目錄
章 凝固科學技術與材料發展 1
1.1 凝固的歷史發展 1
1.2 凝固科學的形成 2
1.3 凝固科學技術與材料發展 4
1.3.1 優質鑄件凝固 4
1.3.2 定向凝固 5
1.3.3 晶體生長 9
1.3.4 快速凝固 11
1.3.5 深過冷凝固 14
1.3.6 超常凝固 16
1.4 凝固科學技術發展展望 19
參考文獻 20
第二章 快速凝固的物理基礎 23
2.1 快速凝固技術概論 23
2.1.1 快速凝固技術的起源 23
2.1.2 快速凝固的定義 24
2.1.3 實現快速凝固的途徑 24
2.2 快速凝固動力學與熱力學 26
2.2.1 單向合金快速凝固 26
2.2.2 共晶合金的快速凝固組織 29
2.2.3 亞穩定相與非晶態的形成 30
2.3 非平衡溶質分配理論 35
2.3.1 溶質“捕獲”與無偏析凝固 35
2.3.2 無溶質分配凝固熱力學 36
2.3.3 無溶質分配凝固動力學 39
2.4 快速凝固的組織特征 43
參考文獻 45
第三章 動力學急冷快速凝固 46
3.1 動力學急冷快速凝固原理 46
3.2 動力學急冷快速凝固的傳熱特點 47
3.2.1 模冷快速凝固過程的熱流問題 48
3.2.2 霧化快速凝固過程的熱流問題 49
3.2.3 激光表面重熔快速凝固過程中的熱流問題 50
3.3 動力學急冷快速凝固技術 51
3.3.1 急冷凝固技術的分類 51
3.3.2 氣體霧化法制備快速凝固粉末材料技術 52
3.3.3 制備線材、帶材的快速凝固技術 58
3.3.4 體材料的快速凝固技術 60
3.3.5 激光表面重熔快速凝固技術 64
參考文獻 66
第四章 熱力學深過冷快速凝固 68
4.1 過冷及過冷度的遺傳 68
4.1.1 過冷及過冷度的概念 68
4.1.2 過冷度的遺傳性 70
4.1.3 過冷度的理論極限 70
4.1.4 熱力學深過冷技術的發展現狀 72
4.2 熔體熱力學深過冷的原理與方法 73
4.2.1 熱力學深過冷實驗原理與方法 73
4.2.2 循環過熱與熔融玻璃復合淨化獲得熱力學深過冷的機制 78
4.2.3 制約熔體獲得熱力學深過冷的實驗因素 79
4.2.4 金屬或合金熔體熱力學深過冷淨化處理效果的衡量標準 82
4.3 熱力學深過冷熔體的凝固特征 82
4.3.1 液態金屬結構理論 82
4.3.2 深過冷條件下均質形核的熱力學 84
4.3.3 熔體的再輝與超冷狀態 86
4.3.4 深過冷熔體凝固組織晶粒細化的機制 89
4.3.5 過冷熔體中的液相分解現像 91
參考文獻 93
第五章 非平衡凝固新型金屬材料 95
5.1 非晶態合金 96
5.1.1 非晶固體的微觀結構特征 97
5.1.2 非晶態合金的開發歷程 98
5.1.3 熔體過冷與非晶態轉變 98
5.1.4 非晶合金的制備 100
5.1.5 大塊非晶合金的開發 101
5.1.6 增強相/大塊金屬玻璃基體復合材料 106
5.2 準晶態合金 111
5.2.1 準晶的形成 111
5.2.2 大體積準晶材料的制備 112
5.2.3 準晶的性能 114
5.3 快速凝固微晶材料 115
5.3.1 微晶合金的結構特點 115
5.3.2 微晶合金的制備 117
5.3.3 微晶合金的性能特點 117
5.3.4 微晶合金的應用 119
5.4 金屬納米結構材料 120
5.4.1 熔體凝固法制備塊體納米材料 121
5.4.2 非晶晶化法制備金屬納米結構材料 122
5.4.3 金屬納米結構材料的性能 127
參考文獻 139
第六章 非平衡定向凝固與組織超細化 141
6.1 非平衡定向凝固理論基礎 142
6.1.1 成分過冷理論及其局限性 142
6.1.2 穩定理論的提出及其局限性 143
6.1.3 影響定向凝固組織的特征長度 144
6.2 非平衡定向凝固界面形態演化 145
6.2.1 非平衡定向凝固枝胞轉變過程 146
6.2.2 枝胞轉變過程的凝固界面形態和微觀組織 147
6.2.3 枝胞轉變的時空條件模型 148
6.2.4 溫度梯度對定向凝固高溫合金界面形態的影響 150
6.2.5 生長速率對定向凝固高溫合金界面形態的影響 151
6.3 非平衡定向凝固過程中的溫度梯度和生長速率控制 152
6.3.1 溫度梯度的控制 152
6.3.2 生長速率的控制 155
6.4 定向高溫合金的組織超細化 156
6.4.1 高溫合金超細柱晶組織形態特征 156
6.4.2 高溫合金超細柱晶組織枝晶間距的超細化 158
6.4.3 非平衡高溫合金合金相的超細化 160
6.4.4 高溫合金超細柱晶組織的高溫持久性能與斷裂機制 165
6.5 非平衡定向凝固的溶質偏析 166
6.5.1 冷卻速率對非平衡定向凝固合金枝晶偏析的影響 167
6.5.2 非平衡定向凝固影響枝晶偏析的主要因素 167
6.6 深過冷快速定向凝固 169
6.6.1 概述 169
6.6.2 SDS試樣的凝固組織特征 169
6.6.3 SDS的凝固機制 171
6.7 電磁約束成形定向凝固技術 176
6.7.1 工藝參數對高溫合金無接觸電磁成形過程的影響 177
6.7.2 電磁約束成形定向凝固凝固組織特征 179
6.8 激光超高溫度梯度快速定向凝固技術 179
6.9 側向約束下的定向凝固 180
6.10 對流下的定向凝固(ACRT法) 183
參考文獻 185
第七章 熔體熱處理與非平衡凝固 188
7.1 熔體熱處理的基本思想 188
7.1.1 熔體結構及其與溫度的關繫 189
7.1.2 熔體熱處理的基本思想 190
7.2 熔體熱處理研究主要成果 191
7.2.1 熔體熱處理對鋁硅合金熔體結構、凝固過程及組織性能的影響 191
7.2.2 熔體溫度處理對鋁銅合金組織、性能的影響 193
7.2.3 熔體熱處理對Cu-Al-Ni形狀記憶合金晶粒細化的影響 194
7.2.4 熔體熱歷史對快凝鋁鐵基合金顯微結構的影響 195
7.2.5 高溫熔體處理工藝在鎳基高溫合金中的應用 196
7.3 熔體過熱度與形核過冷度的關繫 196
7.3.1 銻鉍合金 197
7.3.2 鋁銅合金 202
7.3.3 鎳基單晶高溫合金 204
7.4 熔體熱歷史對液固界面形態的影響 206
7.4.1 定向凝固工藝參數的確定 206
7.4.2 熔體熱歷史制度 211
7.4.3 熔體熱歷史對定向凝固界面形態的影響 211
7.4.4 熔體熱歷史對定向凝固一次枝晶間距的影響 218
7.5 熔體非平衡特性對液固界面穩定性的影響 221
7.5.1 熔體非平衡黏滯性η對定向凝固界面穩定性的影響 222
7.5.2 非平衡溶質分配繫數k對定向凝固界面穩定性的影響 225
7.5.3 結晶過冷度ΔT-對界面穩定性的影響 226
參考文獻 230