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1绪论 1

1.1 凝固技术在材料成型中的作用 1

1.2 金属凝固理论与技术的发展 1

1.2.1 凝固理论的发展 2

1.2.2 凝固技术的发展 3

思考题 6

2液态金属的结构与性质 7

2.1 液态金属的结构 7

2.1.1 液体与固体、气体的原子排序特点比较 7

2.1.2 由物质熔化过程认识液体结构 7

2.1.3 实际液态金属的结构特点 8

2.2 液态金属的性质 8

2.2.1 液态金属的黏度 8

2.2.2 液态金属的表面张力 9

2.2.3 液态金属的流动性及充型能力 10

2.3 金属的凝固与结晶 12

2.3.1 金属的结晶 12

2.3.2 非晶体金属的结构与性能 13

思考题 15

3凝固过程的传热 16

3.1 凝固过程的传热 16

3.1.1 凝固过程的传热特点 16

3.1.2 界面热阻与传热 17

实例3-1 φ100铝硅合金铸件在砂型和金属型中凝固的测温结果和凝固组织 18

3.2 凝固时间的计算 19

3.2.1 平方根定律法 19

3.2.2 当量厚度法 20

3.3 液态金属凝固温度场 20

3.3.1 铸件温度场的研究方法 20

3.3.2 铸件温度场的影响因素 21

3.3.3 铸件凝固方式及其影响因素 22

思考题 23

4金属凝固热力学与动力学 24

4.1 凝固热力学 24

4.1.1 液-固相变驱动力 24

4.1.2 溶质平衡分配系数（K0） 26

4.1.3 曲率、压力对物质熔点的影响 26

4.2 凝固动力学 27

4.2.1 均质形核 28

4.2.2 非均质形核 29

4.3 纯金属的晶体长大 30

4.3.1 固-液界面的微观结构 31

4.3.2 晶体长大机制 32

4.3.3 晶体宏观生长方式 34

思考题 35

5合金的凝固 36

5.1 凝固过程溶质再分配 36

5.1.1 溶质再分配 36

5.1.2 液相充分（均匀）混合时的溶质再分配 38

5.1.3 液相有限扩散时的溶质再分配 39

5.1.4 液相中部分混合时的溶质再分配 40

5.2 合金凝固界面前沿的成分过冷 41

5.2.1 成分过冷 42

5.2.2 影响成分过冷的因素 42

5.3 成分过冷对单相固溶体合金结晶形态的影响 43

5.3.1 “成分过冷”对固溶体合金晶体形貌的影响规律 43

5.3.2 枝晶间距 44

5.4 共晶及包晶合金的凝固 45

5.4.1 共晶相图及其合金的结晶 45

5.4.2 包晶相图及包晶反应合金的结晶 47

思考题 50

6铸件宏观组织及其控制技术 51

6.1 铸件的宏观组织及其形成机理 51

6.1.1 铸件的宏观组织 51

6.1.2 铸件宏观组织的形成机理 52

6.2 铸态组织对铸件机械性能的影响 54

6.2.1 表层细晶区 54

6.2.2 柱状晶区 54

6.2.3 等轴晶区 55

6.3 铸态组织的控制途径 55

6.3.1 凝固过程的传热 56

6.3.2 细化晶粒的措施 57

6.3.3 定向凝固技术 59

实例6-1 Sn-Bi合金双侧定向凝固实验 64

6.3.4 快速凝固技术 67

实例6-2真空甩带法制备快速凝固薄带 71

6.3.5 半固态成型技术 72

实例6-3铝硅合金半固态浆料制备及凝固组织研究实例 83

6.4 非晶合金的制备技术 86

6.4.1 非晶合金的应用 86

6.4.2 非晶合金的制备 88

实例6-4 Zr-Al-Ni-Cu-Ag系大块非晶的制备 88

6.5 真空及电磁场对液态成型过程的影响 89

6.5.1 真空对液态成型的影响 89

6.5.2 电磁场对液态成型的影响 89

思考题 91

7凝固缺陷及其控制 93

7.1 缩孔和缩松 93

7.1.1 凝固过程中的收缩 93

7.1.2 铸件的缩孔和缩松 94

7.2 应力、变形和裂纹 96

7.2.1 铸造应力 97

7.2.2 铸件变形 98

实例7-1 T形奥氏体钢铸件的冷却变形 99

7.2.3 铸件的裂纹 99

7.3 铸件化学成分的不均匀性 103

7.3.1 微观偏析 103

7.3.2 宏观偏析 104

7.4 气孔和非金属夹杂物 107

7.4.1 气孔及其分类 107

7.4.2 非金属夹杂物 109

实例7-2普碳钢圆锭浇铸气缩孔缺陷实例 110

思考题 111

8大型铸件的凝固 113

8.1 铸锭 114

8.1.1 大型钢锭的发展现状 114

8.1.2 钢锭及其分类 115

8.1.3 钢锭的质量 116

8.1.4 钢锭的浇注工艺 116

8.2 钢锭的凝固 118

8.2.1 钢锭凝固 118

8.2.2 铸件凝固过程数值模拟 119

8.2.3 凝固缺陷及其控制 120

实例8-1 3t钢锭结构设计及其凝固过程数值模拟 124

实例8-2 3t方钢锭浇钢实例 126

思考题 128

9连铸坯的凝固 130

9.1 连续铸钢的发展与现状 130

9.2 连铸坯的凝固 131

9.2.1 连铸坯的凝固进程 131

实例9-1连续铸钢结晶器内传热数值模拟研究 134

9.2.2 连铸坯的凝固组织 134

9.3 连铸坯质量 136

9.3.1 连铸坯的形状缺陷 137

9.3.2 工艺参数对结晶器出口处坯壳厚度的影响 140

9.3.3 连铸保护渣 141

9.3.4 改善连铸坯质量的新技术 143

实例9-2高质量小方坯和圆坯研发实例 145

思考题 150

10金属快速成型技术 151

10.1 金属快速成型的概念、原理及其发展 151

10.1.1 快速成型的概念、原理及特点 151

10.1.2 快速成型及其制造技术的发展 152

10.2 激光快速成型及其应用 154

10.2.1 激光快速成型及其分类 154

10.2.2 激光快速成型的应用 157

10.2.3 激光快速成型的发展现状 159

实例10-1激光熔覆快速成型三维金属框制备实验 160

思考题 161

参考文献 163