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绪论1

参考文献3

第1章 液体结构与物理性质5

1.1液体结构的研究方法5

1.1.1 X射线衍射图5

1.1.2径向分布函数6

1.2液体的结构8

1.2.1晶体的结构简述8

1.2.2熔化引起的结构变化10

1.2.3短程序概念10

1.2.4温度的影响11

1.2.5液体的结构类型12

1.2.6液体结构的不均匀性14

1.3熔化产生的物理参数变化14

1.3.1潜热14

1.3.2体积变化15

1.3.3导电、导热与扩散性能15

1.4界面现象15

1.4.1界面能16

1.4.2 Laplace方程17

1.4.3溶质元素的影响19

1.4.4多相界面张力平衡19

1.5黏度21

1.5.1温度对黏度的影响22

1.5.2溶质对黏度的影响23

1.6液体结构模型和理论24

1.6.1液体结构理论24

1.6.2液体内分子运动的计算机模拟26

1.6.3液态中的电子态27

参考文献27

第2章 凝固的热力学基础29

2.1相变反应自发性判断标准29

2.1.1过冷29

2.1.2单成分系统△G的计算31

2.1.3二元溶液的自由能-成分图31

2.2相平衡33

2.2.1非均质系内相平衡的条件33

2.2.2亚稳相35

2.2.3压力对相平衡的影响39

2.2.4界面对平衡的影响40

参考文献41

第3章 凝固的结晶学基础42

3.1经典形核理论43

3.1.1晶核的临界半径43

3.1.2异质基底上结晶的条件47

3.1.3形核率49

3.2固-液界面结构50

3.2.1固-液界面的实验观察50

3.2.2固-液界面结构模型和理论51

3.3晶体生长55

3.3.1动力学过冷55

3.3.2生长机制56

3.3.3凝固形成的晶体缺陷61

3.3.4晶界65

3.3.5动力学：生长速率70

3.4凝固过程溶质的分配72

3.4.1分布系数72

3.4.2平衡与非平衡凝固73

3.4.3固-液界面平衡假设75

3.4.4凝固时溶质的分布规律75

3.4.5无溶质扩散的凝固过程81

3.5凝固前沿固-液界面的稳定性83

3.5.1成分过冷83

3.5.2固-液界面的稳定性85

3.6多相合金的结晶90

3.6.1共晶合金的结晶90

3.6.2包晶结晶97

3.6.3偏晶结晶99

参考文献104

第4章 凝固过程的传热问题108

4.1凝固区域108

4.1.1确定凝固区域位置的实验方法108

4.1.2铸件的凝固方式109

4.2铸件-铸型界面111

4.3基于热传导确定温度场的方法114

4.3.1热传导的偏微分方程115

4.3.2数学分析方法求解115

4.3.3数值计算法求解118

4.4 Chvorinov法则124

参考文献126

第5章 凝固过程液相的流动现象128

5.1熔体中的颗粒、气泡和液滴128

5.1.1单个颗粒在液相中的运动128

5.1.2气泡和液滴在液相中的运动131

5.2凝固过程液相流动现象131

5.2.1驱动力132

5.2.2凝固过程液相对流现象132

5.3用数学描述凝固过程流体流动的方法144

5.3.1糊状区的处理145

5.3.2守恒方程147

5.3.3数学模型的建立147

5.4充型过程流动158

5.4.1充型过程的流动现象158

5.4.2浇注系统设计原理159

5.4.3熔体的流动性及其测定方法164

5.4.4熔体成分对充型能力的影响165

5.4.5铸型条件对充型能力的影响168

5.5半固态熔体的流变行为170

5.5.1半固态金属浆料的制备172

5.5.2半固态浆料成型技术173

参考文献174

第6章 凝固组织及其控制178

6.1晶粒组织178

6.2铸态宏观组织182

6.2.1表面激冷层182

6.2.2柱状晶183

6.2.3等轴晶184

6.2.4混合组织184

6.2.5亚结构188

6.3影响晶粒结构的因素189

6.3.1成分189

6.3.2热流190

6.3.3熔体状况193

6.3.4流动193

6.4非晶态固体、准晶、纳米晶、微晶195

6.4.1非晶态相195

6.4.2准晶200

6.4.3微晶、纳米晶202

6.5凝固组织控制203

6.5.1柱状晶与等轴晶的选择203

6.5.2熔体处理：孕育（变质）剂204

6.5.3扰动：振动与电磁搅拌207

6.5.4单向柱状晶与单晶铸件：单向凝固210

6.5.5从熔体生长晶体215

6.5.6快速凝固218

6.6熔化焊接金属的凝固226

6.6.1熔化焊接金属的凝固条件226

6.6.2熔化焊接金属的组织与控制227

参考文献230

第7章 伴随凝固与冷却过程产生的现象235

7.1由液态至常温的体积变化235

7.1.1收缩的一般规律235

7.1.2收缩系数与收缩率236

7.1.3铸造收缩率236

7.2缩孔与缩松241

7.2.1缩孔241

7.2.2缩松246

7.2.3凝固过程膨胀的影响249

7.3在固相线附近温度区间形成裂纹251

7.3.1裂纹特征252

7.3.2热裂形成温度252

7.3.3形成热裂的原因254

7.3.4合金的热裂敏感性256

7.4冷却过程产生的内应力258

7.4.1热应力259

7.4.2消除残留应力的方法261

7.4.3冷裂262

7.5凝固过程中的气体问题264

参考文献269

第8章 陶瓷材料中的凝固问题271

8.1陶瓷材料凝固的特点271

8.2陶瓷材料熔铸271

8.2.1玻璃271

8.2.2结晶陶瓷272

8.2.3从熔体直接获得结晶陶瓷273

8.3固相窄缝中液相的凝固问题280

8.3.1液相烧结过程液相的形成与特点281

8.3.2液相在固相间隙中的流动与分配282

8.3.3液相与固相的相互作用284

8.3.4液相的凝固289

参考文献290

索引292