強磁場材料科學

本書是一部介紹強磁場條件下的材料科學，尤其是合金凝固和固態相變研究的專著。本書首先簡述強磁場和強磁場材料科學的發展概況。然後對本書所涉及的磁學和磁流體力學的基本理論進行闡述，並介紹國內外強磁場技術的發展和現狀。在此基礎上，對均恆與梯度強磁場單獨作用下、強磁場和其他電磁場耦合作用下，金屬材料在凝固和固態相變過程中的組織演化與控制進行重點闡述。內容包括強磁場作用下合金凝固過程中的熱力學與動力學、流體流動與溶質擴散、顆粒相遷移、晶體取向與相排列、凝固組織演化和固態相變。本書主要反映了作者課題組在強磁場材料科學領域最新的、有代表性的研究成果。 ^[2] 

本書可供從事材料科學、冶金、物理等領域工作的科技人員以及高等院校相關專業的師生閲讀和參考。 ^[2] 

《現代冶金與材料過程工程叢書》序

本書序

前言

第1章 緒論

1.1 強磁場簡介

1.1.1 強磁場

1.1.2 強磁場的作用

1.1.3 強磁場現象

1.2 強磁場的應用

1.3 強磁場材料科學展望

參考文獻

第2章 磁學和磁流體力學基本理論

2.1 磁學基本概念

2.1.1 磁矩

2.1.2 磁化強度

2.1.3 磁場強度和磁感應強度

2.1.4 磁化率和磁導率

2.1.5 退磁場

2.1.6 靜磁能

2.1.7 磁滯

2.2 物質的磁性

2.2.1 抗磁性

2.2.2 順磁性

2.2.3 反鐵磁性

2.2.4 鐵磁性

2.2.5 亞鐵磁性

2.2.6 磁性材料的分類

2.3 材料的磁化

2.3.1 磁化曲線和磁滯回線

2.3.2 磁疇

2.3.3 磁晶各向異性

2.3.4 磁致伸縮

2.4 強磁場對物質的主要作用方式

2.4.1 洛倫茲力

2.4.2 磁化能

2.4.3 磁力矩

2.4.4 磁化力

2.4.5 磁極間相互作用

2.5 磁流體力學基本理論

2.5.1 磁流體基本方程

2.5.2 磁凍結和磁擴散

2.5.3 磁對流

2.5.4 磁聲波

參考文獻

第3章 強磁場技術發展現狀

3.1 超導技術

3.1.1 超導體的三大基本特性

3.1.2 超導的發展史

3.1.3 超導理論

3.2 強磁場的技術進步

3.3 世界各國強磁場中心

3.3.1 美國強磁場國家實驗室

3.3.2 日本強磁場實驗室

3.3.3 法國格勒諾布爾強磁場實驗室

3.3.4 德國強磁場實驗室

3.3.5 荷蘭奈梅亨強磁場磁體實驗室

3.3.6 波蘭低温及強磁場國際實驗室

3.3.7 中國的強磁場科學中心

參考文獻

第4章 強磁場作用下合金凝固過程中的相平衡

4.1 熱力學變化

4.1.1 強磁場作用下純金屬凝固過程中的均質形核

4.1.2 強磁場作用下合金凝固過程中相變温度的變化

4.2 動力學變化

4.2.1 強磁場作用下合金的形核過冷

4.2.2 強磁場誘發晶體生長方式轉變

參考文獻

第5章 強磁場作用下熔體及液/固擴散偶中的對流與擴散

5.1 強磁場作用下的流體流動

5.1.1 洛倫茲力對對流的影響

5.1.2 熱電磁力對對流的影響

5.1.3 磁化力對對流的影響

5.2 強磁場作用下凝固過程中的擴散

5.2.1 強磁場作用下液相中溶質的擴散

5.2.2 利用強磁場抑制對流來測量擴散係數

5.2.3 擴散變化對溶質分佈的影響

5.2.4 擴散變化對凝固組織的影響

5.3 強磁場作用下液/固擴散偶中的擴散

5.3.1 強磁場作用下液/固界面的固溶擴散

5.3.2 強磁場作用下液/固界面的反應擴散

參考文獻

第6章 強磁場作用下合金凝固過程中顆粒相和溶質遷移

6.1 強磁場作用下顆粒相的運動規律

6.1.1 強磁場作用下顆粒相的運動速度

6.1.2 影響顆粒相遷移的因素

6.2 顆粒相的遷移對凝固組織的影響

6.2.1 半固態過程中顆粒相的遷移

6.2.2 凝固過程中顆粒相的遷移

6.3 高温熔體內溶質的遷移

6.3.1 梯度強磁場作用下高温熔體內溶質的遷移

6.3.2 溶質的遷移機制

6.3.3 溶質遷移的影響因素

6.4 凝固過程中溶質分佈的控制及梯度功能材料設計

6.4.1 亞共晶成分的Mn—Sb合金

6.4.2 共晶成分的Mn—Sb合金

6.4.3 過共晶成分的Mn—Sb合金

6.4.4 梯度層狀組織的形成機制

6.4.5 影響梯度層狀組織形成的因素

參考文獻

第7章 強磁場作用下合金凝固過程中的晶體取向

7.1 磁取向的物理機制

7.1.1 基於熱力學觀點的晶體取向理論

7.1.2 基於力學角度的晶體取向理論

7.1.3 影響晶體取向的因素

7.2 顆粒相在合金熔體中的取向

7.2.1 磁晶各向異性顆粒的取向

7.2.2 形狀各向異性顆粒的取向

7.3 凝固過程中生成相的取向

7.3.1 包晶型合金初生相的取向

7.3.2 共晶型合金中初生相的取向

7.3.3 共晶型合金中共晶相的取向

參考文獻

第8章 強磁場作用下合金凝固過程中的相排列

8.1 顆粒相的排列

8.1.1 順磁性顆粒相的排列

8.1.2 鐵磁性顆粒相的排列

8.2 胞狀晶和樹枝晶的排列

8.2.1 胞狀晶排列組織

8.2.2 樹枝晶排列組織

8.2.3 胞狀晶或樹枝晶排列的形成機制

8.3 鏈條狀排列

8.3.1 鏈條狀排列組織

8.3.2 鏈條狀排列組織的形成機制

8.4 板條狀排列

8.4.1 板條狀排列組織

8.4.2 板條狀排列組織的形成機制

8.5 排列組織對材料性能的影響

8.5.1 排列組織對巨磁致伸縮材料性能的影響

8.5.2 排列組織對永磁材料性能的影響

8.5.3 排列組織對磁性複合材料性能的影響

參考文獻

第9章 強磁場誘發電磁振盪和電磁超聲波及其在凝固過程中的應用

9.1 電磁振盪

9.1.1 電磁振盪原理

9.1.2 電磁振盪對凝固組織的影響

9.2 電磁超聲波

9.2.1 誘發超聲波的高頻電磁力的生成方法

9.2.2 靜磁場耦合交流電流誘發超聲波的原理及超聲波的壓力特性

9.2.3 靜磁場耦合交流磁場誘發超聲波的原理及超聲波的壓力特徵

9.2.4 電磁超聲波對合金凝固組織的細化作用

參考文獻

第10章 強磁場作用下原子固態擴散行為

10.1 強磁場作用下Cu/Ni固溶擴散行為及Kirkendall效應

10.1.1 無磁場條件下Mo絲移動距離

10.1.2 均恆強磁場Kirkendall效應

10.1.3 梯度強磁場Kirkendall效應

10.2 強磁場作用下Al/Mg固態反應擴散行為

10.2.1 強磁場對Al/Mg擴散層相組成的影響

10.2.2 強磁場對Al/Mg擴散層厚度的影響

10.2.3 強磁場對Al/Mg擴散層生長動力學行為的影響

10.3 強磁場作用下合金熱處理過程中溶質遷移行為

10.3.1 強磁場對Al—Cu合金溶質分佈的影響

10.3.2 強磁場作用下Al—Cu合金溶質分佈機理

參考文獻

第11章 強磁場作用下金屬固態相變

11.1 強磁場作用下馬氏體相變

11.1.1 馬氏體相變熱力學

11.1.2 馬氏體相變動力學

11.2 強磁場作用下鐵素體相變

11.2.1 均恆強磁場作用下鐵素體相變熱力學

11.2.2 均恆強磁場作用下鐵索體相變動力學

11.2.3 梯度強磁場作用下鐵素體相變組織形貌演變

11.3 強磁場作用下其他固態相變

11.3.1 珠光體相變

11.3.2 貝氏體相變

參考文獻

符號表 ^[2]