金屬凝固組織細化技術基礎

目錄
前言
第1章 金屬液態(tài)結構 1
1.1 液態(tài)金屬結構簡介 1
1.1.1 液態(tài)金屬結構特征 2
1.1.2 液態(tài)金屬結構的分布函數(shù)理論 4
1.1.3 液態(tài)結構測定的X射線衍射技術 6
1.2 高潔凈鋼的液態(tài)結構 8
1.2.1 熱歷史對純鐵液態(tài)結構的影響 8
1.2.2 Fe-C二元合金的液態(tài)結構 14
參考文獻 17
第2章 金屬凝固的熱力學及動力學基礎 19
2.1 凝固熱力學 19
2.1.1 純金屬的凝固 19
2.1.2 二元合金的穩(wěn)定相平衡 21
2.1.3 溶質平衡分配系數(shù) 23
2.1.4 固液相界面成分 24
2.2 凝固動力學 25
2.2.1 形核 25
2.2.2 晶核生長 31
2.2.3 晶體生長的界面動力學 34
參考文獻 38
第3章 金屬凝固組織的形成與影響因素 40
3.1 金屬凝固組織的典型形態(tài) 40
3.1.1 激冷晶區(qū) 41
3.1.2 柱狀晶區(qū) 41
3.1.3 等軸晶區(qū) 41
3.2 影響凝固組織的因素 44
3.2.1 熔體的流動 44
3.2.2 澆注溫度 46
3.2.3 鑄型性質及其他因素 46
3.3 凝固方式與組織 47
3.4 熔體的結晶與組織 49
3.4.1 單相合金的結晶 49
3.4.2 多相合金的凝固 58
參考文獻 62
第4章 金屬凝固組織細化技術應用現(xiàn)狀 64
4.1 化學處理法 64
4.1.1 孕育處理 65
4.1.2 變質處理 67
4.2 動力學細化法 69
4.2.1 澆注過程控制技術 69
4.2.2 機械攪拌或振動技術 69
4.2.3 電磁攪拌技術 71
4.3 氧化物冶金技術 74
4.4 快速凝固法 76
4.4.1 急冷技術 76
4.4.2 深過冷技術 77
4.4.3 霧化技術 79
參考文獻 80
第5章 低過熱度低溫度梯度凝固細晶技術 87
5.1 過熱度對金屬凝固組織的影響 87
5.1.1 過熱度對金屬液生核能力的影響 87
5.1.2 過熱度對凝固組織的影響 91
5.2 溫度梯度對金屬凝固組織的影響 98
5.3 低過熱度低溫度梯度凝固細晶技術 100
5.3.1 水冷水口技術 100
5.3.2 復式結晶器技術 104
5.3.3 復式結晶器傳熱特征 106
5.3.4 復式結晶器鑄坯凝固組織 108
參考文獻 110
第6章 溫度擾動與成分擾動凝固細晶技術 112
6.1 概述 112
6.2 溫度擾動和成分擾動的熱力學原理 113
6.3 成分擾動生核劑成分的選擇 116
6.3.1 熱力學模型 116
6.3.2 計算結果討論 118
6.4 溫度擾動和成分擾動凝固細晶技術 119
6.4.1 溫度擾動和成分擾動對Q235鋼凝固組織的影響 119
6.4.2 溫度擾動和成分擾動對GCr15軸承鋼凝固組織的影響 123
參考文獻 130
第7章 脈沖電流凝固細晶技術 131
7.1 脈沖電流在金屬熔體中的效應 131
7.1.1 脈沖電流特點 131
7.1.2 脈沖電流效應 131
7.2 脈沖電流對金屬凝固組織的影響 133
7.2.1 脈沖電流對宏觀凝固組織的影響 133
7.2.2 脈沖電流對微觀凝固組織的影響 138
7.3 脈沖電流細化凝固組織的機制 144
7.3.1 異質形核機制 144
7.3.2 原子團簇機制 145
7.3.3 枝晶斷裂機制 146
7.3.4 結晶雨機制 146
7.4 脈沖電流處理工藝對細化效果的影響 151
7.4.1 脈沖電流引入方式對細化效率的影響 151
7.4.2 電極插入深度對細化效果的影響 153
7.4.3 過熱度對凝固組織的影響 155
參考文獻 156
第8章 脈沖磁場凝固細晶技術 158
8.1 脈沖磁場對金屬凝固組織和凝固特性的影響 159
8.1.1 脈沖磁場對純鋁凝固組織的影響 159
8.1.2 脈沖磁場對純鋁凝固特性的影響 162
8.2 脈沖磁場對奧氏體不銹鋼凝固組織和凝固特性的影響 167
8.2.1 脈沖磁場作用下奧氏體不銹鋼宏觀凝固組織的演化 167
8.2.2 脈沖磁場作用下奧氏體不銹鋼微觀凝固組織的演化 170
8.2.3 脈沖磁場的“磁致增殖”效應 172
8.2.4 脈沖磁場對奧氏體不銹鋼凝固時間的影響 174
8.3 脈沖磁場作用下奧氏體不銹鋼的定向凝固 175
8.3.1 奧氏體不銹鋼定向凝固組織特征 175
8.3.2 脈沖磁場作用下奧氏體不銹鋼固液界面的穩(wěn)定性 180
8.3.3 脈沖磁場對固液界面形態(tài)的影響機制——磁致成分過冷 185
8.4 脈沖磁場作用下的形核功與形核速率 188
8.4.1 脈沖磁場對形核功和臨界晶核半徑的影響 188
8.4.2 脈沖磁場對形核速率的影響 190
參考文獻 192
第9章 超聲波凝固細晶技術概述 194
9.1 超聲波在液態(tài)介質中的傳播效應 194
9.1.1 空化效應 194
9.1.2 聲流效應 194
9.1.3 衰減效應 196
9.2 超聲波處理工藝 196
9.3 超聲波處理對鋁硅合金凝固特性的影響 197
9.3.1 超聲波處理對鋁硅合金凝固組織的影響 197
9.3.2 超聲波處理對鋁硅合金力學性能的影響 201
9.3.3 超聲波處理對鋁硅合金凝固過程的熱分析 202
9.4 超聲波處理對奧氏體不銹鋼凝固特性的影響 204
9.4.1 超聲波處理下的奧氏體不銹鋼凝固組織 205
9.4.2 超聲波處理對奧氏體不銹鋼力學性能的影響 210
9.4.3 超聲波處理對不銹鋼抗腐蝕性能的影響 213
9.4.4 超聲波處理對奧氏體不銹鋼凝固過程的影響 214
9.5 超聲波處理對金屬凝固過程影響的機理 217
9.5.1 超聲波處理下金屬凝固的形核機制 217
9.5.2 超聲波處理下金屬凝固的枝晶長大過程 221
9.5.3 超聲波促進鑄型表面晶粒脫落 221
9.5.4 超聲波處理對平衡凝固溫度的影響 224
9.5.5 超聲波在金屬凝固過程中的聲流作用及衰減行為 224
參考文獻 230
第10章 脈沖磁致振蕩凝固細晶技術 234
10.1 脈沖磁致振蕩凝固細晶技術簡介 234
10.2 脈沖磁致振蕩凝固細晶機制 235
10.2.1 脈沖磁致振蕩細晶有效作用時間 235
10.2.2 脈沖磁致振蕩下晶核的運動及來源研究 237
10.2.3 脈沖磁致振蕩處理對純鋁凝固過程影響的機制研究 239
10.2.4 脈沖磁致振蕩作用下熔體中晶核的運動 241
10.2.5 脈沖磁致振蕩作用區(qū)域 248
10.3 脈沖磁致振蕩對合金凝固特性及組織的影響 250
10.3.1 脈沖磁致振蕩下Sn-10.4%Sb合金凝固組織 250
10.3.2 脈沖磁致振蕩對鐵素體不銹鋼凝固特性及組織的影響 253
10.4 脈沖磁致振蕩對晶體生長過程的影響 256
10.4.1 鋁銅合金定向凝固組織生長穩(wěn)定性及固液界面形態(tài) 256
10.4.2 不同脈沖磁致振蕩電流峰值下鋁銅合金定向凝固組織及固液界面形態(tài) 258
10.4.3 脈沖磁致振蕩峰值電流對一次枝晶間距的影響 260
10.4.4 脈沖磁致振蕩處理頻率對固液界面形態(tài)和穩(wěn)定性的影響 263
10.4.5 脈沖磁致振蕩對固液界面形態(tài)的影響機制 264
10.5 脈沖磁致振蕩凝固技術近期進展 265
參考文獻 268