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1凝固基本理论1

1.1凝固热力学1

1.1.1相变驱动力1

1.1.2溶质平衡分配系数2

1.2均质形核3

1.2.1形核功及临界半径3

1.2.2形核率4

1.3非均质形核6

1.3.1形核功及形核速率6

1.3.2形核剂的条件7

1.3.3形核的影响因素与形核控制7

1.4晶体长大9

1.4.1连续长大9

1.4.2二维晶核台阶长大10

1.4.3螺型位错长大11

参考文献12

2定向凝固的理论基础13

2.1凝固过程中溶质的分布基本规律13

2.1.1绝对平衡凝固条件下的溶质再分布13

2.1.2液相中完全混合的溶质再分布14

2.1.3液相中只有扩散的溶质再分布15

2.2固液界面形态选择18

2.2.1成分过冷理论18

2.2.2界面稳定性动力学理论20

2.3共晶合金的定向凝固23

2.3.1片状共晶凝固前沿溶质再分配24

2.3.2共晶前沿的过冷度与片层间距的关系26

2.3.3片层共晶和棒状共晶的形成条件28

2.3.4共晶共生生长的形态稳定性29

2.3.5温度对组织稳定性影响31

2.3.6共晶组织的失稳形式31

2.4包晶合金的定向凝固33

2.4.1包晶共生生长的成分选择34

2.4.2定向凝固包晶合金中带状生长38

2.4.3定向凝固包晶合金中共生生长39

2.4.4定向凝固包晶合金的相与组织选择41

参考文献47

3定向凝固技术49

3.1传统定向凝固技术49

3.1.1发热剂法49

3.1.2功率降低法49

3.1.3高速凝固法50

3.1.4液态金属冷却法51

3.1.5流态床冷却法52

3.1.6单晶制备53

3.2新型的定向凝固技术54

3.2.1区域熔化液态金属冷却法54

3.2.2深过冷定向凝固55

3.2.3电磁约束成形定向凝固56

3.2.4连续定向凝固技术57

3.3定向凝固技术存在的问题及展望58

参考文献59

4定向凝固材料60

4.1定向凝固高温材料60

4.1.1镍基高温合金60

4.1.2铌基高温合金63

4.1.3以金属间化合物为基的高温合金66

4.2自生复合材料71

4.2.1定向凝固金属基复合材料71

4.2.2金属间化合物复合材料75

4.2.3氧化物陶瓷复合材料87

4.2.4非氧化物陶瓷材料95

4.3纳米结构96

4.3.1纳米结构的一般制备方法97

4.3.2利用定向凝固技术制备纳米结构99

4.4定向凝固铝合金104

4.4.1电磁场对定向凝固组织的影响105

4.4.2多元合金的凝固过程107

4.4.3定向凝固铝合金的性能107

4.5不锈钢的定向凝固110

4.6定向凝固功能材料117

4.6.1定向凝固磁性材料117

4.6.2形状记忆合金120

4.6.3超导材料122

参考文献131

5定向凝固中的原位观察138

5.1利用有机合金的定向凝固过程原位观察138

5.1.1固—液界面稳定性与枝晶生长过程的原位观察138

5.1.2共晶凝固的原位观察140

5.2金属合金定向凝固过程的原位观察144

参考文献147

6定向凝固与相图149

6.1方法原理150

6.2实验方法150

6.3实例151

6.3.1 Mg-Al-Ca三元合金凝固路径的确定151

6.3.2复杂三元Al合金系凝固路径的确定152

6.3.3多元合金中共晶反应的验证154

参考文献156