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1 绪论 1

2 金属材料电磁理论 5

2.1 电磁现象的基本规律 5

2.1.1 麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式 6

2.1.2 电磁场的能量和动量 9

2.1.3 静电场和静磁场 13

2.1.4 时变电磁场 17

2.1.5 电磁场中的金属 24

2.2 金属的电学性质 28

2.2.1 金属量子自由电子理论 29

2.2.2 晶体中电子的状态和布洛赫定理 38

2.2.3 近自由电子近似 42

2.2.4 紧束缚近似 48

2.2.5 能带理论的简单应用 52

2.2.6 金属的电阻 59

2.3 金属的磁学性质 66

2.3.1 物质的宏观磁性和磁体热力学 66

2.3.2 原子磁矩 70

2.3.3 带电粒子在磁场中的运动 74

2.3.4 金属的抗磁性与顺磁性 83

2.3.5 铁磁性金属的自发磁化和技术磁化 91

2.3.6 简单的磁路 98

2.4 液态金属的电磁特性 101

2.4.1 流体力学基础 102

2.4.2 磁流体力学方程 108

2.4.3 磁应力和磁压强 110

2.4.4 磁场的扩散和冻结 113

2.4.5 磁流体力学波 116

2.5 电磁效应的动力学理论 122

2.5.1 玻耳兹曼方程 122

2.5.2 金属电导 124

2.5.3 金属热导 127

2.5.4 热电效应 129

2.5.5 电流磁效应 131

参考文献 136

3 电磁凝固基础研究 137

3.1 铝及其合金细化方法简介 137

3.1.1 铝合金细化方法分类 137

3.1.2 不同细化方法比较 138

3.2 材料的电磁过程发展现状 139

3.2.1 材料电磁过程技术简介 139

3.2.2 材料电磁过程技术分类 140

3.3 交、直流磁场对金属液、固相线的影响 140

3.3.1 引言 140

3.3.2 液相线和固相线温度的确定 142

3.3.3 磁场对Al-Cu合金相图的影响 143

3.3.4 磁场频率及强度对7075合金液相线、固相线温度的影响 150

3.3.5 电磁场对合金结晶温度影响的热力学分析 153

3.4 交、直流磁场对Al-Cu合金溶质分配系数的影响 156

3.5 磁场对金属凝固组织的影响 158

3.5.1 研究概况 158

3.5.2 交、直流磁场对铝合金凝固组织的影响 161

3.5.3 脉冲磁场对铝合金凝固组织的影响 171

3.6 电流对金属凝固组织的影响 175

3.6.1 引言 175

3.6.2 连续电流对铝合金凝固组织的影响 178

3.6.3 脉冲电流对金属凝固组织的影响 179

3.7 电场和磁场共同作用下的金属凝固 182

3.8 电磁场对晶内溶质元素含量的影响 182

3.8.1 提高合金元素固溶度的途径 182

3.8.2 电磁场对合金元素晶内含量的影响 183

3.9 电磁场对宏观偏析的影响 190

3.9.1 研究概况 190

3.9.2 电磁场对铝合金宏观偏析的影响 191

参考文献 196

4 电磁连铸工艺与理论 201

4.1 轻合金电磁连铸的发展历史和现状 201

4.2 电磁半连续铸造宏观物理场理论 204

4.2.1 金属熔体中的交变电磁场 204

4.2.2 电磁场与熔体交互作用 207

4.2.3 电磁场对熔体流动的影响 209

4.2.4 交变电磁场在铝合金半连续铸造过程中的应用 211

4.3 EMC电磁无模半连铸技术 213

4.3.1 工艺原理 214

4.3.2 EMC过程的数值模拟结果 215

4.3.3 EMC铸造的实践 220

4.3.4 铸造实践 223

4.4 CREM法 224

4.4.1 CREM法的工艺原理 224

4.4.2 CREM法中的流场分析 225

4.4.3 圆锭铸造 227

4.4.4 方坯铸造 229

4.5 低频电磁铸造（LFEMC）法 234

4.5.1 LFEMC原理 234

4.5.2 低频电磁铸造过程中宏观流场和温度场数值模拟 234

4.5.3 电磁场铸造中铸锭的内应力 248

4.5.4 7075铝合金的低频电磁连铸 255

4.5.5 7075合金直径为200mm的圆锭铸造 257

4.5.6 超高强铝合金的低频电磁连铸 262

4.5.7 Ф270mm7A60合金的LFEC 281

4.6 电磁振荡半连铸 294

4.6.1 电磁振荡原理 294

4.6.2 工频电磁振荡的结果 296

4.6.3 7075铝合金电磁振荡（LFEC）半连铸 296

4.6.4 低频电磁振荡半连续铸造Ф270mm7A60铸锭 305

4.6.5 低频电磁和低频电磁振荡铸锭质量比较 314

4.7 铝合金电磁水平连铸 315

4.8 电磁凝固理论 317

4.8.1 磁致过冷 318

4.8.2 磁致流动 318

参考文献 323

5 镁合金电磁DC铸造 329

5.1 镁及其合金的特点与应用 329

5.2 镁合金半连续DC铸造 329

5.3 镁合金电磁铸造基本原理 330

5.4 镁合金半连续DC铸造数值模拟 332

5.4.1 建模 332

5.4.2 边界条件与初始条件确定 333

5.4.3 电流与频率对熔体中感应电磁场分布的影响 334

5.4.4 电磁场对温度场和流场的影响 336

5.5 镁合金电磁半连续DC铸造工艺研究 339

5.5.1 电磁半连续DC铸造AZ91镁合金锭坯的微观组织 339

5.5.2 铸造速度对AZ系列合金电磁半连续铸造锭坯组织的影响 347

5.5.3 电磁场对合金元素分布的影响 351

5.5.4 ZK系列镁合金 354

5.5.5 其他镁合金 356

5.5.6 低频电磁半连续铸造对镁合金组织缺陷和表面质量的影响 359

参考文献 361

6 磁场作用下的再结晶和界面扩散 363

6.1 磁场作用下的合金再结晶行为 363

6.2 磁场作用下的钢固态相变 367

6.3 磁场作用下的界面扩散 371

6.3.1 磁场作用下Al-Mg扩散偶的界面结构及长大规律 371

6.3.2 磁场作用下Al-Zn扩散偶的界面结构及长大规律 372

6.3.3 磁场作用下Al-Cu扩散偶的界面结构及长大规律 374

参考文献 375

7 电场热处理 377

7.1 强电场作用下的塑性变形 377

7.2 强电场作用下的再结晶 378

7.3 强电场作用下的固态相变与合金元素扩散 385

7.4 铝合金的强电场热处理 386

7.4.1 铝合金的电场均匀化 386

7.4.2 铝合金电场固溶 388

7.4.3 电场时效 389

7.4.4 电场作用下的克肯达尔效应 390

参考文献 391