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第1章 绪 论 1

1.1 精密热加工技术种类与重要性 1

1.2 航空航天领域热加工技术发展趋势 3

1.2.1 轻量化结构精密热加工技术 3

1.2.2 整体化结构精密热加工技术 4

1.2.3 结构功能一体化精密热加工技术 5

1.2.4 超高温材料构件精密热加工技术 6

参考文献 7

第2章 轻合金管材热态内压成形技术 8

2.1 概述 8

2.2 铝合金管材热油介质成形技术 9

2.2.1 热油介质成形设备 9

2.2.2 热油介质等温成形 11

2.2.3 热油介质差温成形 15

2.3 铝合金管材热态气压成形技术 18

2.3.1 热态气压成形设备 18

2.3.2 铝合金管热态胀形成形性能 20

2.3.3 铝合金空心变截面构件热态气压成形 22

2.4 镁合金管材热态内压成形技术 25

2.4.1 镁合金管环向及自由胀形性能 25

2.4.2 镁合金空心变截面构件热态内压成形 28

2.5 钛合金管材高压气胀成形技术 31

2.5.1 TA18钛合金管材高温力学性能 31

2.5.2 钛合金变径管高压气胀成形 33

2.5.3 补料量对变径管壁厚分布的影响 35

2.5.4 高压气胀成形变径管微观组织 36

参考文献 38

第3章 铝合金板材冷热复合模成形技术 40

3.1 概述 40

3.2 冷热复合模成形技术原理与特点 41

3.2.1 冷热复合模成形技术原理 41

3.2.2 冷热复合模成形技术特点 43

3.3 固溶态铝合金板材变形行为 43

3.3.1 高温变形机制 43

3.3.2 高温力学性能 44

3.3.3 高温胀形性能 45

3.3.4 高温断裂行为 46

3.4 冷热复合模成形过程强化规律 47

3.4.1 可热处理强化铝合金 47

3.4.2 强度变化规律 48

3.4.3 析出相演变规律 50

3.5 冷热复合模成形装置关键技术 52

3.6 冷热复合模成形技术应用 53

参考文献 54

第4章 轻合金板材背压温热拉深成形技术 56

4.1 概述 56

4.1.1 板材背压温热拉深成形原理 56

4.1.2 板材背压温热拉深成形的特点 57

4.1.3 板材背压温热拉深的适用范围 57

4.1.4 板材背压温热拉深的国内外研究现状 57

4.2 板材温热背压拉深成形装置 58

4.2.1 板材温热背压拉深模具 58

4.2.2 板材温热背压拉深压力控制系统 60

4.2.3 板材温热背压拉深加热系统 61

4.3 温热背压拉深缺陷形式与形成机制 62

4.3.1 破裂缺陷 62

4.3.2 起皱缺陷 64

4.3.3 表面缺陷 65

4.4 5A06铝合金筒形件背压温热拉深成形 65

4.4.1 试件材料及尺寸 65

4.4.2 温度对壁厚及缺陷的影响 66

4.4.3 颗粒大小及颗粒介质背压对表面质量的影响 68

4.4.4 温热背压拉深成形温度与背压的匹配 70

参考文献 71

第5章 NiAl合金电脉冲辅助热塑性成形技术 73

5.1 概述 73

5.2 NiAl合金材料电脉冲辅助快速制备技术 75

5.2.1 NiAl粉体的机械合金化 75

5.2.2 NiAl合金材料电脉冲辅助快速制备工艺 78

5.3 NiAl合金电脉冲辅助高温变形规律及微观组织演变 83

5.3.1 电流作用下NiAl合金高温变形行为 83

5.3.2 电流辅助NiAl合金高温变形过程微观组织演变 87

5.4 NiAl合金构件电脉冲辅助塑性成形工艺与性能 89

5.4.1 NiAl合金前缘电脉冲辅助塑性成形工艺 89

5.4.2 电脉冲辅助塑性成形前缘力学性能及其强化机制 90

5.4.3 电脉冲辅助塑性成形NiAl合金高温抗氧化性能表征及控制 94

参考文献 98

第6章 铝合金行波磁场铸造技术 100

6.1 概述 100

6.2 行波磁场对合金熔体产生的电磁力 102

6.2.1 行波磁场位置对电磁力的影响 102

6.2.2 电流安匝数对电磁力的影响 106

6.2.3 电流频率对电磁力的影响 108

6.2.4 实验验证 111

6.3 行波磁场作用下铝合金凝固组织细化 112

6.4 行波磁场作用下铝合金致密化凝固 116

6.4.1 行波磁场对铝合金凝固组织中气孔的影响 117

6.4.2 行波磁场对铝合金凝固组织微观孔洞的影响 119

6.5 行波磁场铸造成形的实验研究 125

参考文献 127

第7章 高温钛合金熔模精密铸造技术 128

7.1 概述 128

7.2 高温钛合金熔体与氧化物陶瓷型壳界面相互作用机理 129

7.2.1 熔体与型壳面层间的相互作用规律 129

7.2.2 熔体与型壳面层间的相互作用机制 132

7.3 高温钛合金熔体在离心力场条件下的充型与凝固规律 135

7.3.1 高温钛合金的铸造充型能力 138

7.3.2 型壳面层材料对合金充型能力的影响 139

7.3.3 型壳预热温度对合金充型能力的影响 142

7.3.4 界面反应对钛合金充型能力影响机制 144

7.3.5 离心转速对合金充型能力的影响 147

7.4 铸造高温钛合金成分控制与组织性能 148

7.4.1 铸造高温钛合金的成分控制 148

7.4.2 铸造高温钛合金的凝固组织及力学性能 150

7.5 典型高温钛合金铸件的研制 152

参考文献 156

第8章 高温合金点阵夹芯板熔模精密铸造技术 157

8.1 概述 157

8.2 3D-Kagome点阵夹芯板熔模精密铸造充型与凝固特点 158

8.2.1 点阵夹芯板熔模精密铸造浇注系统设计 158

8.2.2 熔模精密铸造点阵夹芯板充型规律 159

8.2.3 熔模精密铸造点阵夹芯板凝固特点 161

8.2.4 熔模精密铸造点阵夹芯板缩松缺陷分析 164

8.3 浇注温度与型壳预热温度对点阵夹芯板铸造缺陷的影响 166

8.3.1 浇注温度对缩松缺陷位置的影响 166

8.3.2 型壳预热温度对缩松缺陷位置的影响 170

8.3.3 缩松缺陷体积分数分析 173

8.4 高温合金3D-Kagome点阵结构夹芯板熔模精密铸造成形实验 175

8.4.1 3D-Kagome点阵夹芯板模样的制备 175

8.4.2 3D-Kagome点阵夹芯板陶瓷型壳制备 175

8.4.3 高温合金3D-Kagome点阵夹芯板浇注工艺 177

8.4.4 熔模精密铸造3D-Kagome点阵夹芯板组织 178

8.5 高温合金3D-Kagome点阵夹芯板平压性能 180

8.5.1 高温合金3D-Kagome点阵夹芯板平压性能理论分析 180

8.5.2 刚性面板时3D-Kagome点阵夹芯板的平压性能 183

8.5.3 弹性面板时3D-Kagome点阵夹芯板的平压性能 185

8.5.4 3D-Kagome点阵夹芯板平压性能实验 188

参考文献 189

第9章 TiAl基合金电磁冷坩埚定向凝固技术 190

9.1 概述 190

9.2 电磁冷坩埚定向凝固TiAl基合金铸锭制备 191

9.2.1 电磁冷坩埚定向凝固铸锭制备方法 191

9.2.2 熔体内电磁场分析 192

9.2.3 熔体洛伦兹力与电磁搅拌 194

9.2.4 熔体内流场分析 195

9.2.5 定向凝固铸锭表面质量 196

9.3 电磁冷坩埚定向凝固TiAl基合金组织 198

9.3.1 定向凝固TiAl基合金的凝固组织 198

9.3.2 定向凝固柱状晶组织 201

9.4 电磁冷坩埚定向凝固TiAl基合金片层 203

9.4.1 电磁冷坩埚定向凝固TiAl基合金片层取向控制 203

9.4.2 电磁冷坩埚定向凝固TiAl基合金片层间距 205

9.5 电磁冷坩埚定向凝固TiAl基合金性能及典型件研制 208

9.5.1 定向凝固TiAl基合金的力学性能 208

9.5.2 定向凝固TiAl基合金热处理技术 212

9.5.3 定向凝固TiAl基合金叶片精确加工成形技术 214

参考文献 215

第10章 Nb-Si基超高温合金等离子弧—感应悬浮复合熔炼技术 217

10.1 概述 217

10.2 等离子弧—感应悬浮复合熔炼系统设计 219

10.2.1 等离子枪整体结构设计 220

10.2.2 水冷铜坩埚结构设计 223

10.3 等离子弧—感应悬浮复合熔炼数值模拟 226

10.3.1 复合熔炼数值模拟 226

10.3.2 电流载荷下坩埚内的电磁场计算 229

10.3.3 频率对坩埚内不同位置电磁场影响 230

10.3.4 感应器相对坩埚底部距离对其内部磁感应强度影响 231

10.3.5 感应加热稳态熔体内电磁场分布 231

10.3.6 水冷铜坩埚感应悬浮熔炼温度场分布及特性分析 234

10.4 Nb-Si合金等离子弧—感应悬浮复合熔炼实验 239

10.4.1 等离子枪单独加热熔炼Nb-Si合金 239

10.4.2 等离子弧—感应悬浮复合熔炼电磁场对等离子弧的影响 240

10.4.3 气体流量对等离子弧稳定性的影响 241

10.4.4 等离子弧—感应悬浮复合熔炼过程驼峰的变化 241

10.4.5 等离子弧—感应悬浮复合熔炼组织成分研究 242

10.5 典型件应用 245

参考文献 247

第11章 硼化钛晶须增强钛基复合材料成形与热处理技术 249

11.1 概述 249

11.2 网状结构TiBw/Ti复合材料制备与表征 249

11.2.1 网状结构TiBw/Ti复合材料设计与制备 249

11.2.2 网状结构TiBw/TC4复合材料组织与拉伸性能 251

11.3 塑性变形对TiBw/Ti复合材料组织与性能的影响 254

11.3.1 烧结态TiBw/TC4复合材料高温压缩变形 254

11.3.2 网状结构TiBw/TC4复合材料热挤压变形 258

11.3.3 网状结构TiBw/TC4复合材料热轧制变形 264

11.4 热处理对TiBw/Ti复合材料组织与性能的影响 267

11.4.1 淬火时效对TiBw/TC4复合材料组织与性能的影响 267

11.4.2 退火对挤压态TiBw/TC4复合材料组织与性能的影响 269

11.4.3 淬火时效对挤压态TiBw/TC4复合材料组织与性能的影响 272

11.5 钛基复合材料典型件制备 274

参考文献 275

第12章 Al-Zn-Mg-Cu合金非等温时效处理技术 277

12.1 概述 277

12.1.1 非等温时效的定义 277

12.1.2 非等温时效技术应用需求及背景 278

12.1.3 非等温时效工艺的特点 279

12.2 非等温时效工艺简介 279

12.2.1 非等温时效工艺对铝合金材料的要求 279

12.2.2 非等温时效工艺分类 280

12.3 7×××铝合金非等温时效过程中铝合金的析出行为 281

12.3.1 升温时效过程中的沉淀析出行为 281

12.3.2 降温时效过程中7×××合金的沉淀析出行为 283

12.3.3 复合时效过程中的7×××铝合金组织变化 286

12.3.4 时效过程中析出行为小结 288

12.3.5 非等温时效过程中的组织演化机理 289

12.4 非等温时效态铝合金的力学性能 290

12.4.1 升温时效7A85合金的力学性能 290

12.4.2 降温时效7A85合金的力学性能 291

12.4.3 复合时效过程中合金的力学性能 293

12.4.4 非等温时效与其它工艺的对比 294

12.5 组织与性能关系 296

12.6 非等温时效工艺存在的问题及发展方向 298

参考文献 299

第13章 应力—磁场复合真空热处理技术 301

13.1 概述 301

13.2 复合场热处理对马氏体择优取向热力学理论 302

13.2.1 应力真空热处理对马氏体择优取向热力学理论 302

13.2.2 磁场真空热处理马氏体择优取向热力学理论 304

13.2.3 应力—磁场复合真空热处理马氏体择优取向热力学理论 307

13.3 应力—磁场复合真空热处理晶化行为与晶粒尺寸控制 308

13.3.1 Ni-Mn-Ga系薄膜的晶化行为 308

13.3.2 应力—磁场复合真空热处理晶粒尺寸控制 311

13.4 应力—磁场复合真空热处理畴结构取向规律及机制 313

13.4.1 应力—磁场复合真空热处理工艺对薄膜微观组织结构的影响 313

13.4.2 应力—磁场复合作用下马氏体孪晶畴择优取向物理模型 320

13.5 应力—磁场复合真空热处理对磁感生应变特性的影响 323

参考文献 328

第14章 大面积强流脉冲电子束处理技术 330

14.1 概述 330

14.2 大面积均匀强流脉冲电子束的产生 330

14.3 强流脉冲电子束辐照温度场模拟 332

14.3.1 温度场模拟物理模型 332

14.3.2 差分法求解HCPEB加热温度场 333

14.3.3 有限元HCPEB温度场计算 334

14.4 强流脉冲电子束（HCPEB）处理技术的应用 336

14.4.1 HCPEB表面抛光与净化 336

14.4.2 HCPEB表面强化处理 340

14.4.3 HCPEB合金化与增材沉积 340

14.5 HCPEB辐照层组织演化 344

14.5.1 HCPEB合金化处理合金元素的分配 344

14.5.2 HCPEB辐照处理后重熔层晶粒形态 348

参考文献 349