目錄
前言
第1章 金屬液態(tài)結(jié)構(gòu) 1
1.1 液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)簡介 1
1.1.1 液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)特征 2
1.1.2 液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的分布函數(shù)理論 4
1.1.3 液態(tài)結(jié)構(gòu)測(cè)定的X射線衍射技術(shù) 6
1.2 高潔凈鋼的液態(tài)結(jié)構(gòu) 8
1.2.1 熱歷史對(duì)純鐵液態(tài)結(jié)構(gòu)的影響 8
1.2.2 Fe-C二元合金的液態(tài)結(jié)構(gòu) 14
參考文獻(xiàn) 17
第2章 金屬凝固的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 19
2.1 凝固熱力學(xué) 19
2.1.1 純金屬的凝固 19
2.1.2 二元合金的穩(wěn)定相平衡 21
2.1.3 溶質(zhì)平衡分配系數(shù) 23
2.1.4 固液相界面成分 24
2.2 凝固動(dòng)力學(xué) 25
2.2.1 形核 25
2.2.2 晶核生長 31
2.2.3 晶體生長的界面動(dòng)力學(xué) 34
參考文獻(xiàn) 38
第3章 金屬凝固組織的形成與影響因素 40
3.1 金屬凝固組織的典型形態(tài) 40
3.1.1 激冷晶區(qū) 41
3.1.2 柱狀晶區(qū) 41
3.1.3 等軸晶區(qū) 41
3.2 影響凝固組織的因素 44
3.2.1 熔體的流動(dòng) 44
3.2.2 澆注溫度 46
3.2.3 鑄型性質(zhì)及其他因素 46
3.3 凝固方式與組織 47
3.4 熔體的結(jié)晶與組織 49
3.4.1 單相合金的結(jié)晶 49
3.4.2 多相合金的凝固 58
參考文獻(xiàn) 62
第4章 金屬凝固組織細(xì)化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 64
4.1 化學(xué)處理法 64
4.1.1 孕育處理 65
4.1.2 變質(zhì)處理 67
4.2 動(dòng)力學(xué)細(xì)化法 69
4.2.1 澆注過程控制技術(shù) 69
4.2.2 機(jī)械攪拌或振動(dòng)技術(shù) 69
4.2.3 電磁攪拌技術(shù) 71
4.3 氧化物冶金技術(shù) 74
4.4 快速凝固法 76
4.4.1 急冷技術(shù) 76
4.4.2 深過冷技術(shù) 77
4.4.3 霧化技術(shù) 79
參考文獻(xiàn) 80
第5章 低過熱度低溫度梯度凝固細(xì)晶技術(shù) 87
5.1 過熱度對(duì)金屬凝固組織的影響 87
5.1.1 過熱度對(duì)金屬液生核能力的影響 87
5.1.2 過熱度對(duì)凝固組織的影響 91
5.2 溫度梯度對(duì)金屬凝固組織的影響 98
5.3 低過熱度低溫度梯度凝固細(xì)晶技術(shù) 100
5.3.1 水冷水口技術(shù) 100
5.3.2 復(fù)式結(jié)晶器技術(shù) 104
5.3.3 復(fù)式結(jié)晶器傳熱特征 106
5.3.4 復(fù)式結(jié)晶器鑄坯凝固組織 108
參考文獻(xiàn) 110
第6章 溫度擾動(dòng)與成分?jǐn)_動(dòng)凝固細(xì)晶技術(shù) 112
6.1 概述 112
6.2 溫度擾動(dòng)和成分?jǐn)_動(dòng)的熱力學(xué)原理 113
6.3 成分?jǐn)_動(dòng)生核劑成分的選擇 116
6.3.1 熱力學(xué)模型 116
6.3.2 計(jì)算結(jié)果討論 118
6.4 溫度擾動(dòng)和成分?jǐn)_動(dòng)凝固細(xì)晶技術(shù) 119
6.4.1 溫度擾動(dòng)和成分?jǐn)_動(dòng)對(duì)Q235鋼凝固組織的影響 119
6.4.2 溫度擾動(dòng)和成分?jǐn)_動(dòng)對(duì)GCr15軸承鋼凝固組織的影響 123
參考文獻(xiàn) 130
第7章 脈沖電流凝固細(xì)晶技術(shù) 131
7.1 脈沖電流在金屬熔體中的效應(yīng) 131
7.1.1 脈沖電流特點(diǎn) 131
7.1.2 脈沖電流效應(yīng) 131
7.2 脈沖電流對(duì)金屬凝固組織的影響 133
7.2.1 脈沖電流對(duì)宏觀凝固組織的影響 133
7.2.2 脈沖電流對(duì)微觀凝固組織的影響 138
7.3 脈沖電流細(xì)化凝固組織的機(jī)制 144
7.3.1 異質(zhì)形核機(jī)制 144
7.3.2 原子團(tuán)簇機(jī)制 145
7.3.3 枝晶斷裂機(jī)制 146
7.3.4 結(jié)晶雨機(jī)制 146
7.4 脈沖電流處理工藝對(duì)細(xì)化效果的影響 151
7.4.1 脈沖電流引入方式對(duì)細(xì)化效率的影響 151
7.4.2 電極插入深度對(duì)細(xì)化效果的影響 153
7.4.3 過熱度對(duì)凝固組織的影響 155
參考文獻(xiàn) 156
第8章 脈沖磁場(chǎng)凝固細(xì)晶技術(shù) 158
8.1 脈沖磁場(chǎng)對(duì)金屬凝固組織和凝固特性的影響 159
8.1.1 脈沖磁場(chǎng)對(duì)純鋁凝固組織的影響 159
8.1.2 脈沖磁場(chǎng)對(duì)純鋁凝固特性的影響 162
8.2 脈沖磁場(chǎng)對(duì)奧氏體不銹鋼凝固組織和凝固特性的影響 167
8.2.1 脈沖磁場(chǎng)作用下奧氏體不銹鋼宏觀凝固組織的演化 167
8.2.2 脈沖磁場(chǎng)作用下奧氏體不銹鋼微觀凝固組織的演化 170
8.2.3 脈沖磁場(chǎng)的“磁致增殖”效應(yīng) 172
8.2.4 脈沖磁場(chǎng)對(duì)奧氏體不銹鋼凝固時(shí)間的影響 174
8.3 脈沖磁場(chǎng)作用下奧氏體不銹鋼的定向凝固 175
8.3.1 奧氏體不銹鋼定向凝固組織特征 175
8.3.2 脈沖磁場(chǎng)作用下奧氏體不銹鋼固液界面的穩(wěn)定性 180
8.3.3 脈沖磁場(chǎng)對(duì)固液界面形態(tài)的影響機(jī)制——磁致成分過冷 185
8.4 脈沖磁場(chǎng)作用下的形核功與形核速率 188
8.4.1 脈沖磁場(chǎng)對(duì)形核功和臨界晶核半徑的影響 188
8.4.2 脈沖磁場(chǎng)對(duì)形核速率的影響 190
參考文獻(xiàn) 192
第9章 超聲波凝固細(xì)晶技術(shù)概述 194
9.1 超聲波在液態(tài)介質(zhì)中的傳播效應(yīng) 194
9.1.1 空化效應(yīng) 194
9.1.2 聲流效應(yīng) 194
9.1.3 衰減效應(yīng) 196
9.2 超聲波處理工藝 196
9.3 超聲波處理對(duì)鋁硅合金凝固特性的影響 197
9.3.1 超聲波處理對(duì)鋁硅合金凝固組織的影響 197
9.3.2 超聲波處理對(duì)鋁硅合金力學(xué)性能的影響 201
9.3.3 超聲波處理對(duì)鋁硅合金凝固過程的熱分析 202
9.4 超聲波處理對(duì)奧氏體不銹鋼凝固特性的影響 204
9.4.1 超聲波處理下的奧氏體不銹鋼凝固組織 205
9.4.2 超聲波處理對(duì)奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的影響 210
9.4.3 超聲波處理對(duì)不銹鋼抗腐蝕性能的影響 213
9.4.4 超聲波處理對(duì)奧氏體不銹鋼凝固過程的影響 214
9.5 超聲波處理對(duì)金屬凝固過程影響的機(jī)理 217
9.5.1 超聲波處理下金屬凝固的形核機(jī)制 217
9.5.2 超聲波處理下金屬凝固的枝晶長大過程 221
9.5.3 超聲波促進(jìn)鑄型表面晶粒脫落 221
9.5.4 超聲波處理對(duì)平衡凝固溫度的影響 224
9.5.5 超聲波在金屬凝固過程中的聲流作用及衰減行為 224
參考文獻(xiàn) 230
第10章 脈沖磁致振蕩凝固細(xì)晶技術(shù) 234
10.1 脈沖磁致振蕩凝固細(xì)晶技術(shù)簡介 234
10.2 脈沖磁致振蕩凝固細(xì)晶機(jī)制 235
10.2.1 脈沖磁致振蕩細(xì)晶有效作用時(shí)間 235
10.2.2 脈沖磁致振蕩下晶核的運(yùn)動(dòng)及來源研究 237
10.2.3 脈沖磁致振蕩處理對(duì)純鋁凝固過程影響的機(jī)制研究 239
10.2.4 脈沖磁致振蕩作用下熔體中晶核的運(yùn)動(dòng) 241
10.2.5 脈沖磁致振蕩作用區(qū)域 248
10.3 脈沖磁致振蕩對(duì)合金凝固特性及組織的影響 250
10.3.1 脈沖磁致振蕩下Sn-10.4%Sb合金凝固組織 250
10.3.2 脈沖磁致振蕩對(duì)鐵素體不銹鋼凝固特性及組織的影響 253
10.4 脈沖磁致振蕩對(duì)晶體生長過程的影響 256
10.4.1 鋁銅合金定向凝固組織生長穩(wěn)定性及固液界面形態(tài) 256
10.4.2 不同脈沖磁致振蕩電流峰值下鋁銅合金定向凝固組織及固液界面形態(tài) 258
10.4.3 脈沖磁致振蕩峰值電流對(duì)一次枝晶間距的影響 260
10.4.4 脈沖磁致振蕩處理頻率對(duì)固液界面形態(tài)和穩(wěn)定性的影響 263
10.4.5 脈沖磁致振蕩對(duì)固液界面形態(tài)的影響機(jī)制 264
10.5 脈沖磁致振蕩凝固技術(shù)近期進(jìn)展 265
參考文獻(xiàn) 268