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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