金属凝固组织细化技术基础

目录
前言
第1章 金属液态结构 1
1.1 液态金属结构简介 1
1.1.1 液态金属结构特征 2
1.1.2 液态金属结构的分布函数理论 4
1.1.3 液态结构测定的X射线衍射技术 6
1.2 高洁净钢的液态结构 8
1.2.1 热历史对纯铁液态结构的影响 8
1.2.2 Fe-C二元合金的液态结构 14
参考文献 17
第2章 金属凝固的热力学及动力学基础 19
2.1 凝固热力学 19
2.1.1 纯金属的凝固 19
2.1.2 二元合金的稳定相平衡 21
2.1.3 溶质平衡分配系数 23
2.1.4 固液相界面成分 24
2.2 凝固动力学 25
2.2.1 形核 25
2.2.2 晶核生长 31
2.2.3 晶体生长的界面动力学 34
参考文献 38
第3章 金属凝固组织的形成与影响因素 40
3.1 金属凝固组织的典型形态 40
3.1.1 激冷晶区 41
3.1.2 柱状晶区 41
3.1.3 等轴晶区 41
3.2 影响凝固组织的因素 44
3.2.1 熔体的流动 44
3.2.2 浇注温度 46
3.2.3 铸型性质及其他因素 46
3.3 凝固方式与组织 47
3.4 熔体的结晶与组织 49
3.4.1 单相合金的结晶 49
3.4.2 多相合金的凝固 58
参考文献 62
第4章 金属凝固组织细化技术应用现状 64
4.1 化学处理法 64
4.1.1 孕育处理 65
4.1.2 变质处理 67
4.2 动力学细化法 69
4.2.1 浇注过程控制技术 69
4.2.2 机械搅拌或振动技术 69
4.2.3 电磁搅拌技术 71
4.3 氧化物冶金技术 74
4.4 快速凝固法 76
4.4.1 急冷技术 76
4.4.2 深过冷技术 77
4.4.3 雾化技术 79
参考文献 80
第5章 低过热度低温度梯度凝固细晶技术 87
5.1 过热度对金属凝固组织的影响 87
5.1.1 过热度对金属液生核能力的影响 87
5.1.2 过热度对凝固组织的影响 91
5.2 温度梯度对金属凝固组织的影响 98
5.3 低过热度低温度梯度凝固细晶技术 100
5.3.1 水冷水口技术 100
5.3.2 复式结晶器技术 104
5.3.3 复式结晶器传热特征 106
5.3.4 复式结晶器铸坯凝固组织 108
参考文献 110
第6章 温度扰动与成分扰动凝固细晶技术 112
6.1 概述 112
6.2 温度扰动和成分扰动的热力学原理 113
6.3 成分扰动生核剂成分的选择 116
6.3.1 热力学模型 116
6.3.2 计算结果讨论 118
6.4 温度扰动和成分扰动凝固细晶技术 119
6.4.1 温度扰动和成分扰动对Q235钢凝固组织的影响 119
6.4.2 温度扰动和成分扰动对GCr15轴承钢凝固组织的影响 123
参考文献 130
第7章 脉冲电流凝固细晶技术 131
7.1 脉冲电流在金属熔体中的效应 131
7.1.1 脉冲电流特点 131
7.1.2 脉冲电流效应 131
7.2 脉冲电流对金属凝固组织的影响 133
7.2.1 脉冲电流对宏观凝固组织的影响 133
7.2.2 脉冲电流对微观凝固组织的影响 138
7.3 脉冲电流细化凝固组织的机制 144
7.3.1 异质形核机制 144
7.3.2 原子团簇机制 145
7.3.3 枝晶断裂机制 146
7.3.4 结晶雨机制 146
7.4 脉冲电流处理工艺对细化效果的影响 151
7.4.1 脉冲电流引入方式对细化效率的影响 151
7.4.2 电极插入深度对细化效果的影响 153
7.4.3 过热度对凝固组织的影响 155
参考文献 156
第8章 脉冲磁场凝固细晶技术 158
8.1 脉冲磁场对金属凝固组织和凝固特性的影响 159
8.1.1 脉冲磁场对纯铝凝固组织的影响 159
8.1.2 脉冲磁场对纯铝凝固特性的影响 162
8.2 脉冲磁场对奥氏体不锈钢凝固组织和凝固特性的影响 167
8.2.1 脉冲磁场作用下奥氏体不锈钢宏观凝固组织的演化 167
8.2.2 脉冲磁场作用下奥氏体不锈钢微观凝固组织的演化 170
8.2.3 脉冲磁场的“磁致增殖”效应 172
8.2.4 脉冲磁场对奥氏体不锈钢凝固时间的影响 174
8.3 脉冲磁场作用下奥氏体不锈钢的定向凝固 175
8.3.1 奥氏体不锈钢定向凝固组织特征 175
8.3.2 脉冲磁场作用下奥氏体不锈钢固液界面的稳定性 180
8.3.3 脉冲磁场对固液界面形态的影响机制——磁致成分过冷 185
8.4 脉冲磁场作用下的形核功与形核速率 188
8.4.1 脉冲磁场对形核功和临界晶核半径的影响 188
8.4.2 脉冲磁场对形核速率的影响 190
参考文献 192
第9章 超声波凝固细晶技术概述 194
9.1 超声波在液态介质中的传播效应 194
9.1.1 空化效应 194
9.1.2 声流效应 194
9.1.3 衰减效应 196
9.2 超声波处理工艺 196
9.3 超声波处理对铝硅合金凝固特性的影响 197
9.3.1 超声波处理对铝硅合金凝固组织的影响 197
9.3.2 超声波处理对铝硅合金力学性能的影响 201
9.3.3 超声波处理对铝硅合金凝固过程的热分析 202
9.4 超声波处理对奥氏体不锈钢凝固特性的影响 204
9.4.1 超声波处理下的奥氏体不锈钢凝固组织 205
9.4.2 超声波处理对奥氏体不锈钢力学性能的影响 210
9.4.3 超声波处理对不锈钢抗腐蚀性能的影响 213
9.4.4 超声波处理对奥氏体不锈钢凝固过程的影响 214
9.5 超声波处理对金属凝固过程影响的机理 217
9.5.1 超声波处理下金属凝固的形核机制 217
9.5.2 超声波处理下金属凝固的枝晶长大过程 221
9.5.3 超声波促进铸型表面晶粒脱落 221
9.5.4 超声波处理对平衡凝固温度的影响 224
9.5.5 超声波在金属凝固过程中的声流作用及衰减行为 224
参考文献 230
第10章 脉冲磁致振荡凝固细晶技术 234
10.1 脉冲磁致振荡凝固细晶技术简介 234
10.2 脉冲磁致振荡凝固细晶机制 235
10.2.1 脉冲磁致振荡细晶有效作用时间 235
10.2.2 脉冲磁致振荡下晶核的运动及来源研究 237
10.2.3 脉冲磁致振荡处理对纯铝凝固过程影响的机制研究 239
10.2.4 脉冲磁致振荡作用下熔体中晶核的运动 241
10.2.5 脉冲磁致振荡作用区域 248
10.3 脉冲磁致振荡对合金凝固特性及组织的影响 250
10.3.1 脉冲磁致振荡下Sn-10.4%Sb合金凝固组织 250
10.3.2 脉冲磁致振荡对铁素体不锈钢凝固特性及组织的影响 253
10.4 脉冲磁致振荡对晶体生长过程的影响 256
10.4.1 铝铜合金定向凝固组织生长稳定性及固液界面形态 256
10.4.2 不同脉冲磁致振荡电流峰值下铝铜合金定向凝固组织及固液界面形态 258
10.4.3 脉冲磁致振荡峰值电流对一次枝晶间距的影响 260
10.4.4 脉冲磁致振荡处理频率对固液界面形态和稳定性的影响 263
10.4.5 脉冲磁致振荡对固液界面形态的影响机制 264
10.5 脉冲磁致振荡凝固技术近期进展 265
参考文献 268