非平衡凝固理论与技术PDF电子书下载

第1章 非平衡凝固过程与凝固组织 1

1. 1非平衡凝固过程 1

1. 1. 1凝固的基本概念 1

1. 1. 2平衡态和非平衡态 1

1.2非平衡凝固组织形成条件 2

1. 3典型的非平衡凝固组织 5

1.3.1连续铸锭组织 5

1.3.2定向凝固组织 6

1.3.3对流对凝固组织的影响 7

思考题 9

第2章 过冷熔体凝固的基本理论 10

2. 1凝固过程中数学物理模型的建立 10

2.1.1在相体积内的控制方程 10

2.1.2界面条件 12

2.2在过冷熔体中的晶核成长 13

2.2. 1问题的渐近解 14

2.2.2关于时间的内解 16

2.3过冷熔体中球晶生长的界面稳定性 17

2. 3. 1基态解 18

2. 3.2球晶界面的形态稳定性 20

2.4对流对于过冷熔体球晶生长的影响 24

思考题 31

第3章 定向凝固的基本理论 32

3. 1一维凝固过程的相似性解 32

3.1.1物理模型的建立 32

3.1.2模型的相似性解 33

3.2一维凝固过程的非相似性解 35

3.2. 1时间意义上的内解 35

3.2.2时间意义上的外解 37

3. 3平界面稳定性理论：M-S理论 38

3.3.1纯熔体凝固的稳定性分析 38

3.3.2.元合金定向凝固的稳定性分析 41

3.4非稳态情形下平界面的稳定性分析 44

思考题 47

第4章 过冷熔体中自由枝晶生长理论 49

4. 1枝晶生长的Ivantsov解 49

4.1.1物理模型 49

4. 1.2模型求解 50

4.1.3枝晶尖端半径与生长速度的不确定性 51

4.2临界稳定性理论 52

4.2. 1物理模型及二维界面运动方程 52

4. 2.2稳定性分析及稳定性标准 55

4. 3微观可解性理论 58

4.3. 1物理模型 58

4.3.2模型求解与分析 58

4.4界面波理论 61

4. 4. 1枝晶生长的基态解和扰动态 63

4.4.2扰动态解在外部区域的渐近展开式 65

4. 4. 3零级近似解 67

4.4.4一级近似解 69

4.4. 5外解中的奇点ξc的特性与Stokes现象 72

4.4.6解在奇点ξ=ξc附近内部区域的渐近展开式 73

思考题 75

第5章 快速凝固理论与技术 76

5. 1快速凝固热力学 76

5.1.1凝固热力学模式 76

5.1.2亚稳平衡相图 77

5.1.3 T0线 78

5.1.4非平衡溶质分配系数 80

5.2快速凝固动力学 81

5. 2. 1形核动力学 81

5. 2. 2相选择动力学 82

5.2.3界面稳定性 84

5. 2. 4快速生长时的带状组织 86

5. 3快速凝固技术 88

5. 3. 1快速凝固技术的原理及分类 88

5. 3. 2急冷凝固技术 89

5.3.3大过冷凝固技术 97

思考题 98

第6章 非晶形成的物理基础 99

6. 1非晶形成的热力学基础 101

6. 2非晶形成的动力学基础 104

6.3非晶的形成能力 106

6. 4非晶的晶化动力学 110

6. 5非晶金属材料制备技术及其应用 113

6. 5. 1非晶金属材料的制备技术 113

6. 5.2非晶态合金的性能 117

6. 5. 3非晶金属材料在工程中的应用 119

思考题 121

第7章 非平衡凝固组织的模拟及相场理论 122

7. 1非平衡凝固组织模拟的数学物理模型 122

7.1.1凝固过程中的过冷现象 122

7.1.2形核模型 125

7. 1. 3生长模型 128

7. 2非平衡凝固组织模拟的方法 134

7. 2. 1确定性模拟方法（DeterministicModeling） 134

7. 2. 2 Monte Carlo方法 139

7. 2. 3 Cellular Automata方法 141

7. 3相场理论简介 144

7. 3. 1相场变量 144

7.3. 2纯物质的相场方程 144

7. 3. 3合金的三维相场模型 146

7.4相场理论在组织模拟中的应用 147

7.4. 1溶质陷落 147

7.4.2枝晶生长 148

7.4.3等轴枝晶结构的形成与枝晶侧臂的搭桥 151

7.4. 4柱状晶的竞争生长与枝晶破断 152

7.4. 5共晶集群结构的形成 153

7. 4. 6微观组织的粗化 153

思考题 154

第8章 非平衡凝固技术与新型材料 155

8. 1连续铸造技术 155

8.1.1连续铸造技术概述 155

8.1.2连续铸钢 156

8.1.3薄板坯连铸技术 159

8. 1.4 OCC技术 165

8. 2定向凝固技术 168

8. 2. 1发热剂法（EP法） 169

8.2.2功率降低法（PD法） 169

8. 2. 3高速凝固法（HRS法） 170

8.2.4液态金属冷却法（LMC法） 170

8. 2. 5区域熔化液态金属冷却法（ZMLMC法） 170

8. 2.6深过冷定向凝固（DUDS） 171

8. 2. 7电磁约束成形定向凝固技术（DSEMS） 172

8.2.8激光超高温度梯度快速定向凝固 172

8. 2.9单晶制备技术 172

8.3半固态铸造技术 180

8.3.1半固态铸造的工艺原理和适用范围 181

8. 3.2半固态铸造的特点 181

8.3.3半固态合金组织 182

8.3.4半固态合金的流变性能 182

8.3.5半固态合金浆料的制备 183

8.3.6半固态铸造方法 185

8. 3. 7半固态加工技术的应用 187

8.4准晶材料 190

8. 4. 1准晶概述 190

8.4. 2准晶材料制备技术 191

8. 4.3准晶材料的性能 192

8.4. 4准晶材料的应用 194

8. 5微晶材料 195

8.5.1微晶合金的制备技术 195

8. 5. 2微晶合金的特点 196

8. 6金属纳米材料制备技术 197

8. 6. 1高压淬火法 198

8.6. 2深过冷熔体结晶法 198

8.6.3非晶晶化法制备金属纳米结构材料 199

8. 6.4纳米材料的特性 200

8. 6. 5金属纳米材料的应用 202

思考题 203

参考文献 204