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概论
课程结构的概述，重点在金属中工艺-结构-性能之间的关系。本课程设计从纯金属开始，并探讨(i)形变(ii)温度在影响结构和性能中的作用。接下来通过(iii)化学成分添加即合金化增加复杂性，课程的最后将详细讨论重要的合金系统，最著名的是Fe-C合金。 |
| 第一部分. 纯金属的变形 |
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背景材料
简要回顾了本课程的背景材料，包括Miller （密勒）、Miller-Bravais （密勒-布拉菲）指数，金属键和晶体结构，极射投影 。 |
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位错结构
从位错如何被发现的历史回顾开始，介绍了位错结构的基本概念。包括刃型位错、螺型位错和混合位错，以及它们扩展应变的机制。较详细地介绍了FCC和HCP金属中的位错结构。 |
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位错结构(续)
有关位错的更详细内容，包括部分位错、层错，讨论了位错交割。较详细的介绍了位错周围的应力应变场，以及缺陷的应变能。 |
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位错间的作用力
讨论了位错间作用力对显微结构和性能的影响：位错塞积、湮没、Frank（弗兰克）规则、偶极和亚晶界，弹性带类似、Frank-Read源等。 |
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晶体取向和位错行为
介绍了晶体取向对位错行为的影响；临界分切应力，Schmid （施密特）分析，非FCC金属中Schmid （施密特）定律的失效，交滑移，变形过程中的晶体转动。 |
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加工硬化
讨论了加工硬化，包括Orowan（奥罗万）环绕，Taylor（泰勒）定律，Holloman公式。 |
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孪生
利用晶体学讨论了孪生；描述了孪生应变和应力。 |
| 第二部分. 纯金属结构和性能的热效应 |
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热效应
这一讲将课程从(i)变形移到(ii)热效应，重点是温度超过熔点温度的1/3时，纯金属中的组织演化。从机械学和数学上讨论了位错攀移，计算了退火引起的位错储存能的释放。 |
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综合效应
从单个位错转到综合效应（协同作用），评述了回复和多边化。同时介绍了再结晶，并进行了表象学描述。 |
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测验 I |
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The Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov 方程
详细地推导了Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov方程，并处理了再结晶的应变、温度、时间之间的相关关系。 |
| 第三部分. 合金化 |
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固溶合金
本课程的另一半开始介绍(iii)合金化以及化学成分对金属结构和行为的影响。本讲义包括固溶合金，重点是溶质-位错交互作用与应力场和弹性模量效应。 |
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位错-溶质交互作用
将独立的位错-溶质交互作用外推到综合效应，包括力学实验中的“上屈服点”，锯齿状流变，应变时效，和粘滞性拖拽。 |
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析出-第1部分
总结了固溶强化并与本讲的新概念 - 析出强化对比。简要介绍了析出的热力学和动力学，讨论了位错-析出相互作用机制。 |
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析出-第2部分
推导了各种析出相-位错相互作用的指数关系，并由此得出了切过机制到弯曲机制的转变。基于强化讨论了共格和非共格界面。 |
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析出-第3部分
讨论了特定的析出强化合金，主要讲述了设计一种理想的析出强化结构的思路。析出的动力学和熟化与力学性能公式相结合。作为简单模型的扩展，也涉及了GP区，Ni-Al合金，三元系统的复杂性，弹性应变区，颗粒强化。 |
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合金强化
从工程合金的微观组织的介绍开始，本讲继续有关在金属中添加第二相的讨论,但主要关注较粗大的显微组织。做为强化的一般机制讲述了载荷传输，推导了混合法则。 |
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塑性和韧性
为了更清楚地了解合金的强度，本讲开始讲述塑性和韧性。作为优先的概念，讨论了颈缩和解理开裂。 |
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开裂
基于Griffth准则和断裂韧性，讨论了开裂。介绍了Ⅱ型和Ⅲ型断裂及断裂机制图。 |
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疲劳强度和断裂
介绍了疲劳强度和断裂机制图。给出了机械和生物机械构件的疲劳断裂。 |
| 第四部分. 特殊的工程合金 |
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相变
从Fe-C相图开始，讨论了钢中许多可能的相变。讨论了转变的晶体学和动力学。 |
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课程概念的应用
设计了马氏体转变，基于本课程所涉及概念介绍了微观组织和强度、韧性、塑性之间的关系。 |
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考试 II |
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学生对合金系统的选择
本讲通过学生选择，更详细的讲述实际中的合金系统。Ti和Al-Sc系统是普遍的选择。 |