鍛鋼的疲勞特性321

5.4.5粉末鍛造連杆的疲勞強度325

5.5粉末高速鋼的疲勞裂紋萌生與擴展333

5.5.1熔鑄高速工具鋼的裂紋萌生與擴展333

5.5.2粉末高速鋼的疲勞裂紋萌生與擴展341

5.5.3噴射沉積高速工具鋼364

5.6討論367

參考文獻367



第6章粉末冶金硬質合金的疲勞特性375

6.1引言376

6.2硬質合金疲勞裂紋萌生行為377

6.3疲勞裂紋擴展行為383

6.3.1裂紋擴展路徑384

6.3.2硬質合金的疲勞裂紋擴展模式386

6.3.3影響疲勞裂紋擴展的外在因素387

6.3.4影響疲勞裂紋擴展的內在因素404

6.4硬質合金的疲勞特性410

6.4.1化學成分對疲勞特性的影響410

6.4.2疲勞加載模式對疲勞強度的影響411

6.4.3環境對疲勞特性的影響413

6.4.4表面狀態對疲勞強度的影響415

6.5硬質合金的增韌處理416

6.5.1硬質合金增韌理論416

6.5.2硬質合金增韌方法419

6.6硬質合金的多衝和靜疲勞試驗422

6.6.1多衝試驗的發展歷程422

6.6.2陶瓷材料的靜疲勞423

6.6.3硬質合金的小能多衝和靜載疲勞研究424

6.7硬質合金的厚度效應與工具設計429

6.7.1單位質量的疲勞壽命429

6.7.2硬質合金靜疲勞壽命的厚度效應430

6.7.3微觀組織參數對硬質合金厚度效應的影響431

6.7.4工業裝備的實際應用的驗證432

6.8討論433

參考文獻433



第7章粉末冶金高溫合金的疲勞特性438

7.1鑄造和變形高溫合金的疲勞特性簡介439

7.1.1鑄造和變形高溫合金的裂紋萌生和擴展439

7.1.2鑄造和變形合金的疲勞特性458

7.2粉末高溫合金的疲勞特性471

7.2.1粉末冶金高溫合金的應用與發展471

7.2.2粉末高溫合金的裂紋萌生與擴展493

7.2.3粉末高溫合金的疲勞性能522

7.3氧化物彌散強化高溫合金的疲勞特性547

7.3.1氧化物彌散強化高溫合金的發展歷史547

7.3.2幾種典型的MAODS的性能551

7.3.3氧化物彌散強化高溫合金的疲勞特性557

7.4討論573

參考文獻573

近年來在眾多研究和應用中發現，粉末冶金鋁合金、鈦合金、鎂合金、不鏽鋼、高速鋼、鐵基合金、特種陶瓷和高溫合金等工程結構件在循環載荷的服役中，與鑄造和變形合金相比，雖然靜態機械性能有較大幅度的提高，但其裂紋萌生、擴展和失效破壞特性卻不盡如人意。這種疲勞特性嚴重地制約了上述新材料在航空、航天、交通運輸和化工能源領域的應用。因此加速粉末冶金材料疲勞特性的研究，是粉末冶金領域重要的課題之一。雖然粉末冶金材料的疲勞問題極其重要，但國內外沒有關於此課題的專著。

本書在查閱了國內外大量文獻的基礎上結合編著者長期從事粉末冶金新材料開發和性能評估研究的經驗和體會，全面繫統地介紹了粉末冶金材料的疲勞理論和實踐，內容包括粉末冶金材料的疲勞問題簡述以及粉末冶金鋁合金、粉末冶金鈦合金、粉末冶金鎂合金、鐵基粉末冶金材料、粉末冶金硬質合金和粉末冶金高溫合金的疲勞特性等。此外，為了體現粉末冶金材料疲勞問題的特性，在各章節中與相應的鑄造和變形合金的疲勞問題進行了比較。為了保持各個章節的完整性，在敘述過程中略有重復。本書在每章後提出了一些看法，以供讀者討論。

本書內容新穎、信息量大、理論和實際兼顧，具有很強的實用性和理論參考價值，獲得“國家科學技術學術著作出版基金”資助。本書適用於粉末冶金和金屬材料相關專業的高校教師、研究生和本科生作為教材和專業參考書，也適合從事相關機械、力學、疲勞等領域的科研單位和企業的技術人員參考使用。

由於本書內容較多，篇幅有限，國外文獻引用量大，特別是著者水平有限，故書中難免有紕漏之處，懇請讀者批評指正。在此向所有被引用的論文和著作的作者致以崇高的敬意和謝意。特別感謝瀋陽工業大學陳立佳教授，中南大學劉會群副教授、王斌副教授，湖南大學陳剛教授、夏偉軍副教授、馮鵬飛博士生，長沙理工大學何建軍教授、李微副教授和湖南科技大學陳宇強博士等對有關章節的審閱和所提出的寶貴意見。後衷心感謝化學工業出版社一直以來的熱情支持和幫助。



陳鼎

陳振華

2019年3月於長沙