Материаловедение. Глава IV. Атомные и ионные радиусы. Глава V. Дислокации в кристаллах

В книге кратко излагаются основные вопросы современной теории атома и электронной структуры кристаллов, описываются кристаллические структуры идеальных и реальных кристаллов, рассматривается теория дислокаций и физические свойства металлов и сплавов. Обсуждаются закономерности взаимодействия между компонентами в сплавах и вопросы фазового равновесия в различных системах. Подробно описываются промежуточные фазы.
Книга рассчитана иа широкий круг инженеров заводов и научно-исследовательских институтов, а также на студентов и аспирантов вузов, специализирующихся по металлургии, металловедению и физике металлов.

Введение в физическое материаловедение скачать книгу бесплатно

Предисловие к русскому переводу
Предисловие

Глава I. Атомы и молекулы

1. Общие сведения
2. Теория Бора и атом водорода
3. Волновая механика
4. Атом водорода
5. Принцип Паули и периодическая система элементов Д. И. Менделеева
6. Структура молекулы

Глава II. Электронная структура кристаллов

1. Ионные кристаллы
2. Ковалентиые или валентные кристаллы
3. Силы Ван-дер-Ваальса
4. Металлические кристаллы
5. Полупроводники

Глава III. Кристаллические структуры элементов, идеальные структуры

1. Реальные и идеальные кристаллы
2. Элементарная ячейка и индексы Миллера
3. Пространственные решетки
4. Кристаллические структуры элементов
5. Кубическая гранецентрированная и гексагональная плотноупакованная структуры
6. Кубическая объемно-центрированная структура
7. Пустоты в металлических структурах

Глава IV. Атомные и ионные радиусы

1. Общие сведения
2. Влияние координационного числа
3. Лантаноидное сжатие

Глава V. Дислокации в кристаллах

1. Несовершенство кристаллов
2. Краевые дислокации
3. Винтовые дислокации
4. Форма дислокационной линии
5. Рост кристаллов и дислокации
6. Частичные дислокации в кристаллах с плотноупакованными структурами
7. Возникновение и движение дислокаций. Плотность дислокаций

Глава VI. Реальная структура металлов

1. Прямесные атомы
2. Вакансии
3. Дислокации, границы зерен и полигонизация
4. Линейчатые структуры и затвердевание металлов
5. Металлические усы
6. Двойники

Глава VII. Некоторые физические свойства металлов. Теория металлов

1. Теплоемкость и колебания решетки в металлах
2. Сила сцепления
3. Магнитные свойства
4. Теория переходных металлов
5. Электропроводность металлов
6. Теплопроводность металлов

Глава VIII. Первичные твердые растворы

1. Общие положения
2. Ближний порядок и локальные искажения в кристаллической решетке твердых растворов
3. Концепция размерного фактора
4. Равновесные диаграммы состояния и твердые растворы
5. Ликвидус, солидус и кривые ограниченной растворимости в диаграммах состояния систем меди и серебра
6. Электрохимический фактор
7. Влияние соотношения валентностей
8. Связь между характером кривых ликвидуса и солидуса и номером группы
9. Кривые растворимости в твердом состоянии и равновесие между альфа- и бета-латунями
10. Упорядоченные структуры

Глава IX. Промежуточные фазы в сплавах

1. Общие сведения
2. Анализ с помощью кривых свободной энергии
3. Соединения нормальной валентности: частично ионные соединения
4. Соединения с нормальной валентностью: ковалентные кристаллы
5. Электронные соединения
6. Электронные соединения типа 3/2
7. Дефектные электронные соединения
8. Некоторые промежуточные фазы на основе переходных металлов
9. Фазы Лавеса
10. Фазы внедрения
11. Сплавы железо—азот и железо—углерод

Приложение I. Зоны Бриллюэна
Приложение II. Условия равновесия

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ФИЗИЧЕСКОЕ

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

В шести томах

Под общей редакцией Б. А. Калина

Часть 2. Ядерные топливные материалы

обучающихся по направлению «Ядерные физика и технологии» Регистрационный номер рецензии 184

Москва 2008

УДК 620.22(075) ББК 30.3я7 К17

ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ: Учебник для вузов. /Под общей ред. Б.А. Калина. – М.: МИФИ, 2008.

ISBN 978-5-7262-0821-3

Том 6, часть 2. Ядерные топливные материалы/Ю.Г. Годин, А.В.

Тенишев, В.В. Новиков. – М.: МИФИ, 2008. – 604 с.

Учебник «Физическое материаловедение» представляет собой 6-томное издание учебного материала по всем учебным дисциплинам базовой материаловедческой подготовки, проводимой на 5–8 семестрах обучения студентов по кафедре Физических проблем материаловедения Московского инженерно-физического института (государственного университета).

Том 6, часть 2 содержит описание ядерных топливных материалов, применяемых в ядерных реакторах и перспективных, включая металлическое урановое и плутониевое топливо, диоксидное урановое и смешанное уран-плутониевое топливо, карбидное и нитридное урановое и смешанное уран-плутониевое топливо, дисперсное ядерное топливо и дисперсное ядерное топливо на основе микротвэлов. Подробно рассмотрены струк- турно-фазовые состояния материалов, свойства и применение.

Учебник предназначен для студентов, обучающихся по специальности «Физика конденсированного состояния», и аспирантов, специализирующихся в области физики конденсированных сред и материаловедения, и может быть полезен молодым специалистам в области физики металлов, твердого тела и материаловедения.

Учебник подготовлен в рамках Инновационной образовательной программы.

ISBN 978-5-7262-0821-3

ISBN 978-5-7262-1062-9 (т. 6, ч.2)

© Московский инженерно-физический институт

(государственный университет), 2008

24.3.9. Физико-химическое взаимодействие МОХ-топлива

и продуктов деления с оболочкой из

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

α – коэффициент поглощения

α – КЛТР

cos2 α – ориентационный фактор

δ – пластичность, относительное удлинение, ширина зазора

ε& – скорость ползучести ε0 – максимальная скорость ползу-

чести η – феноменологический параметр

Λ – интегральная теплопроводность

λ – коэффициент теплопроводности, постоянная распада, длина

пробега λе – электронная составляющая

теплопроводности; λр – составляющая теплопроводно-

сти обусловленная излучением λф – фононная составляющая теплопроводности

λf – длина пробега продукта деления в частице

λm – длина пробега осколка деления в матрице;

λ m – теплопроводность материала теоретической плотностиν – коэффициент Пуассона;ρ – плотность

ρ 0 – исходная (начальная) плотность

ρ m – теоретическая плотность ψ – относительное сужение Ω – атомный объем

σ – электропроводность, прочность, напряжение, проводимость, сечение

σ 0 – модуль ползучестиσ с – напряжение ползучести

σ1 – электронная проводимость σ2 – дырочная проводимость

σf ,σ дел – сечение деленияσ захв – сечение захвата σв – предел прочности

σ 0,01 , σ0,2 – предел текучестиA – атомная масса, константа

а – температуропроводность, параметр решетки

B – константа, выгорание, скорость образования изотопа ПД

b – выгорание

С V – удельная теплоемкость при постоянном объеме Ср – удельная теплоемкость при постоянном давлениис – параметра решетки

D – диаметр, коэффициент диффузии

d – диаметр зерна, диаметр поры, расстояниеЕ – модуль упругости, энергия

E 0 – энергия активации

E ш – энергия образования дефектов ШоткиЕ ф – энергии образования пары

анионных дефектов Френкеля Е с – энергия активации ползучестиЕ ст – энергия образования ступени

E U * – энергия активации движения

иона урана

e – заряд электрона

F – выход продуктов деления, равновесная утечка ПД, фактор

формы пор F ()– функция

F (t )– относительная утечка ПДF & – скорость деления

f ,f ′ – относительная утечка ПД из

G – модуль сдвига

G i – безразмерный коэффициент радиационного роста

G t – безразмерный коэффициент термического роста

G O 2 – кислородный потенциал

G ПД O – энергия образования оксида продукта деления

H O 2 – энтальпия растворения

кислорода

K – коэффициент миграции МСK а – коэффициент анизотропии (коэффициент Бэкона BAF)

k – постоянная Стефана–Больцмана

k p – коэффициент, зависящий от относительного объема, размера и распределения пор

l – доля топлива, длина свободного пробега фононов, длина образца

М (t ) – количество нуклида в момент времениt

m – масса

m/m – выгорание, выраженное через количество разделившихся атомов

N – число циклов

n – показатель степени, коэффициент преломления

P (f ) – суммарная доля осколков

деления, вышедших из области непосредственно под поверхностью частицы Р (а ) – доля вылетевших из топлив-

ной частицы продуктов деления

р – пористость, давление, вероятность

p O 2 – равновесное парциальное

давление кислорода

Q – мощность, энергия активацииQ * – теплота переноса углеродаq V – тепловой поток, линейная мощность твэла

R – универсальная газовая постоянная, тепловое сопротивление материала, скорость утечки изо-

r – средний атомный радиусS O 2 – энтропия растворения

кислорода

S – скорость распухания, площадьТ – температура

t – время

V – объем, валентность, скоростьV f – объемная доля топливной фазыV m – объемная доля матрицы, которая не повреждается продуктами деления

V Pu – валентность плутонияV U – валентность урана

V ПД – объем продуктов деленияv – средняя скорость фонона

v выдел – скорость выделения ГПДv обр – скорость образования ГПД

Y – выход данного изотопа на деление

y i – атомная доля точечных дефектов Ф – поток нейтронов

Φ(ε) – поток нейтронов сэнергиейε Гi – сечение рассеяния фононов точечными дефектами i -ого типа

BISO – см. ПИУ

MATPRO – Material Properties

РуС – пироуглеродный слой

TRISO – см. ПИУК АЗ – активная зона

АЭС – атомная электростанция ВЗП – внутризеренные пузырьки ВПН – выгорающий поглотитель нейтронов ВТГР – высокотемпературный

газографитовый реактор ВТИ – высокотемпературный изотропный пироуглерод ГГР – газографитовые реакторы ГПД – газообразные продукты деления

ИПД – имитаторы продуктов деления К(Л)ТР – коэффициент (линейного)

термического расширения КВ – коэффициент воспроизводства КОНПОР – порообразователь

МЗП – межзеренные пузырьки; МКК – межкристаллитная коррозия МОХ-топливо – смешанное уранплутониевое оксидное топливо

МС – топливные микросферы МТ – микротвэл МЯТ – модельное ядерное топливо

НДС – напряженно-деформиро- ванное состояние НТИ – низкотемпературный изотропный пироуглерод

ОКСК – относительное количество сажеподобного компонента ПД – продукты деления ПИУ – пироуглеродное покрытие

ПИУК – пироуглеродокарбидное покрытие РЗМ – редкоземельные металлы

сна – смещений на атом ТВС – тепловыделяющие сборки ТП – теоретическая плотность

ЦТО – циклическая термическая обработка ЯЭУ – ядерная энергетическая установка

Предисловие к части 2 тома 6

Часть 2 тома 6 содержит описание ядерных топливных материалов, применяемых в различных ядерных реакторах и перспективных видов топлива, включая металлическое урановое и плутониевое топливо, диоксидное урановое и смешанное уран-плутониевое топливо, карбидное и нитридное урановое и смешанное уран-плутониевое топливо, дисперсное ядерное топливо и дисперсное ядерное топливо на основе микротвэлов. Подробно рассмотрены структурно-фазовые состояния материалов, свойства и применение.

Весь материал изложен в главе 24 по разделам.

В разд. 24.1 (авт.: профессор Ю.Г. Годин и доцент А.В. Тенишев) рассмотрены состав ядерного топлива и его классификация, представление и оценки выгорания и энергонапряженности ядерного топлива, условия работы топливных материалов в ядерных реакторах и требования, предъявляемые к ядерному топливу, тепловыделяющие элементы (твэлы) и тепловыделяющие сборки (ТВС).

В разд. 24.2. (авт.: профессор Ю.Г. Годин и доцент А.В. Тенишев) рассмотрены уран и плутоний, их сплавы, получение металлов и сплавов, макро- и микроструктура, физические и механические свойства сплавов, поведение урана и плутония при циклических изменениях температуры, их термическая обработка, коррозия урана и плутония в различных средах

и в теплоносителях, совместимость урана и его сплавов с конструкционными материалами оболочек твэлов, влияние облучения на уран, плутоний и их сплавы, кинетика фазовых превращений в уране и плутонии, перспективные сплавы урана и плутония, самооблучение плутония и его сплавов.

В разд. 24.3. (авт.: профессор Ю.Г. Годин, профессор В.В. Новиков и доцент А.В. Тенишев) описано оксидное ядерное топливо, технология получения таблетированного оксидного топлива, включая получение по-

рошков UO2 ,PuO2 и (U,Pu)О2 и таблеток, получение и использование гранулированного топлива. Рассмотрены физико-химические свойства оксидов, включая диаграммы состояния систем уран–кислород, плутоний– кислород и уран–плутоний–кислород, кислородный потенциал и испарение оксидного топлива. Описаны теплофизические и механические свойства, включая радиационную ползучесть. Рассмотрены совместимость

оксидов с конструкционными материалами и теплоносителями, структурные изменения при выгорании и радиационное доспекание оксидов, диффузия и перераспределение кислорода и актиноидов, состояние и поведение твердых продуктов деления, радиационное распухание и выделение газообразных продуктов деления.

В разд. 24.4 (авт.: профессор Ю.Г. Годин и доцент А.В. Тенишев) описано карбидное ядерное топливо, диаграммы состояния простых и смешанных карбидов урана и плутония с углеродом и тройная ДСС уран– плутоний–углерод, свойства карбидов урана и плутония, включая механические, теплофизические и диффузию компонентов. Рассмотрена совместимость карбидов урана и плутония с конструкционными материалами и оболочками твэлов, влияние облучения на свойства карбидного топлива, в том числе радиационная ползучесть и распухание, влияние облучения на диффузионные процессы, выделение газообразных продуктов деления из карбидного топлива, поведение твердых продуктов деления и плутония.

В разд. 24.5 (авт.: профессор Ю.Г. Годин, профессор В.В. Новиков и доцент А.В. Тенишев) описано нитридное ядерное топливо, технология его получения, физико-химические свойства, включая диаграммы состояния систем уран-плутоний-азот, теплофизические свойства, диффузия урана, плутония и азота в нитриде урана, совместимость мононитридого топлива с материалами оболочек твэлов, влияние облучения на свойства, радиационная ползучесть и распухание, выход газообразных продуктов деления из топлива.

В разд. 24.6 (авт.: профессор Ю.Г. Годин и доцент А.В. Тенишев) рассмотрено дисперсное ядерное топливо (ДЯТ), дана его характеристика, структура, материалы ядерного топлива кернов и матрицы из алюминия, магния, коррозионно-стойкой стали, никеля, тугоплавких металлов (вольфрам, молибден) и оксидной керамики. Описаны связи свойств ДЯТ со структурой и составом, совместимость компонентов ДЯТ, радиационная стойкость некоторых дисперсных композиций, влияние температуры, выгорания и некоторых других факторов на радиационную стабильность ДЯТ.

В разд. 24.7 (авт.: профессор Ю.Г. Годин и доцент А.В. Тенишев) большое внимание уделено дисперсному ядерному топливу на основе микротвэлов, дано описание конструктивных особенностей микротвэлов, твэлов и ТВС высокотемпературных реакторов; подробно рассмотрены топливные керны микротвэлов, типы покрытий и функциональное назначение входящих в них слоев, выход осколочных элементов при делении ядер урана и их свойства, химическое состояние продуктов деления в топливных микросферах, утечка и выход газообразных и легколетучих продуктов деления из микротвэлов, миграция топливных кернов в микротвэ-

Год основания – 50-е годы XX века

Основатель научной школы : академик АН СССР В.Д. Садовский, доктор технических наук К.А. Малышев

В настоящее время лидером научной школы является академик РАН В.М. Счастливцев.

Научные направления деятельности школы:

• Высокопрочные конструкционные и функциональные материалы с ультрадисперсными и нанокристаллическими структурами.
• Фазовые и структурные превращения, физико-механические свойства, способы обработки сталей, интерметаллидов, композитов, сплавов цветных и благородных металлов.

Основные научные достижения:

• изучено явление структурной наследственности в стали при нагреве. Научно обосновано образование ориентированных зародышей аустенита при нагреве стали с исходной мартенситной структурой. Изучен процесс рекристаллизации аустенита, обусловленной фазовым наклёпом. Обнаружено проявление структурной наследственности в сталях с исходной перлитной структурой. Исследовано влияние сверхбыстрого лазерного нагрева на структурную перекристаллизацию. Впервые в мире экспериментально обнаружено бездиффузионное образование аустенита в сталях с перлитной структурой при сверхскоростном нагреве;
• развита теория мартенситного, бейнитного и перлитного превращений. Изучена структура пакета мартенситных кристаллов и установлены физические принципы его образования. Впервые обнаружены места залегания остаточного аустенита в структуре реечного мартенсита. Проанализированы особенности структуры мартенсита, образовавшегося под воздействием магнитного поля. Экспериментально установлен и проведен анализ причин ступенчатого характера полиморфного гамма-альфа превращения в сплавах на основе железа в зависимости от скорости охлаждения, показана взаимосвязь мартенситного и бейнитных превращений в легированных сталях. Обнаружено существование низкотемпературного перлита при температурах ниже бейнитного превращения. Экспериментально показано наличие твердорастворного упрочнения ферритной составляющей «свежего» перлита в углеродистых сталях, выявлена природа их высокой прочности и износостойкости;
• установлен характер влияния мартенситных и магнитных фазовых превращений, процессов деформационного старения a и g твердых растворов, механизма планарного скольжения дислокаций на коэффициент трения и износостойкость сталей и сплавов. Показана важнейшая роль нанокристаллических структур в формировании трибологических свойств сталей и сплавов;
• совместно с РФЯЦ-ВНИИТФ (Снежинск) разработаны научные основы нового высокоскоростного метода интенсивной пластической деформации – динамического канально-углового прессования, создающего нано- и субмикрокристаллические структуры и позволяющего существенно повысить механические свойства в объемных металлических материалах;
• исследованы процессы кумуляции энергии и взаимодействия ударных волн при квазисферическом взрывном нагружении металлических шаров. Установлено влияние числа несинхронности и точек инициирования, фазового превращения на ограничение кумуляции.

Реализация фундаментальных научных достижений на практике (прикладные разработки):

• установлена взаимосвязь между фазовым, химическим составом и склонностью к флокенообразованию стали с перлитной структурой, показано влияние дисперсности перлита на механизм разрушения, определены структурные особенности стали после термомеханической обработки. По заданию ОАО «РЖД» определены причины массового брака при освоении на Выксунском металлургическом заводе технологии производства твердых колес повышенного качества для грузового железнодорожного транспорта. Даны рекомендации по химическому составу, режимам выплавки и термомеханического передела, обеспечившие выпуск высококачественных железнодорожных колес, начиная с 2007 года;
• разработаны научно-технологические рекомендации по оптимизации химического состава и режимов термомеханической обработки низкоуглеродистых (содержащих менее 0,08% углерода) низколегированных свариваемых сталей, положенные в основу новой технологии производства листового проката и штрипса. Обработанный по новой технологии листовой прокат имеет высокую свариваемость, обладает пределом текучести 500-690 МПа и отличается высокой хладостойкостью – ударная вязкость при температуре минус 600С (KCU -60) составляет более 300 Дж/см2. Достигнутое существенное повышение прочности и хладостойкости позволяет использовать эти стали для строительства крупнейших газо- и нефтепроводов страны, в том числе в северных широтах, и сварных арктических конструкций;
• разработаны новые износостойкие стали, а также режимы упрочнения поверхностей трения деталей машин и инструмента.

Признание школы (Гранты Президента ):

• Грант НШ-643.2008.3 (В.М. Счастливцев) – 2008-2009г;
• Грант НШ-5965.2006.3 (В.М. Счастливцев) – 2006-2007г;
• Грант НШ-778.2003.3 (В.М. Счастливцев) – 2003-2005г;
• Грант НШ-00-15-97419 (В.М. Счастливцев) – 2000-2002г.

Правительственные награды за научные достижения и научные премии, полученные в рамках работы по научным направлениям:

• Звание Героя Социалистического труда (1978) – В.Д. Садовский;
• Государственная премия СССР (1986) – В.Д. Садовский
• Орден «Знак почета» (2008) –В.М. Счастливцев
• Почетное звание «Заслуженный деятель науки РФ» - В.В. Сагарадзе (2009), В.Г. Пушин (2010)
• Премия им. П.П.Аносова (1984) – К.А. Малышев (в коллективе соавторов)
• Медаль им.Д.К.Чернова (1976) – В.Д. Садовский;
• Премия В.Д.Чернова НПО «Машпром» (1990) – В.М. Счастливцев (в коллективе соавторов);
• Премии УрО РАН им.В.Д.Садовского (1999) – Ю.В. Хлебникова, (2002) Д.В. Башлыков; (2004) – В.М. Счастливцев; (2005) – А.Э. Хейфец; (2006) – В.В. Сагарадзе;
• Премия Губернатора Свердловской области для молодых ученых (2006) – А.Э. Хейфец;
• Дипломы и медали ВДНХ СССР (1968) – В.Д. Садовский, К.А. Малышев (в коллективе соавторов); (1975) – В.Д. Садовский, К.А. Малышев (в коллективе соавторов); (1982) – В.Д. Садовский (в коллективе соавторов);

Проводимые конференции, школы в рамках работы по научным направлениям:

• XII Международная конференция «Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов – ДСМСМС-2011» «Получение и перспективы использования нанокристаллических материалов и нанотехнологий в технике» (председатель оргкомитета В.М. Счастливцев, академик РАН). Проводится регулярно 1 раз в 3 года.
• Уральская школа металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (школа проводится регулярно 1 раз в два года, последняя была проведена в 2012г.)
• III Международная школа-конференция «Физическое материаловедение» Наноматериалы технического и медицинского назначения (сопредседатели оргкомитета: Ю.А. Осипьян, академик РАН, В.М. Счастливцев, академик РАН).

Материаловедение … Орфографический словарь-справочник

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, материаловедения, мн. нет, ср. Наука о материалах (см. материал в 1 знач.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

- [рья ], я, ср. Наука о прочности и деформируемости материалов (в 1 знач.). | прил. материаловедческий, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Сущ., кол во синонимов: 7 биоматериал (2) керамика (18) кристаллография (5) … Словарь синонимов

материаловедение - Наука о строении и св вах металлич. и неметаллич. (керамич., полимер., композиц. и др.) конструкц. материалов. Осн. задачи м.: установление законом, связей между составом, строением (включая дефекты строения) и св вами разных конструкц.… … Справочник технического переводчика

Материаловедение - – наука, изучающая и устанавливающая взаимосвязь между составом, строением и свойствами современных машиностроительных материалов, а также о методах изменения этих свойств. [Энциклопедический словарь. 2009 г.] Рубрика термина: Общие термины … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Я; ср. Наука о прочности и деформируемости материалов какой л. области производства. ◁ Материаловедческий, ая, ое. * * * МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, научная дисциплина, изучающая закономерности образования различных материалов… … Энциклопедический словарь

Материаловедение - наука, изучающая строение, свойства, ассортимент материалов и т. д. в какой л. области производства. Текстильное материаловедение наука о строении, свойствах и оценке качества текстильных материалов, т. е. материалов, которые состоят из… … Энциклопедия моды и одежды

материаловедение - Material Science Материаловедение, наука о материалах Наука, изучающая связь между строением (структурой) и свойствами материала, а также их изменения при внешних воздействиях. Наука о керамике, стекле, металлах, пластмассах, полупроводниках … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

Ср. 1. Научная дисциплина, изучающая материалы [материал I], используемые в какой либо области производства, деятельности. 2. Учебный предмет, содержащий теоретические основы данной дисциплины. 3. разг. Учебник, излагающий содержание данного… … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Книги

• Материаловедение , О. С. Моряков. Изложены свойства современных конструкционных, инструментальных металлов и сплавов и неметаллических материалов, предназначенных для изготовления продукции машиностроения. Приведены способы…
• Материаловедение , А. А. Черепахин. Приведены данные о строении и свойствах металлов и сплавов, основы теории сплавов, химико-термической обработки металлов и сплавов. Рассмотрены современные конструкционные и иные материалы,…

Учебник «Физическое материаловедение» представляет собой 6-ти томное издание учебного материала по всем учебным дисциплинам базовой материаловедческой подготовки, проводимой на 5–8 семестрах обучения студентов по кафедре Физических проблем материаловедения Московского инженерно-физического института (государственного университета).
Том 2 содержит учебный материал по основам материаловедения: «Термодинамика в материаловедении», «Диаграммы фазового равновесия», «Закономерности формирования структуры сплавов из расплава», «Совместимость и коррозия материалов».
Учебник предназначен для студентов, обучающихся по специальностям «Физика конденсированного состояния» и «Физика металлов» и аспирантов, специализирующихся в области физики конденсированных сред и материаловедения, и может быть полезен молодым специалистам в области физики металлов, физики твердого тела, материаловедения и металлургии.

Термодинамические величины, системы, процессы.
Термодинамика изучает поведение выделенных каким-либо способом (физически или логически) больших (макроскопических) частей материального мира, содержащих огромное число атомов и
называемых системами. Остальная часть мирового пространства называется окружающей средой, внешней средой или просто средой. Каждый момент времени система находится в некотором состоянии, которое характеризуется набором термодинамических величин, определяемых из опыта и имеющих численные характеристики. Часто их так же называют термодинамическими параметрами. Используются они для прикладных расчетов, для теоретического определения изменений, которые произойдут в системе самопроизвольно или под влиянием внешнего воздействия со стороны окружающей среды.

В термодинамике особое внимание уделяется статическому состоянию, при котором в системе отсутствуют макроскопические потоки энергии и массы. Это - состояние, когда никакие термодинамические параметры системы не меняются со временем, ибо в ней не происходит никаких макроскопических явлений. В то же время микроскопические явления - движение атомов и молекул, их взаимопревращения (с сохранением среднего числа частиц каждого сорта) продолжаются. Про тело, находящееся в таком макроскопически неизменном состоянии, говорят, что оно находится в состоянии термодинамического равновесия, динамического равновесия или. чаще всего, просто равновесия.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Основные условные обозначения и сокращения
Предисловие к тому 2
Глава 4. ТЕРМОДИНАМИКА В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ
Введение. Сущность термодинамического метода как теоретической основы материаловедения
4.1. Основные понятия термодинамики
4.1.1. Термо динамические величины, системы, процессы
4.1.2. Термо динамические параметры, общие с механикой
4.1.3. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики
4.1.4. Температура. Второй закон термодинамики
4.1.5. Уравнение состояния
4.1.6. Энтальпия
4.1.7. Энтропия. Третий закон термодинамики
4.1.8. Процессы в изолированных системах
4.2. Метод термодинамических потенциалов
4.2.1. Равновесие в изолированных системах
4.2.2. Термодинамические потенциалы
4.2.3. Экстремальные свойства потенциалов
4.2.4. Химический потенциал
4.2.5. Явные условия термодинамического равновесия
4.3. Прикладная термохимия
4.3.1. Теплоемкость
4.3.2. Влияние температуры на термодинамические функции
4.3.3. Влияние давления на термодинамические величины
4.3.4. Стандарты термодинамики
4.3.5. Термохимические справочники
4.4. Фазовые равновесия
4.4.1. Общие понятия о фазах и фазовых равновесиях
4.4.2. Однокомпонентные системы. Фазовые переходы
4.4.3. Давление насыщенных паров. Тройная точка
4.4.4. Правило фаз
4.4.5. Термодинамические стимулы фазовых превращений
4.4.6. Физические явления при фазовых превращениях
4.4.7. Условия стабильности фаз
4.4.8. Гомогенное зарождение фаз
4.4.9. Гетерогенное зародышеобразование
4.5. Термодинамика растворов
4.5.1. Общие понятия о растворах
4.5.2. Термодинамическое описание растворов
4.5.3. Идеальные растворы
4.5.4. Идеальные бинарные системы
4.6. Физическая химия неидеальных растворов
4.6.1. Термодинамика неидеальных растворов
4.6.2. Уравнение Гиббса-Дюгема
4.6.3. Статистическая трактовка энергетики растворов
4.6.4. Совершенные растворы
4.6.5. Регулярные растворы
4.6.6. Свойства регулярных растворов
4.6.7. Субрегулярные и квазирегулярные растворы
4.7. Термодинамическая теория диаграмм состояния
4.7.1. Постановка задачи
4.7.2. Основы графической термодинамики
4.7.3. Неидеальные системы с неограниченной растворимостью
4.8. Системы с положительным отклонением от идеальности
4.8.1. Распад твердых растворов
4.8.2. Спинодальный распад
4.8.3. Распад по механизму роста зародышей
4.8.4. Термодинамика последовательности выделения фаз
4.8.5. Коагуляция выделений
4.8.6. Термодинамика мартенситных превращений
4.9. Системы с отрицательным отклонением от идеальности
4.9.1. Упорядочение
4.9.2. Термодинамическая теория упорядочения
4.9.3. Статистическая теория упорядочения
4.9.4. Квазихимическая трактовка ближнего порядка
4.9.5. Системы с промежуточными фазами
Контрольные вопросы
Глава 5. ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ
Введение
5.1. Однокомпонентные диаграммы фазового равновесия, их построение и использование в науке и технике
5.2. Двухкомпонентные диаграммы фазового равновесия
5.2.1. Диаграмма с полной взаимной растворимостью компонентов в жидком и твердом состояниях
5.2.2. Диаграмма с расслоением твердого раствора
5.2.3. Диаграмма с наличием упорядочения
5.2.4. Диаграммы с наличием трехфазного равновесия (их классификация)
5.2.5. Диаграммы с эвтектическим и эвтектоидным равновесиями
5.2.6. Диаграммы с монотектическим и монотектоидным равновесием
5.2.7. Диаграмма с метатектическим равновесием
5.2.8. Диаграммы с перитектическим и перитектоидным равновесиями
5.2.9. Диаграмма с синтектическим равновесием
5.2.10. Диаграммы с промежуточными фазами
5.3. Диаграмма железо-углерод
5.4. Анализ сложных диаграмм фазового равновесия
5.5. Фазовые равновесия в трехкомпонентных системах
Контрольные вопросы
Список использованной литературы
Глава 6. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ СПЛАВОВ ИЗ РАСПЛАВА
6.1. Структура и структурно-фазовое состояние материалов
6.2. Расплавы металлов и сплавов. Жидкое состояние
6.2.1. Характеристика жидкого состояния
6.2.2. Структура расплавов
6.2.3. Связь структурных парциальных факторов с физическими и физико-химическими свойствами расплавов
6.2.4. Классификация расплавов
6.2.5. Ассоциированные растворы
6.3. Формирование структуры при затвердевании расплава
6.3.1. Контролируемое затвердевание расплава
6.3.2. Затвердевание с искривленной поверхностью раздела
6.3.3. Затвердевание эвтектики
6.3.4. Затвердевание перитектики
6.3.5. Образование сегрегаций примесей при затвердевании
6.3.6. Методы воздействия на расплав
6.4. Закономерности сегрегации примесей
6.4.1. Адсорбция примесей в бинарных системах
6.4.2. Энергия связи атомов примеси с границей
6.4.3. Многослойная адсорбция в бинарных сплавах
6.4.4. Конкуренция примесей при адсорбции на одном стоке
6.4.5. Взаимодействие примесей в многокомпонентных системах
6.5. Сегрегации примесей и охрупчивание материалов
6.5.1. Введение в разрушение материалов
6.5.2. Охрупчивание реальных материалов
6.5.3. Направления снижения охрупчивания материалов
Контрольные вопросы
Список использованной литературы
Глава 7. СОВМЕСТИМОСТЬ И КОРРОЗИЯ МАТЕРИАЛОВ
7.1. Физико-химические основы взаимодействия материалов с окружающей средой
7.1.1. Совместимость материалов со средой
7.1.2. Коррозия. Основные понятия и определения
7.1.3. Коррозионные проблемы
7.1.4. Роль термодинамики и химической кинетики при исследовании процессов коррозии
7.1.5. Классификация процессов коррозии
7.2. Химическая коррозия металлов
7.2.1. Химическая газовая коррозия
7.2.2. Термодинамика химической газовой коррозии металлов
7.2.3. Пленки на металлах как продукты химической газовой коррозии
7.2.4. Состав и структура оксидов. Эпитаксия
7.2.5. Толщина и защитные свойства пленок
7.2.6. Кинетика химической газовой коррозии металлов
7.2.7. Механизм химической газовой коррозии
7.2.8. Оксидные пленки на поверхности железа
7.2.9. Формирование защитных жаростойких пленок на металлах
7.2.10. Влияние внешних и внутренних факторов на химическую коррозию металлов
7.2.11. Химическая коррозия в газовых теплоносителях
7.3. Электрохимическая коррозия
7.3.1. Основные признаки и причины
7.3.2. Электролиты
7.3.3. Механизм электрохимической коррозии. Работа гальванического элемента
7.3.4. Гетерогенность поверхности и микрогальванические элементы
7.3.5. Явления на границе раздела фаз металл-электролит
7.3.6. Электродные потенциалы
7.3.7. Термодинамика процессов электрохимической коррозии металлов
7.3.8. Диаграммы Пурбе
7.3.9. Кинетика электрохимических процессов коррозии
7.3.10. Электрохимическая защита
7.4. Коррозия в жидкометаллических средах
7.4.1. Типы процессов
7.4.2. Растворение твердого металла в жидком
7.4.3. Влияние примесей в жидких металлах на их совместимость с материалами
7.4.4. Основные пути снижения взаимодействия конструкционных материалов с жидкометаллическими теплоносителями
7.5. Защита от коррозии на стадии проектирования и разработки конструкций
7.5.1. Коррозия и вопросы конструирования
7.5.2. Выбор материалов и их совместимость в конструкции
7.5.3. Выбор рациональной формы элементов и конструкций
7.5.4. Учет влияния механических нагрузок
7.5.5. Рациональные способы сборки конструкций
Контрольные вопросы
Список использованной литературы
Предметный указатель.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Физическое материаловедение, Том 2, Основы материаловедения, Калин Б.А., 2007 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.