金属液态成型原理.docx

1、金属液态成型原理金属液态成型原理内容简介金属液态成型原理共 10 章，书中系统阐述了材料热加工过程中金属液 态成形的基本原理。第 1章是液态金属的结构和性质，第 2 章是金属凝固过程 的传热，第 3章是液态金属凝固热力学及动力学，第 4 章是单相及多相合金的 结晶，第 5 章是金属凝固组织的控制，第 6章是凝固新技术，第 7 章是合金中 的成分偏析，第 8章是气孔与夹杂， 第 9章是缩孔与缩松， 第10章是铸造应力、 变形及裂纹。 金属液态成型原理是普通高等学校 “材料成形与控制工程 专业”液态成形（铸造）方向本科生用的教材，同时也可作为材料加工液态成 形方向研究生的参考书，还可作为金属材料工

2、程、热加工以及机械等工程专业 师生和工程技术人员的参考用书。查看全部 0 绪论 10.1 金属的液态成形与凝固的关系 10.2 凝固过程研究的对象 10.3 凝固理论的研究进展 2第 1 章 液态金属的结构和性质 41.1固体金属的加热、熔化 41.1.1晶体的定义与结构 41.1.2金属的加热膨胀 41.1.3金属的熔化 61.2液态金属的结构 61.2.1液态金属的热物理性质 71.2.1.1体积和熵值的变化 71.2.1.2熔化潜热与汽化潜热 71.2.2X 射线结构分析 71.2.3液态金属的结构 81.2.3.1纯金属液态结构 81.2.3.2实际金属液态结构 91.2.4P Y 理

3、论 101.3液态金属的性质 121.3.1液态金属的黏滞性 121.3.1.1液态金属黏滞性的基本概念 131.3.1.2黏滞性（黏度）在材料成形过程中的意义 141.3.2液态金属的表面张力 151.3.2.1表面张力的基本概念和实质 151.3.2.2影响表面张力的因素 171.3.2.3毛细现象及表面张力引起的附加压力 191.3.2.4表面张力在材料成形中的意义 201.4液态金属的充型能力 211.4.1液态金属充型能力的基本概念 211.4.1.1充型能力的定义及其他相关名词 211.4.1.2液态金属流动性测试方法 221.4.2液态金属停止流动的机理与充型能力 221.4.2

4、.1液态金属停止流动的机理 221.4.2.2液态金属的充型能力 241.4.3影响充型能力的因素 271.4.3.1金属性质方面的因素 271.4.3.2铸型性质方面的因素 291.4.3.3浇注条件方面的因素 301.4.3.4铸件结构方面的因素 311.5 液体金属中的流动 311.5.1自然对流和强迫对流 311.5.2凝固过程液相区液态金属的流动1.5.3液态金属对流对凝固组织的 影响 33习题与思考题 34第 2 章 金属凝固过程的传热 352.1概述 352.1.1热量传递的基本方式 352.1.2铸造过程中的热交换 352.2导热基本定律 362.2.1温度场 362.2.1.

5、1概念 362.2.1.2等温面及等温线 362.2.2傅里叶定律 362.2.3导热微分方程 372.3凝固温度场的求解方法 392.3.1方法介绍 392.3.2铸件凝固温度场的解析解法 392.3.3半无限大物体的非稳态导热解析法2.3.4测温法 432.3.5影响铸件温度场的因素 432.3.5.1金属性质的影响 432.3.5.2铸型性质的影响 432.3.5.3浇注条件 t 浇 442.3.5.4铸件结构的影响 442.4不同界面热阻条件下温度场 462.4.1概述 462.4.1.1热阻 462.4.1.23241多层板的热阻 462.4.2铸件在非金属型中凝固 482.4.3金

6、属型铸造凝固 482.5铸件的凝固方式及其对铸件质量的影响 492.5.1凝固动态曲线 492.5.2凝固区域及其结构 492.5.3铸件的凝固方式及其影响因素 512.5.3.1凝固方式 512.5.3.2影响凝固方式的因素 522.6合金凝固方式与铸件质量的关系 522.6.1窄结晶温度范围的合金 522.6.2宽结晶温度范围的合金 532.6.3中等结晶温度范围的合金 542.7无限大平板铸件的凝固时间计算 542.7.1理论计算法 542.7.2经验公式法 55 习题与思考题 56第 3 章 液态金属凝固热力学及动力学 573.1凝固热力学 573.1.1液固相变驱动力 573.1.2

7、曲率、压力对金属平衡结晶温度的影响 593.1.2.1曲率对金属平衡结晶温度的影响 593.1.2.2压力对物质熔点的影响 593.2自发形核过程 603.2.1液态金属的结晶过程 603.2.2自发形核形核功 613.2.3自发形核形核率 623.3非自发形核过程 643.3.1非自发形核形核功 643.3.2非自发形核的形核条件 663.4晶核的生长 673.4.1683.4.2粗糙界面与光滑界面 693.5晶体的生长方式及生长速度 703.5.1晶体的生长方式 703.5.2晶体的生长速度 703.5.2.1连续生长 713.5.2.2二维生核生长 723.5.2.3沿螺型位错生长 72

8、3.5.3晶体的生长方向和生长表面 73习题与思考题 74第 4 章 单相及多相合金的结晶 754.1凝固过程中的质量传输 754.1.1溶质分配方程 754.1.1.1扩散第一定律 754.1.1.2扩散第二定律 754.1.2凝固传质过程的有关物理量 764.1.2.1扩散系数 D764.1.2.2溶质平衡分配系数 k0764.1.2.3液相线斜率 mL774.1.2.4液相温度梯度 GL774.1.37778稳定态扩散（溶质传输）过程的一般性质4.1.3.1稳定态定向凝固特征微分方程的通解4.1.3.2固液界面处的溶质平衡 784.1.3.3784.2单相合金的凝固 794.2.1溶质再

9、分配现象的产生 794.2.2平衡凝固时的溶质再分配 804.2.3非平衡凝固时的溶质再分配 814.2.3.1固相无扩散，液相充分扩散时的溶质再分配 814.2.3.2固相无扩散，液相只有有限扩散的溶质再分配 834.2.3.3固相无扩散、液相存在部分混合时的溶质再分配 854.3成分过冷的产生 874.3.1溶质富集引起界面前方熔体凝固温度的变化 874.3.2热过冷与成分过冷 884.3.3成分过冷判据 884.4界面前方过冷状态对凝固过程的影响 904.4.1热过冷对纯金属结晶过程的影响 904.4.2成分过冷对一般单相合金结晶过程的影响 914.4.3凝固参数和微观组织形态之间的关系

10、 964.5多相合金的凝固 974.5.1共晶合金的凝固 974.5.1.1共晶组织的分类与特点 974.5.1.2规则共晶的凝固 994.5.1.31024.5.1.4离异生长及离异共晶 1054.5.2偏晶合金的凝固 1064.5.2.1偏晶合金大体积的凝固 1064.5.2.2偏晶合金的单向凝固 1064.5.3包晶合金的凝固 1074.5.3.1平衡凝固 1074.5.3.2非平衡凝固 107习题与思考题 109第 5 章 金属凝固组织的形成与控制 1115.1铸件宏观凝固组织的形成及其影响因素 1115.1.1铸件宏观凝固组织的特征 1115.1.2晶粒游离的产生 1115.1.2.

11、1111液态金属流动对结晶中晶粒游离过程的作用5.1.2.2铸件结晶中的晶粒游离 1125.1.3表面细晶粒区的形成 1145.1.4柱状晶区的形成 1155.1.5内部等轴晶区的形成 1165.1.5.1关于等轴晶晶核的来源 1165.1.5.2关于等轴晶区的形成过程 1165.2铸件宏观凝固组织的控制 1175.2.1铸件凝固组织对铸件质量和性能的影响 1175.2.2等轴晶组织的获得和细化 1185.2.2.1合理控制热学条件 1185.2.2.2孕育处理与变质处理 1205.2.2.3动态晶粒细化 1245.2.2.4等轴晶枝晶间距的控制 125习题与思考题 125第 6 章 凝固新技

12、术 1266.1定向凝固 1266.1.1定向凝固的理论基础 1266.1.1.1定向凝固技术的工艺参数 1266.1.1.2成分过冷理论与界面稳定性理论 1276.1.2非平衡条件下的定向凝固 1286.1.2.1非平衡凝固时的溶质分配系数 1286.1.2.2非平衡定向凝固的界面形态选择 1286.1.3定向凝固技术及其应用 1306.1.3.1传统的定向凝固技术 1306.1.3.2新型定向凝固技术 1326.1.3.3定向凝固技术的应用 1336.2快速凝固 1356.2.1快速凝固技术简介 1356.2.1.1急冷凝固技术 1366.2.1.2深过冷法 1376.2.2快速凝固方法

13、1376.2.2.1急冷快速凝固方法 1376.2.2.2深过冷快速凝固方法 1386.2.2.3表面快速熔凝技术 1406.2.2.4喷射成型技术 1416.2.2.5表面沉积技术 1416.2.3快速凝固显微组织 1416.2.4金属玻璃 1466.2.4.1金属玻璃的基本概念 1466.2.4.2容易形成金属玻璃的合金系 1476.2.4.3金属玻璃的性能特点 1476.3超常凝固 1476.3.1微重力下的凝固 1486.3.2微重力实验环境的获得 1486.3.3声悬浮下的凝固 1496.3.3.1声悬浮技术简介 1506.3.3.2声悬浮理论 1516.3.3.3声悬浮凝固组织 1

14、526.3.4高压凝固 1536.3.4.1压力对凝固参数的影响 1536.3.4.2高压下的非晶形成 1556.3.4.3高压下的纳米晶的形成 1556.4物理场作用下的凝固 1566.4.1电脉冲作用下的凝固 1566.4.1.1液相线以上电脉冲处理机理 1566.4.1.2液固两相区内电脉冲处理机理探讨 1566.4.1.3电脉冲作用下的凝固组织 1576.4.2电场作用下的凝固 1576.4.2.1157连续电流作用下合金熔体凝固组织研究结果6.4.2.2连续电流对凝固组织的作用机制 1586.4.3超声波作用下的凝固 1596.4.3.1超声波对液体的作用机理 1596.4.3.2超

15、声波对金属凝固组织的作用 1606.5半固态金属的凝固 1616.5.1半固态凝固技术简介 1616.5.2半固态金属的特性及形成机理 1616.5.2.1半固态金属的特性 1616.5.2.2半固态金属的形成机理 1626.5.3半固态铸造 1626.5.3.1半固态金属原料的制备 1626.5.3.2半固态金属铸造的特点及方法 163习题与思考题 165第 7 章 合金中的成分偏析 1667.1微观偏析 1667.1.1晶内偏析 1677.1.1.1晶内偏析的影响因素 1677.1.1.2晶内偏析的预防与消除 1697.1.2晶界偏析 1707.2宏观偏析 1717.2.1正常偏析 172

16、7.2.2逆偏析 1737.2.3V 型和逆 V 型偏析 1737.2.4带状偏析 1747.2.5重力偏析 174习题与思考题 175第 8 章 气孔和夹杂 1768.1气孔 1768.1.1金属中气体的来源及种类 1768.1.1.1金属中气体的来源 1768.1.1.2铁和钢中的气体 1778.1.1.3铝及铝合金中的气体1778.1.1.4镁及镁合金中的气体1778.1.1.5铜及铜合金中的气体1778.1.2铸件中气孔的分类及特征1778.1.2.1反应性气孔 1778.1.2.2侵入性气孔 1788.1.2.3析出性气孔 1788.1.3气孔的形成过程 1798.1.3.1经典形核

17、理论 1798.1.3.2非经典形核理论 1828.1.4防止气孔形成的措施 1868.1.4.1防止侵入气孔的措施1868.1.4.2防止析出气孔的措施1868.1.4.3防止反应气孔的措施1878.1.4.4防止卷入气孔的措施1878.2夹杂 1878.2.1夹杂物的来源及分类 1888.2.1.1夹杂物的来源 1888.2.1.2夹杂物的分类 1888.2.2非金属夹杂物的形成过程 1898.2.2.1189非金属夹杂物形成的热力学条件8.2.2.2初生夹杂物的形成过程 1918.2.2.3二次氧化夹杂物的形成过程 1968.2.2.4次生夹杂物的形成过程 1978.2.3非金属夹杂物的

18、去除 1978.2.3.1气体搅拌 1978.2.3.2电磁净化 1988.2.3.3氯盐精炼法 1998.2.3.4熔剂净化法 1998.2.3.5化学法 1998.2.3.6过滤器 199 习题与思考题 199第 9 章 缩孔和缩松 2009.1金属收缩的概念 2009.1.1液态收缩 2019.1.2凝固收缩 2019.1.3固态收缩 2039.1.4铸件的收缩 2059.2缩孔与缩松的形成机理 2069.2.1缩孔 2079.2.1.1缩孔的形成 2079.2.1.2缩孔的容积 2079.2.1.3缩孔位置的确定 2099.2.2缩松 2109.2.2.1缩松的形成 2119.2.2.

19、2缩孔和缩松的相互转化 2149.2.3灰铸铁和球墨铸铁铸件的缩孔和缩松9.3防止铸件产生缩孔和缩松的途径 2179.3.1顺序凝固和同时凝固 2179.3.1.1顺序凝固 2179.3.1.2同时凝固 2199.3.2浇注系统的引入位置及浇注工艺 2209.3.3冒口、补贴和冷铁的应用 2219.3.4加压补缩 221 习题与思考题 221第 10 章 铸造应力、变形和裂纹 22210.1概述 22210.2铸造应力 22310.2.1铸造应力的分类 22310.2.2应力的形成 22310.2.2.1热应力的形成 22310.2.2.2相变应力的形成 22410.2.2.3机械阻碍应力的形

20、成 22510.2.3控制应力的措施 22510.2.3.1形成铸造应力的影响因素 22510.2.3.2减小应力的途径 22510.2.3.3消除残余应力的方法 22610.3变形 22610.3.1变形的种类 22710.3.2控制变形的措施 22710.4铸造中的裂纹 22810.4.1铸造中的热裂纹的形成与控制 22810.4.1.1热裂纹的分类及特征 22810.4.1.2热裂纹的形成机理 22810.4.1.3热裂纹的影响因素 23110.4.1.4合金因素的影响 23110.4.1.5232工艺因素对热裂纹的影响10.4.1.6防止热裂纹的措施 23210.4.2冷裂纹 232习题与思考题 234参考文献 235