金属液态成型原理.docx

金届液态成型原理内容简介金届液态成型原理共10章，书中系统阐述了材料热加工过程中金届液 态成形的基本原理。第1章是液态金届的结构和性质，第 2章是金届凝固过程 的传热，第3章是液态金届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章是金届凝固组织的控制，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。金届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，还可作为金届材料工程、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>>目录0绪论10.1金届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章液态金届的结构和性质41.1固体金届的加热、熔化41.1.1晶体的定义与结构41.1.2金届的加热膨胀41.1.3金届的熔化61.2液态金届的结构61.2.1液态金届的热物理性质71.2.1.1 体积和嫡值的变化71.2.1.2 熔化潜热与汽化潜热71.2.2 X射线结构分析71.2.3液态金届的结构81.2.3.1 纯金届液态结构81.2.3.2 实际金届液态结构91.2.4P Y 理论 101.3液态金届的性质121.3.1液态金届的黏滞性121.3.1.1 液态金届黏滞性的基本概念131.3.1.2 黏滞性（黏度）在材料成形过程中的意义141.3.2液态金届的表面张力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液态金届的充型能力211.4.1液态金届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 液态金届流动性测试方法221.4.2液态金届停止流动的机理与充型能力221.4.2.1 液态金届停止流动的机理221.4.2.2 液态金届的充型能力241.4.3影响充型能力的因素271.4.3.1 金届性质方面的因素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液体金届中的流动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届的流动321.5.3液态金届对流对凝固组织的影响33习题与思考题34第2章金届凝固过程的传热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362.2.1.1 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412.3.4测温法432.3.5影响铸件温度场的因素432.3.5.1 金届性质的影响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 462.4.1.2 多层板的热阻462.4.2铸件在非金届型中凝固482.4.3金届型铸造凝固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章液态金届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曲率、压力对金届平衡结晶温度的影响593.1.2.1曲率对金届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液态金届的结晶过程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673.4.1 683.4.2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723.5.3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GL774.1.3稳定态扩散（溶质传输）过程的一般性质774.1.3.1 稳定态定向凝固特征微分方程的通解784.1.3.2 固液界面处的溶质平衡784.1.3.3 784.2单相合金的凝固794.2.1溶质再分配现象的产生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热过冷对纯金届结晶过程的影响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994.5.1.3 1024.5.1.4 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 金届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1115.1.2.1 液态金届流动对结晶中晶粒游离过程的作用1115.1.2.2 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 等轴晶枝晶问距的控制125习题与思考题125第6章凝固新技术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金届玻璃1466.2.4.1 金届玻璃的基本概念1466.2.4.2 容易形成金届玻璃的合金系1476.2.4.3 金届玻璃的性能特点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1526.3.4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1576.4.2.1 连续电流作用下合金熔体凝固组织研究结果1576.4.2.2 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 超声波对金届凝固组织的作用1606.5半固态金届的凝固1616.5.1半固态凝固技术简介1616.5.2半固态金届的特性及形成机理1616.5.2.1 半固态金届的特性1616.5.2.2 半固态金届的形成机理1626.5.3半固态铸造1626.5.3.1 半固态金届原料的制备1626.5.3.2 半固态金届铸造的特点及方法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1727.2.2逆偏析1737.2.3 V 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金届中气体的来源及种类1768.1.1.1 金届中气体的来源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非金届夹杂物的形成过程1898.2.2.1 非金届夹杂物形成的热力学条件1898.2.2.2 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非金届夹杂物的去除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金届收缩的概念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2119.2.2.2 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2159.3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23110.4.1.5 工艺因素对热裂纹的影响 23210.4.1.6 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