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第1章 金属液态结构1

1.1液态金属结构简介1

1.1.1液态金属结构特征2

1.1.2液态金属结构的分布函数理论4

1.1.3液态结构测定的X射线衍射技术6

1.2高洁净钢的液态结构8

1.2.1热历史对纯铁液态结构的影响8

1.2.2Fe-C二元合金的液态结构14

参考文献17

第2章 金属凝固的热力学及动力学基础19

2.1凝固热力学19

2.1.1纯金属的凝固19

2.1.2二元合金的稳定相平衡21

2.1.3溶质平衡分配系数23

2.1.4固液相界面成分24

2.2凝固动力学25

2.2.1形核25

2.2.2晶核生长31

2.2.3晶体生长的界面动力学34

参考文献38

第3章 金属凝固组织的形成与影响因素40

3.1金属凝固组织的典型形态40

3.1.1激冷晶区41

3.1.2柱状晶区41

3.1.3等轴晶区41

3.2影响凝固组织的因素44

3.2.1熔体的流动44

3.2.2浇注温度46

3.2.3铸型性质及其他因素46

3.3凝固方式与组织47

3.4熔体的结晶与组织49

3.4.1单相合金的结晶49

3.4.2多相合金的凝固58

参考文献62

第4章 金属凝固组织细化技术应用现状64

4.1化学处理法64

4.1.1孕育处理65

4.1.2变质处理67

4.2动力学细化法69

4.2.1浇注过程控制技术69

4.2.2机械搅拌或振动技术69

4.2.3电磁搅拌技术71

4.3氧化物冶金技术74

4.4快速凝固法76

4.4.1急冷技术76

4.4.2深过冷技术77

4.4.3雾化技术79

参考文献80

第5章 低过热度低温度梯度凝固细晶技术87

5.1过热度对金属凝固组织的影响87

5.1.1过热度对金属液生核能力的影响87

5.1.2过热度对凝固组织的影响91

5.2温度梯度对金属凝固组织的影响98

5.3低过热度低温度梯度凝固细晶技术100

5.3.1水冷水口技术100

5.3.2复式结晶器技术104

5.3.3复式结晶器传热特征106

5.3.4复式结晶器铸坏凝固组织108

参考文献110

第6章 温度扰动与成分扰动凝固细晶技术112

6.1概述112

6.2温度扰动和成分扰动的热力学原理113

6.3成分扰动生核剂成分的选择116

6.3.1热力学模型116

6.3.2计算结果讨论118

6.4温度扰动和成分扰动凝固细晶技术119

6.4.1温度扰动和成分扰动对Q235钢凝固组织的影响119

6.4.2温度扰动和成分扰动对GCr15轴承钢凝固组织的影响123

参考文献130

第7章 脉冲电流凝固细晶技术131

7.1脉冲电流在金属熔体中的效应131

7.1.1脉冲电流特点131

7.1.2脉冲电流效应131

7.2脉冲电流对金属凝固组织的影响133

7.2.1脉冲电流对宏观凝固组织的影响133

7.2.2脉冲电流对微观凝固组织的影响138

7.3脉冲电流细化凝固组织的机制144

7.3.1异质形核机制144

7.3.2原子团簇机制145

7.3.3枝晶断裂机制146

7.3.4结晶雨机制146

7.4脉冲电流处理工艺对细化效果的影响151

7.4.1脉冲电流引入方式对细化效率的影响151

7.4.2电极插入深度对细化效果的影响153

7.4.3过热度对凝固组织的影响155

参考文献156

第8章 脉冲磁场凝固细晶技术158

8.1脉冲磁场对金属凝固组织和凝固特性的影响159

8.1.1脉冲磁场对纯铝凝固组织的影响159

8.1.2脉冲磁场对纯铝凝固特性的影响162

8.2脉冲磁场对奥氏体不锈钢凝固组织和凝固特性的影响167

8.2.1脉冲磁场作用下奥氏体不锈钢宏观凝固组织的演化167

8.2.2脉冲磁场作用下奥氏体不锈钢微观凝固组织的演化170

8.2.3脉冲磁场的“磁致增殖”效应172

8.2.4脉冲磁场对奥氏体不锈钢凝固时间的影响174

8.3脉冲磁场作用下奥氏体不锈钢的定向凝固175

8.3.1奥氏体不锈钢定向凝固组织特征175

8.3.2脉冲磁场作用下奥氏体不锈钢固液界面的稳定性180

8.3.3脉冲磁场对固液界面形态的影响机制——磁致成分过冷185

8.4脉冲磁场作用下的形核功与形核速率188

8.4.1脉冲磁场对形核功和临界晶核半径的影响188

8.4.2脉冲磁场对形核速率的影响190

参考文献192

第9章 超声波凝固细晶技术概述194

9.1超声波在液态介质中的传播效应194

9.1.1空化效应194

9.1.2声流效应194

9.1.3衰减效应196

9.2超声波处理工艺196

9.3超声波处理对铝硅合金凝固特性的影响197

9.3.1超声波处理对铝硅合金凝固组织的影响197

9.3.2超声波处理对铝硅合金力学性能的影响201

9.3.3超声波处理对铝硅合金凝固过程的热分析202

9.4超声波处理对奥氏体不锈钢凝固特性的影响204

9.4.1超声波处理下的奥氏体不锈钢凝固组织205

9.4.2超声波处理对奥氏体不锈钢力学性能的影响210

9.4.3超声波处理对不锈钢抗腐蚀性能的影响213

9.4.4超声波处理对奥氏体不锈钢凝固过程的影响214

9.5超声波处理对金属凝固过程影响的机理217

9.5.1超声波处理下金属凝固的形核机制217

9.5.2超声波处理下金属凝固的枝晶长大过程221

9.5.3超声波促进铸型表面晶粒脱落221

9.5.4超声波处理对平衡凝固温度的影响224

9.5.5超声波在金属凝固过程中的声流作用及衰减行为224

参考文献230

第10章 脉冲磁致振荡凝固细晶技术234

10.1脉冲磁致振荡凝固细晶技术简介234

10.2脉冲磁致振荡凝固细晶机制235

10.2.1脉冲磁致振荡细晶有效作用时间235

10.2.2脉冲磁致振荡下晶核的运动及来源研究237

10.2.3脉冲磁致振荡处理对纯铝凝固过程影响的机制研究239

10.2.4脉冲磁致振荡作用下熔体中晶核的运动241

10.2.5脉冲磁致振荡作用区域248

10.3脉冲磁致振荡对合金凝固特性及组织的影响250

10.3.1脉冲磁致振荡下Sn-10.4％Sb合金凝固组织250

10.3.2脉冲磁致振荡对铁素体不锈钢凝固特性及组织的影响253

10.4脉冲磁致振荡对晶体生长过程的影响256

10.4.1铝铜合金定向凝固组织生长稳定性及固液界面形态256

10.4.2不同脉冲磁致振荡电流峰值下铝铜合金定向凝固组织及固液界面形态258

10.4.3脉冲磁致振荡峰值电流对一次枝晶间距的影响260

10.4.4脉冲磁致振荡处理频率对固液界面形态和稳定性的影响263

10.4.5脉冲磁致振荡对固液界面形态的影响机制264

10.5脉冲磁致振荡凝固技术近期进展265

参考文献268