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绪论 1

参考文献 3

第1章 液体结构与物理性质 5

1.1液体结构的研究方法 5

1.1.1 X射线衍射图 5

1.1.2径向分布函数 6

1.2液体的结构 8

1.2.1晶体的结构简述 8

1.2.2熔化引起的结构变化 10

1.2.3短程序概念 10

1.2.4温度的影响 11

1.2.5液体的结构类型 12

1.2.6液体结构的不均匀性 14

1.3熔化产生的物理参数变化 14

1.3.1潜热 14

1.3.2体积变化 15

1.3.3导电、导热与扩散性能 15

1.4界面现象 15

1.4.1界面能 16

1.4.2 Laplace方程 17

1.4.3溶质元素的影响 19

1.4.4多相界面张力平衡 19

1.5黏度 21

1.5.1温度对黏度的影响 22

1.5.2溶质对黏度的影响 23

1.6液体结构模型和理论 24

1.6.1液体结构理论 24

1.6.2液体内分子运动的计算机模拟 26

1.6.3液态中的电子态 27

参考文献 27

第2章 凝固的热力学基础 29

2.1相变反应自发性判断标准 29

2.1.1过冷 29

2.1.2单成分系统△G的计算 31

2.1.3二元溶液的自由能-成分图 31

2.2相平衡 33

2.2.1非均质系内相平衡的条件 33

2.2.2亚稳相 35

2.2.3压力对相平衡的影响 39

2.2.4界面对平衡的影响 40

参考文献 41

第3章 凝固的结晶学基础 42

3.1经典形核理论 43

3.1.1晶核的临界半径 43

3.1.2异质基底上结晶的条件 47

3.1.3形核率 49

3.2固-液界面结构 50

3.2.1固-液界面的实验观察 50

3.2.2固-液界面结构模型和理论 51

3.3晶体生长 55

3.3.1动力学过冷 55

3.3.2生长机制 56

3.3.3凝固形成的晶体缺陷 61

3.3.4晶界 65

3.3.5动力学：生长速率 70

3.4凝固过程溶质的分配 72

3.4.1分布系数 72

3.4.2平衡与非平衡凝固 73

3.4.3固-液界面平衡假设 75

3.4.4凝固时溶质的分布规律 75

3.4.5无溶质扩散的凝固过程 81

3.5凝固前沿固-液界面的稳定性 83

3.5.1成分过冷 83

3.5.2固-液界面的稳定性 85

3.6多相合金的结晶 90

3.6.1共晶合金的结晶 90

3.6.2包晶结晶 97

3.6.3偏晶结晶 99

参考文献 104

第4章 凝固过程的传热问题 108

4.1凝固区域 108

4.1.1确定凝固区域位置的实验方法 108

4.1.2铸件的凝固方式 109

4.2铸件-铸型界面 111

4.3基于热传导确定温度场的方法 114

4.3.1热传导的偏微分方程 115

4.3.2数学分析方法求解 115

4.3.3数值计算法求解 118

4.4 Chvorinov法则 124

参考文献 126

第5章 凝固过程液相的流动现象 128

5.1熔体中的颗粒、气泡和液滴 128

5.1.1单个颗粒在液相中的运动 128

5.1.2气泡和液滴在液相中的运动 131

5.2凝固过程液相流动现象 131

5.2.1驱动力 132

5.2.2凝固过程液相对流现象 132

5.3用数学描述凝固过程流体流动的方法 144

5.3.1糊状区的处理 145

5.3.2守恒方程 147

5.3.3数学模型的建立 147

5.4充型过程流动 158

5.4.1充型过程的流动现象 158

5.4.2浇注系统设计原理 159

5.4.3熔体的流动性及其测定方法 164

5.4.4熔体成分对充型能力的影响 165

5.4.5铸型条件对充型能力的影响 168

5.5半固态熔体的流变行为 170

5.5.1半固态金属浆料的制备 172

5.5.2半固态浆料成型技术 173

参考文献 174

第6章 凝固组织及其控制 178

6.1晶粒组织 178

6.2铸态宏观组织 182

6.2.1表面激冷层 182

6.2.2柱状晶 183

6.2.3等轴晶 184

6.2.4混合组织 184

6.2.5亚结构 188

6.3影响晶粒结构的因素 189

6.3.1成分 189

6.3.2热流 190

6.3.3熔体状况 193

6.3.4流动 193

6.4非晶态固体、准晶、纳米晶、微晶 195

6.4.1非晶态相 195

6.4.2准晶 200

6.4.3微晶、纳米晶 202

6.5凝固组织控制 203

6.5.1柱状晶与等轴晶的选择 203

6.5.2熔体处理：孕育（变质）剂 204

6.5.3扰动：振动与电磁搅拌 207

6.5.4单向柱状晶与单晶铸件：单向凝固 210

6.5.5从熔体生长晶体 215

6.5.6快速凝固 218

6.6熔化焊接金属的凝固 226

6.6.1熔化焊接金属的凝固条件 226

6.6.2熔化焊接金属的组织与控制 227

参考文献 230

第7章 伴随凝固与冷却过程产生的现象 235

7.1由液态至常温的体积变化 235

7.1.1收缩的一般规律 235

7.1.2收缩系数与收缩率 236

7.1.3铸造收缩率 236

7.2缩孔与缩松 241

7.2.1缩孔 241

7.2.2缩松 246

7.2.3凝固过程膨胀的影响 249

7.3在固相线附近温度区间形成裂纹 251

7.3.1裂纹特征 252

7.3.2热裂形成温度 252

7.3.3形成热裂的原因 254

7.3.4合金的热裂敏感性 256

7.4冷却过程产生的内应力 258

7.4.1热应力 259

7.4.2消除残留应力的方法 261

7.4.3冷裂 262

7.5凝固过程中的气体问题 264

参考文献 269

第8章 陶瓷材料中的凝固问题 271

8.1陶瓷材料凝固的特点 271

8.2陶瓷材料熔铸 271

8.2.1玻璃 271

8.2.2结晶陶瓷 272

8.2.3从熔体直接获得结晶陶瓷 273

8.3固相窄缝中液相的凝固问题 280

8.3.1液相烧结过程液相的形成与特点 281

8.3.2液相在固相间隙中的流动与分配 282

8.3.3液相与固相的相互作用 284

8.3.4液相的凝固 289

参考文献 290

索引 292