金屬液態(tài)成型原理

內(nèi)容概要

　　《金屬液態(tài)成型原理》共10章，書中系統(tǒng)闡述了材料熱加工過程中金屬液態(tài)成形的基本原理。第1章是液態(tài)金屬的結構和性質，第2章是金屬凝固過程的傳熱，第3章是液態(tài)金屬凝固熱力學及動力學，第4章是單相及多相合金的結晶，第5章是金屬凝固組織的控制，第6章是凝固新技術，第7章是合金中的成分偏析，第8章是氣孔與夾雜，第9章是縮孔與縮松，第10章是鑄造應力、變形及裂紋。 《金屬液態(tài)成型原理》是普通高等學校 “材料成形與控制工程專業(yè)”液態(tài)成形（鑄造）方向本科生用的教材，同時也可作為材料加工液態(tài)成形方向研究生的參考書，還可作為金屬材料工程、熱加工以及機械等工程專業(yè)師生和工程技術人員的參考用書。

書籍目錄

0 緒論10.1 金屬的液態(tài)成形與凝固的關系10.2 凝固過程研究的對象10.3 凝固理論的研究進展2第1章 液態(tài)金屬的結構和性質41.1 固體金屬的加熱、熔化41.1.1 晶體的定義與結構41.1.2 金屬的加熱膨脹41.1.3 金屬的熔化61.2 液態(tài)金屬的結構61.2.1 液態(tài)金屬的熱物理性質71.2.1.1 體積和熵值的變化71.2.1.2 熔化潛熱與汽化潛熱71.2.2 X射線結構分析71.2.3 液態(tài)金屬的結構81.2.3.1 純金屬液態(tài)結構81.2.3.2 實際金屬液態(tài)結構91.2.4 液態(tài)金屬理論結構模型?鋼球模型與P?Y理論101.3 液態(tài)金屬的性質121.3.1 液態(tài)金屬的黏滯性121.3.1.1 液態(tài)金屬黏滯性的基本概念131.3.1.2 黏滯性（黏度）在材料成形過程中的意義141.3.2 液態(tài)金屬的表面張力151.3.2.1 表面張力的基本概念和實質151.3.2.2 影響表面張力的因素171.3.2.3 毛細現(xiàn)象及表面張力引起的附加壓力191.3.2.4 表面張力在材料成形中的意義201.4 液態(tài)金屬的充型能力211.4.1 液態(tài)金屬充型能力的基本概念211.4.1.1 充型能力的定義及其他相關名詞211.4.1.2 液態(tài)金屬流動性測試方法221.4.2 液態(tài)金屬停止流動的機理與充型能力221.4.2.1 液態(tài)金屬停止流動的機理221.4.2.2 液態(tài)金屬的充型能力241.4.3 影響充型能力的因素271.4.3.1 金屬性質方面的因素271.4.3.2 鑄型性質方面的因素291.4.3.3 澆注條件方面的因素301.4.3.4 鑄件結構方面的因素311.5 液體金屬中的流動311.5.1 自然對流和強迫對流311.5.2 凝固過程液相區(qū)液態(tài)金屬的流動321.5.3 液態(tài)金屬對流對凝固組織的影響33習題與思考題34第2章 金屬凝固過程的傳熱352.1 概述352.1.1 熱量傳遞的基本方式352.1.2 鑄造過程中的熱交換352.2 導熱基本定律362.2.1 溫度場362.2.1.1 概念362.2.1.2 等溫面及等溫線362.2.2 傅里葉定律362.2.3 導熱微分方程372.3 凝固溫度場的求解方法392.3.1 方法介紹392.3.2 鑄件凝固溫度場的解析解法392.3.3 半無限大物體的非穩(wěn)態(tài)導熱解析法412.3.4 測溫法432.3.5 影響鑄件溫度場的因素432.3.5.1 金屬性質的影響432.3.5.2 鑄型性質的影響432.3.5.3 澆注條件t澆442.3.5.4 鑄件結構的影響442.4 不同界面熱阻條件下溫度場462.4.1 概述462.4.1.1 熱阻462.4.1.2 多層板的熱阻462.4.2 鑄件在非金屬型中凝固482.4.3 金屬型鑄造凝固482.5 鑄件的凝固方式及其對鑄件質量的影響492.5.1 凝固動態(tài)曲線492.5.2 凝固區(qū)域及其結構492.5.3 鑄件的凝固方式及其影響因素512.5.3.1 凝固方式512.5.3.2 影響凝固方式的因素522.6 合金凝固方式與鑄件質量的關系522.6.1 窄結晶溫度范圍的合金522.6.2 寬結晶溫度范圍的合金532.6.3 中等結晶溫度范圍的合金542.7 無限大平板鑄件的凝固時間計算542.7.1 理論計算法542.7.2 經(jīng)驗公式法55習題與思考題56第3章 液態(tài)金屬凝固熱力學及動力學573.1 凝固熱力學573.1.1 液固相變驅動力573.1.2 曲率、壓力對金屬平衡結晶溫度的影響593.1.2.1 曲率對金屬平衡結晶溫度的影響593.1.2.2 壓力對物質熔點的影響593.2 自發(fā)形核過程603.2.1 液態(tài)金屬的結晶過程603.2.2 自發(fā)形核形核功613.2.3 自發(fā)形核形核率623.3 非自發(fā)形核過程643.3.1 非自發(fā)形核形核功643.3.2 非自發(fā)形核的形核條件663.4 晶核的生長673.4.1 液?固界面的結構及其影響因素683.4.2 粗糙界面與光滑界面693.5 晶體的生長方式及生長速度703.5.1 晶體的生長方式703.5.2 晶體的生長速度703.5.2.1 連續(xù)生長713.5.2.2 二維生核生長723.5.2.3 沿螺型位錯生長723.5.3 晶體的生長方向和生長表面73習題與思考題74第4章 單相及多相合金的結晶754.1 凝固過程中的質量傳輸754.1.1 溶質分配方程754.1.1.1 擴散第一定律754.1.1.2 擴散第二定律754.1.2 凝固傳質過程的有關物理量764.1.2.1 擴散系數(shù)D764.1.2.2 溶質平衡分配系數(shù)k0764.1.2.3 液相線斜率mL774.1.2.4 液相溫度梯度GL774.1.3 穩(wěn)定態(tài)擴散（溶質傳輸）過程的一般性質774.1.3.1 穩(wěn)定態(tài)定向凝固特征微分方程的通解784.1.3.2 固液界面處的溶質平衡784.1.3.3 遠離固?液界面的液體成分784.2 單相合金的凝固794.2.1 溶質再分配現(xiàn)象的產(chǎn)生794.2.2 平衡凝固時的溶質再分配804.2.3 非平衡凝固時的溶質再分配814.2.3.1 固相無擴散，液相充分擴散時的溶質再分配814.2.3.2 固相無擴散，液相只有有限擴散的溶質再分配834.2.3.3 固相無擴散、液相存在部分混合時的溶質再分配854.3 成分過冷的產(chǎn)生874.3.1 溶質富集引起界面前方熔體凝固溫度的變化874.3.2 熱過冷與成分過冷884.3.3 成分過冷判據(jù)884.4 界面前方過冷狀態(tài)對凝固過程的影響904.4.1 熱過冷對純金屬結晶過程的影響904.4.2 成分過冷對一般單相合金結晶過程的影響914.4.3 凝固參數(shù)和微觀組織形態(tài)之間的關系964.5 多相合金的凝固974.5.1 共晶合金的凝固974.5.1.1 共晶組織的分類與特點974.5.1.2 規(guī)則共晶的凝固994.5.1.3 非小平面?小平面共晶合金的結晶1024.5.1.4 離異生長及離異共晶1054.5.2 偏晶合金的凝固1064.5.2.1 偏晶合金大體積的凝固1064.5.2.2 偏晶合金的單向凝固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習題與思考題109第5章 金屬凝固組織的形成與控制1115.1 鑄件宏觀凝固組織的形成及其影響因素1115.1.1 鑄件宏觀凝固組織的特征1115.1.2 晶粒游離的產(chǎn)生1115.1.2.1 液態(tài)金屬流動對結晶中晶粒游離過程的作用1115.1.2.2 鑄件結晶中的晶粒游離1125.1.3 表面細晶粒區(qū)的形成1145.1.4 柱狀晶區(qū)的形成1155.1.5 內(nèi)部等軸晶區(qū)的形成1165.1.5.1 關于等軸晶晶核的來源1165.1.5.2 關于等軸晶區(qū)的形成過程1165.2 鑄件宏觀凝固組織的控制1175.2.1 鑄件凝固組織對鑄件質量和性能的影響1175.2.2 等軸晶組織的獲得和細化1185.2.2.1 合理控制熱學條件1185.2.2.2 孕育處理與變質處理1205.2.2.3 動態(tài)晶粒細化1245.2.2.4 等軸晶枝晶間距的控制125習題與思考題125第6章 凝固新技術1266.1 定向凝固1266.1.1 定向凝固的理論基礎1266.1.1.1 定向凝固技術的工藝參數(shù)1266.1.1.2 成分過冷理論與界面穩(wěn)定性理論1276.1.2 非平衡條件下的定向凝固1286.1.2.1 非平衡凝固時的溶質分配系數(shù)1286.1.2.2 非平衡定向凝固的界面形態(tài)選擇1286.1.3 定向凝固技術及其應用1306.1.3.1 傳統(tǒng)的定向凝固技術1306.1.3.2 新型定向凝固技術1326.1.3.3 定向凝固技術的應用1336.2 快速凝固1356.2.1 快速凝固技術簡介1356.2.1.1 急冷凝固技術1366.2.1.2 深過冷法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 深過冷快速凝固方法1386.2.2.3 表面快速熔凝技術1406.2.2.4 噴射成型技術1416.2.2.5 表面沉積技術1416.2.3 快速凝固顯微組織1416.2.4 金屬玻璃1466.2.4.1 金屬玻璃的基本概念1466.2.4.2 容易形成金屬玻璃的合金系1476.2.4.3 金屬玻璃的性能特點1476.3 超常凝固1476.3.1 微重力下的凝固1486.3.2 微重力實驗環(huán)境的獲得1486.3.3 聲懸浮下的凝固1496.3.3.1 聲懸浮技術簡介1506.3.3.2 聲懸浮理論1516.3.3.3 聲懸浮凝固組織1526.3.4 高壓凝固1536.3.4.1 壓力對凝固參數(shù)的影響1536.3.4.2 高壓下的非晶形成1556.3.4.3 高壓下的納米晶的形成1556.4 物理場作用下的凝固1566.4.1 電脈沖作用下的凝固1566.4.1.1 液相線以上電脈沖處理機理1566.4.1.2 液固兩相區(qū)內(nèi)電脈沖處理機理探討1566.4.1.3 電脈沖作用下的凝固組織1576.4.2 電場作用下的凝固1576.4.2.1 連續(xù)電流作用下合金熔體凝固組織研究結果1576.4.2.2 連續(xù)電流對凝固組織的作用機制1586.4.3 超聲波作用下的凝固1596.4.3.1 超聲波對液體的作用機理1596.4.3.2 超聲波對金屬凝固組織的作用1606.5 半固態(tài)金屬的凝固1616.5.1 半固態(tài)凝固技術簡介1616.5.2 半固態(tài)金屬的特性及形成機理1616.5.2.1 半固態(tài)金屬的特性1616.5.2.2 半固態(tài)金屬的形成機理1626.5.3 半固態(tài)鑄造1626.5.3.1 半固態(tài)金屬原料的制備1626.5.3.2 半固態(tài)金屬鑄造的特點及方法163習題與思考題165第7章 合金中的成分偏析1667.1 微觀偏析1667.1.1 晶內(nèi)偏析1677.1.1.1 晶內(nèi)偏析的影響因素1677.1.1.2 晶內(nèi)偏析的預防與消除1697.1.2 晶界偏析1707.2 宏觀偏析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 帶狀偏析1747.2.5 重力偏析174習題與思考題175第8章 氣孔和夾雜1768.1 氣孔1768.1.1 金屬中氣體的來源及種類1768.1.1.1 金屬中氣體的來源1768.1.1.2 鐵和鋼中的氣體1778.1.1.3 鋁及鋁合金中的氣體1778.1.1.4 鎂及鎂合金中的氣體1778.1.1.5 銅及銅合金中的氣體1778.1.2 鑄件中氣孔的分類及特征1778.1.2.1 反應性氣孔1778.1.2.2 侵入性氣孔1788.1.2.3 析出性氣孔1788.1.3 氣孔的形成過程1798.1.3.1 經(jīng)典形核理論1798.1.3.2 非經(jīng)典形核理論1828.1.4 防止氣孔形成的措施1868.1.4.1 防止侵入氣孔的措施1868.1.4.2 防止析出氣孔的措施1868.1.4.3 防止反應氣孔的措施1878.1.4.4 防止卷入氣孔的措施1878.2 夾雜1878.2.1 夾雜物的來源及分類1888.2.1.1 夾雜物的來源1888.2.1.2 夾雜物的分類1888.2.2 非金屬夾雜物的形成過程1898.2.2.1 非金屬夾雜物形成的熱力學條件1898.2.2.2 初生夾雜物的形成過程1918.2.2.3 二次氧化夾雜物的形成過程1968.2.2.4 次生夾雜物的形成過程1978.2.3 非金屬夾雜物的去除1978.2.3.1 氣體攪拌1978.2.3.2 電磁凈化1988.2.3.3 氯鹽精煉法1998.2.3.4 熔劑凈化法1998.2.3.5 化學法1998.2.3.6 過濾器199習題與思考題199第9章 縮孔和縮松2009.1 金屬收縮的概念2009.1.1 液態(tài)收縮2019.1.2 凝固收縮2019.1.3 固態(tài)收縮2039.1.4 鑄件的收縮2059.2 縮孔與縮松的形成機理2069.2.1 縮孔2079.2.1.1 縮孔的形成2079.2.1.2 縮孔的容積2079.2.1.3 縮孔位置的確定2099.2.2 縮松2109.2.2.1 縮松的形成2119.2.2.2 縮孔和縮松的相互轉化2149.2.3 灰鑄鐵和球墨鑄鐵鑄件的縮孔和縮松2159.3 防止鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的途徑2179.3.1 順序凝固和同時凝固2179.3.1.1 順序凝固2179.3.1.2 同時凝固2199.3.2 澆注系統(tǒng)的引入位置及澆注工藝2209.3.3 冒口、補貼和冷鐵的應用2219.3.4 加壓補縮221習題與思考題221第10章 鑄造應力、變形和裂紋22210.1 概述22210.2 鑄造應力22310.2.1 鑄造應力的分類22310.2.2 應力的形成22310.2.2.1 熱應力的形成22310.2.2.2 相變應力的形成22410.2.2.3 機械阻礙應力的形成22510.2.3 控制應力的措施22510.2.3.1 形成鑄造應力的影響因素22510.2.3.2 減小應力的途徑22510.2.3.3 消除殘余應力的方法22610.3 變形22610.3.1 變形的種類22710.3.2 控制變形的措施22710.4 鑄造中的裂紋22810.4.1 鑄造中的熱裂紋的形成與控制22810.4.1.1 熱裂紋的分類及特征22810.4.1.2 熱裂紋的形成機理22810.4.1.3 熱裂紋的影響因素23110.4.1.4 合金因素的影響23110.4.1.5 工藝因素對熱裂紋的影響23210.4.1.6 防止熱裂紋的措施23210.4.2 冷裂紋232習題與思考題234參考文獻235

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