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第一章 概述1

1.1 界面科学研究的主要内容和方法1

1.2 余氏理论在界面电子结构研究中的应用2

1.3 程氏理论在界面电子结构研究中的应用4

1.4 界面电子结构计算方法的新进展5

1.5 界面电子结构及性能6

第二章 余氏理论与程氏理论7

2.1 余氏理论的基本概念7

2.2 余氏理论的基本假设9

2.2.1 关于分子和固体中原子状态的假定9

2.2.2 关于不连续状态杂化的假定10

2.2.3 关于键距的假定12

2.2.4 关于等效价电子的假定13

2.3 键距差(BLD)法14

2.3.1 BLD法的基本思想14

2.3.2 BLD法16

2.3.3 BLD计算举例——白锡的价电子结构的计算17

2.4 程氏理论的基本思想20

2.4.1 凝聚态材料研究的途径20

2.4.2 材料的分类和多子、少子20

2.4.3 结构材料的特性、多子问题20

2.4.4 功能材料的特性、少子问题22

2.5 改进的TFD模型理论23

2.5.1 改进的TFD模型概述23

2.5.2 改进的TFD模型在应用中的要点24

2.6 程氏对余氏理论的评价27

2.7 余氏理论和程氏理论的关系28

2.7.1 研究电子结构的新理论模型方法28

2.7.2 关于合金电子结构的计算方法28

2.7.3 对原子状态的新理解29

第三章 合金相空间的电子结构及其计算30

3.1 γ-Fe相空间的电子结构30

3.1.1 γ-Fe晶胞的键络30

3.1.2 键络上的电子分布30

3.1.3 原子状态的确定32

3.1.4 γ-Fe原子状态的描述32

3.2.1 计算模型34

3.2 Fe-C奥氏体相空间的电子结构34

3.2.2 含碳晶胞价电子结构计算36

3.2.3 FcC奥氏体价电子结构的描述38

3.3 一元合金奥氏体相空间的电子结构39

3.3.1 计算模型40

3.3.2 Fe-C-Mx晶胞价电子结构计算41

3.3.3 举例43

3.4 二元合金奥氏体相空间的电子结构45

3.4.1 计算模型45

3.4.2 Fe-C-Mx-My晶胞价电子结构计算45

3.4.3 举例48

3.4.4 二元合金奥氏体价电子结构的描述50

3.5 多元合金奥氏体相空间的电子结构51

3.6 a-Fe相空间的价电子结构52

3.6.1 a-Fe的晶体结构资料52

3.6.2 Fe的甲种双态杂化表53

3.6.3 实验键距和等同键数53

3.6.4 键距方程54

3.6.5 rd方程54

3.6.6 nA方程、na值54

3.6.7 理论键距55

3.6.8 键距差△Dna计算55

3.7 Fe-C马氏体相空间的电子结构55

3.7.1 马氏体的晶体结构及计算模型56

3.7.2 含碳结构单元价电子结构的计算57

3.8 一元合金马氏体相空间的价电子结构58

3.8.1 Fe-C晶胞价电子结构的计算59

3.8.2 Fe-C-Mx晶胞价电子结构的计算62

3.9 二元合金马氏体的价电子结构65

3.9.1 Fe-C-Mx-My晶胞的结构模型66

3.9.2 Fe-C-Mx-My晶胞价电子结构的计算66

3.10 多元合金马氏体的价电子结构69

3.11 渗碳体相空间的价电子结构70

3.11.1 θ-Fe3C的晶体结构资料70

3.11.2 θ-Fe3C价电子结构的计算71

3.12 合金渗碳体相空间的价电子结构74

3.13.1 ε-Fe3C的晶体结构77

3.13 ε-Fe3C渗碳体的价电子结构77

3.13.2 ε-Fe3C价电子结构的计算78

3.13.3 原子状态的确定80

3.14 合金ε-Fe3C的价电子结构81

3.15 特殊碳(氮)化物的价电子结构85

第十四章 异相界面电子结构的计算88

4.1 铁-碳奥氏体/马氏体界面的电子结构88

4.1.1 奥氏体(111)晶面88

4.1.2 马氏体(110)晶面90

4.1.3 界面电子密度差△ρ92

4.1.4 使界面电子密度保持连续的原子状态组数σ92

4.2.1 γ-Fe-C-Mx结构单元(111)面上的电子结构93

4.2 合金奥氏体/合金马氏体界面的电子结构93

4.2.2 a-Fe-C-Mx结构单元(110)面上的电子结构94

4.2.3 使界面电子密度保持连续的原子状态组数σ的计算95

4.2.4 最小电子密度差△ρmin95

4.2.5 计算举例95

4.2.6 γ-Fe-C-Mx/a-Fe-C-My界面的电子结构98

4.3 γ-Fe/Fe-C奥氏体界面的电子结构98

4.3.1 γ-Fe相(111)面的电子结构98

4.3.2 γ-Fe(111)/γ-Fe-C(111)界面的电子结构99

4.3.3 计算举例100

4.4 γ-Fe/γ-Fe-C-Mx奥氏体界面的电子结构100

4.5 γ-Fe-C/γ-Fe-C-Mx奥氏体界面的电子结构101

4.6 γ-Fe/γ-Fe-Mx界面的电子结构102

4.6.1 γ-Fe-Mx相的电子结构102

4.6.2 γ-Fe-Mx晶胞(111)面的电子结构105

4.6.3 γ-Fe/γ-Fe-Mx界面的电子结构106

4.6.4 计算举例106

4.7 a-Fe/a-Fe-C马氏体界面电子结构107

4.7.1 a-Fe相(110)面的电子结构107

4.7.2 a-Fe/a-Fe-C界面上的电子结构107

4.7.3 计算举例108

4.8 a-Fe/a-Fe-C-Mx界面的电子结构109

4.9 a-Fe-C/a-Fe-C-Mx界面的电子结构109

4.10 a-Fe/a-Fe-Mx界面的电子结构112

4.10.1 a-Fe-Mx相空间的电子结构112

4.10.2 a-Fe-Mx(110)面的电子结构113

4.10.3 a-Fe/a-Fe-Mx界面上的电子结构114

4.10.4 计算举例114

4.11 特殊碳(氮)化物/奥氏体界面的电子结构115

4.11.1 MC(N)/γ-Fe-C(N)界面的电子结构115

4.11.2 MC(N)/γ-Fe-C(N)-Mx界面电子结构116

4.12 MC(N)/γ-Fe和MC(N)/γ-Fe-Mx界面的电子结构119

4.12.1 MC(N)/γ-Fe界面的电子结构119

4.12.2 MC(N)/γ-Fe-MX界面的电子结构123

4.13 特殊碳(氮)化物/马氏体界面的电子结构125

4.13.1 MC(N)/a-Fe-C(N)界面的电子结构125

4.13.2 MC(N)/a-Fe-C(N)-Mx界面的电子结构128

4.14.1 MC(N)/a-Fe界面的电子结构130

4.14 MC(N)/a-Fe和MC(N)/a-Fe-Mx界面的电子结构130

4.14.2 MC(N)/a-Fe-Mx界面的电子结构132

4.15 θ-Fe3C/a-Fe界面的电子结构132

4.15.1 θ-Fe3C(001)面的电子结构132

4.15.2 θ-Fe(112)面的电子结构136

4.15.3 θ-Fe3C/a-Fe界面的电子结构136

4.16 θ-(Fe,M)3C/a-Fe界面的电子结构138

4.17 a-Fe/ε-Fe3C和a-Fe/ε-(Fe,M)3C界面的电子结构138

4.17.1 a-Fe/ε-Fe3C界面的电子结构138

4.17.2 a-Fe/ε-(Fe,M)3C界面的电子结构143

4.18 a-Fe-C/ε-Fe3C和a-Fe-C/ε-(Fe,M)3C界面的电子结构144

5.2 相结构因子nA149

5.1 相结构因子σN149

第五章 相结构因子和界面结合因子149

5.3 相结构因子F？151

5.4 相结构形成因子S153

5.4.1 S的定义154

5.4.2 S的物理意义155

5.5 相结构因子与热力学相变的关系156

5.5.1 奥氏体的nA,F？决定C-曲线的位置和形状156

5.5.2 奥氏体的nA决定过冷奥氏体分解的产物及形态158

5.5.3 马氏体的nA，F？决定马氏体的回火过程及力学性能159

5.5.4 结构形成因子S与凝固的关系160

5.6 界面结合因子163

6.1.2 A/M界面上合金元素的行为164

6.1.1 陈化奥氏体的元素164

第六章 界面的电子结构与性能164

6.1 界面结合因子与相变增韧164

6.2 界面结合因子与加工硬化167

6.3 界面结合因子与弥散强化170

6.3.1 a-Fe/MC(M=V,Nb,Ti)界面170

6.3.2 MC(M=V，Nb,Ti)/Fe-C(-M)界面171

6.4 界面结合因子与析出强化171

6.4.1 碳化物析出前后的界面及其界面结合因子172

6.4.2 析出强化分析173

6.5 界面结合因子与表面强化175

6.5.1 VC，NbC,TiC的表面强化175

6.4.3 θ-Fe3C/a-Fe和θ-(Fe,M)3C/a-Fe界面175

6.5.2 V(Nb,Ti)N的表面强化178

6.6 界面结合因子与高温再结晶180

6.6.1 溶质原子和再结晶的关系180

6.6.2 第二相粒子析出与再结晶的关系182

第七章 相结构因子和界面结合因子在合金设计中的应用184

7.1 合金成分理论设计思想184

7.1.1 相的电子结构和合金设计的关系184

7.1.2 异相界面电子结构和合金设计的关系184

7.1.3 合金设计指南185

7.1.4 合金设计框图187

7.2.2 含C量的确定188

7.2.3 电子结构参数188

7.2.1 技术条件及使用条件188

7.2 高强高韧渗碳钢的设计188

7.2.4 用相结构因子选择主加元素194

7.2.5 用界面结合因子选择主加元素195

7.2.6 合金成分的确定197

7.3 建筑用防震钢的成分设计198

7.3.1 高强度低屈强比建筑用钢的电子结构与成分设计198

7.3.2 所设计建筑用钢的性能200

7.4 耐磨材料的设计201

7.4.1 电子结构参数设计201

7.4.2 马氏体基体硬度的分析206

7.5.1 成分设计过程207

7.5 耐磨球墨铸铁的成分设计207

7.4.4 主加元素的确定207

7.4.3 马氏体基体韧性的分析207

7.5.2 所设计的合金的性能和应用效果210

7.6 人工金刚石生长的触媒机制及触媒剂设计210

7.6.1 Mn3C,Co3C,Ni3C和金刚石的晶体结构210

7.6.2 C-C键的几何结构在石墨向金刚石转化中的触媒作用211

7.6.3 金刚石与触媒剂的电子结构213

7.6.4 C-C键原子集团的电子结构因素对石墨向金刚石转变的影响219

7.6.5 讨论220

7.6.6 触媒剂设计的电子结构判据221

附录一 改进的TFD理论中的电子边界条件应用于经验电子论(EET)上的推理和证明222

附录二 EET理论中元素的杂化双态222

附录三 部分元素的屏蔽作用系数b值223

参考文献240