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序 1

第1章 快速凝固时的热流 1

1.1 雾化金属法快速凝固时的热流 1

1.1.1 雾化法的热交换系数 1

1.1.2 超冷 2

1.1.3 影响快冷的因素 4

1.2 溅射激冷法快速凝固时的热流 7

1.2.1 溅射激冷法的冷却速度 7

1.2.2 溅射激冷法的能量和动量方程 10

1.2.3 温度的测量 15

1.3 激光束、电子束和离子束快速熔凝时的热流 16

1.3.1 激光上釉时的热流 16

1.3.2 各种因素对激光快冷的影响 19

1.3.3 激光束与电子束、离子束表面熔凝时的比较 21

1.4 过冷的作用 31

参考文献 37

2.1.1 纯组元的平衡条件 39

2.1 平衡条件下的溶质分配 39

第2章 溶质在凝固过程中的分配 39

2.1.2 二元合金的平衡条件 40

2.1.3 分配系数 44

2.2 亚稳态相平衡 47

2.3 快速凝固时的非平衡界面分配系数 48

2.3.1 亚稳固溶度 49

2.3.2 快冷时描述kˊ的模型 53

2.3.3 T0线 56

2.4 溶质在凝固过程中的分配 63

2.4.1 平衡态的凝固 64

2.4.2 无固相扩散的凝固 65

2.4.3 液相中有有限的扩散、无对流的凝固 66

2.4.4 区域熔化提纯 74

2.4.5 存在对流时的凝固 77

2.4.6 存在易挥发元素时的晶体生长 81

2.4.7 固体中有扩散时的凝固 83

2.5 非平衡凝固 84

2.6 Soret效应 86

2.7 存在很大过冷时的凝固 88

参考文献 90

第3章 固液界面稳定性 93

3.1 组成过冷理论 93

3.1.1 单相二元合金的判据 93

3.1.2 单相多元合金的判据 97

3.1.3 二元共晶合金的判据 98

3.1.4 多元共晶合金的判据 103

3.1.5 其他两相合金的判据 104

3.1.6 对流的影响 107

3.2 绝对稳定理论 109

3.2.1 界面曲率的作用 109

3.2.2 界面绝对稳定理论公式的要点 110

3.2.3 绝对稳定理论的应用 116

3.3 胞晶 122

3.3.1 胞晶组织 122

3.3.2 胞晶凝固时的溶质原子再分配 124

3.3.3 胞间距 130

3.3.4 有固相扩散时的胞晶凝固 132

3.4 枝晶 133

3.4.1 枝晶组织 133

3.4.2 枝晶的形成 135

3.4.3 枝晶臂间距 137

3.4.4 枝晶偏析 144

3.4.5 三元合金中的溶质原子再分配 152

3.4.6 等温界面下的枝晶生长 154

3.4.7 不等温界面下的枝晶生长 157

参考文献 171

第4章 快速凝固过程计算机模拟 175

4.1 模拟计算方法及分析技术 175

4.1.1 分子动力学方法（简称MD方法） 175

4.1.2 结构因子、双体分布函数与角分布函数 178

4.1.3 对分析技术（PA） 180

4.1.4 键取向序 182

4.2 纯金属的液态结构及快速凝固过程结构演化 183

4.2.1 用EAM势对金属Au和Ni在快速凝固过程中的计算模拟 183

4.2.2 用F-S形式的多体势对hcp型纯金属在快速凝固过程中的MD模拟 188

4.3 液态Cu-Ni合金的快速凝固模拟 196

4.3.1 Cu75Ni25合金的快速凝固模拟 198

4.3.2 Cu50Ni50合金的快速凝固模拟 202

4.3.3 Cu25Ni75合金的快速凝固模拟 206

4.4 金属间化合物Ni3Al快速凝固过程的分子动力学研究 210

4.4.1 冷却速率为RC1的凝固过程 211

4.4.2 冷却速率为RC2的凝固过程 221

4.4.3 冷却速率为RC3的凝固过程 224

4.4.4 冷却速率为RC4的凝固过程 227

参考文献 231

第5章 非晶态金属与合金材料制备 233

5.1 快速凝固法制备非晶合金 234

5.1.1 制备非晶合金的控制因素 234

5.1.2 非晶合金片材的制备 237

5.1.3 非晶合金丝材的制备 238

5.1.4 非晶合金带材的制备 244

5.2 机械合金化法制备非晶合金 256

5.2.1 机械合金化的基本原理和非晶合金形成机制 257

5.2.2 球磨条件对非晶合金形成的影响 269

5.2.3 机械合金化制备非晶合金的特色 274

5.3 电镀、化学镀法制备非晶合金 276

5.3.1 电镀（电沉积）法制备非晶合金 276

5.3.2 化学镀法制备非晶合金 281

5.3.3 脉冲电镀和化学镀制备非晶合金 285

5.4 高压下制备非晶金属与合金 287

5.4.1 静高压装置 287

5.4.2 压致固态非晶化 289

5.4.3 高压熔态淬火制备非晶合金 297

参考文献 301

第6章 微晶金属与合金材料制备 306

6.1 气体雾化法 306

6.1.1 超声气体雾化法的喷嘴 309

6.1.2 金属质量流率与气体质量流率 311

6.1.3 雾化介质选择 319

6.1.4 合金熔体处理的作用 320

6.1.5 电声换能器型超声雾化法 330

6.2.1 旋转盘和旋转杯法 333

6.2 离心雾化法 333

6.2.2 旋转电极雾化法 335

6.2.3 多极快冷法 337

6.3 单辊法和双辊法 341

6.3.1 熔液提取法 341

6.3.2 双辊法 343

6.4 喷射沉积法 345

6.4.1 喷射沉积的基本过程 346

6.4.2 喷射沉积工艺的应用 349

6.5 半固态铸造法 355

6.5.1 半固态铸造工艺简介 356

6.5.2 剪切冷却辊法（SCR工艺） 358

6.5.3 液相线铸造法 362

参考文献 367

第7章 纳米金属与合金材料制备 372

7.1 惰性气体冷凝法 372

7.1.1 惰性气体冷凝法设备和原理 372

7.1.2 惰性气体冷凝法制备纳米纯金属 373

7.1.3 惰性气体冷凝法制备纳米合金 378

7.1.4 惰性气体冷凝法制备纳米金属间化合物 380

7.2 非晶晶化法 384

7.2.1 Fe-B-Si非晶合金纳米晶化 386

7.2.2 电脉冲非晶晶化法 393

7.2.3 高压下非晶晶化 400

7.3 熔体急冷法 407

7.3.1 熔体急冷速度测定和控制 407

7.3.2 高压下熔态淬火制备纳米晶合金 409

7.4.1 机械球磨制备纳米纯金属 412

7.4 机械合金化法 412

7.4.2 机械合金化制备纳米晶合金 413

7.4.3 机械合金化制备纳米晶金属间化合物 416

7.4.4 机械合金化制备金属碳化物 422

7.5 激光法 426

7.5.1 激光法制备纳米金属粒子的方法 426

7.5.2 铁及铁基纳米微粒制备 429

7.6 纳米复合材料制备 439

7.6.1 高压下合成纳米复合材料 440

7.6.2 电弧等离子蒸发法制备纳米复合材料 449

7.7 几种有工业前景的方法 460

7.7.1 爆炸丝方法 460

7.7.2 电沉积法 461

7.7.3 大塑性变形法 463

7.7.4 表面纳米层制备（表面纳米化） 466

参考文献 470

8.1.1 制备高强度铝合金的工艺演变 475

8.1 快凝铝合金和镁合金 475

第8章 亚稳金属结构材料 475

8.1.2 快凝高硅铝合金 479

8.1.3 快凝Al-Li合金 495

8.1.4 非晶高强度铝合金 511

8.1.5 快凝镁合金 515

8.2 快凝高温合金 519

8.2.1 硼对快凝高温合金组织和性能的影响 520

8.2.2 激光表面快速熔凝工作原理及选择工艺参数准则 531

8.2.3 激光表面快速熔凝对高Mo、W含量铸造镍基合金显微组织的影响和消除高Al、Ti铸造镍基合金表面σ相 538

8.2.4 激光表面快速熔凝对GH220合金组织和热疲劳性能的影响 541

8.2.5 激光表面快速熔凝对René N4单晶显微组织的影响 547

8.2.6 快速冷却条件下MC型碳化物的形态选择规律及生长机制 561

8.2.7 激光表面快速熔凝的工艺因素对γˊ相形态、尺寸和分布的影响 568

8.2.8 快速凝固粉末冶金及喷射沉积制备高温合金 576

8.3 快凝钛合金 591

8.3.1 快凝常规钛合金和含类金属元素的钛合金 592

8.3.2 含稀土快凝钛合金 594

参考文献 601

第9章 亚稳金属催化材料 607

9.1 非晶合金催化材料 607

9.1.1 Ni-P系非晶合金催化材料 608

9.1.2 Ni-B系非晶合金催化材料 634

9.1.3 M-Zr（M=Ni,Fe,Cu,Pd,…）系非晶合金催化材料 641

9.1.4 Ni-Pd-Si非晶合金催化材料 646

9.1.5 非晶合金电极催化材料 653

9.2 微晶合金催化材料 657

9.2.1 熔体快淬单辊法制备Ni-Al-Cr-Fe急冷微晶合金催化材料 658

9.2.2 超声气体雾化法制备Ni50Al50急冷微晶合金催化材料 673

9.2.3 熔体快淬单辊法制备的合成氨催化材料 677

9.3 纳米金属催化材料 679

9.3.1 贵金属纳米催化材料 679

9.3.2 铁系纳米催化材料［76］ 680

9.3.3 Ni系纳米催化材料 682

9.3.4 铜系纳米催化材料 684

9.3.5 其他纳米催化材料 686

参考文献 687

10.1 合金贮氢的基本原理和发展过程 690

第10章 亚稳金属贮氢材料 690

10.1.1 合金贮氢的基本原理 691

10.1.2 具有实用价值的贮氢合金 694

10.2 非晶和微晶合金贮氢材料 696

10.2.1 非晶合金贮氢材料 696

10.2.2 微晶合金贮氢材料 705

10.3 纳米晶合金贮氢材料 710

10.3.1 机械合金化合成Mg2Ni纳米贮氢材料 711

10.3.2 机械合金化合成过饱和Ti的纳米晶FeTi贮氢材料 721

10.4.1 Mg-ZrFe1.4Cr0.6纳米复合贮氢材料 724

10.4 纳米复合贮氢材料 724

10.4.2 Mg-TiO2纳米复合贮氢材料 734

10.4.3 V-LaNi5纳米复合贮氢材料 739

10.4.4 Nb-LaNi5、TiFe-LaNi5复合贮氢材料制备及性能 747

10.5 贮氢材料的应用前景 749

参考文献 753

第11章 亚稳金属钎焊材料 758

11.1.1 Ni-Cr-Si-B系非晶钎料 760

11.1 镍基非晶钎焊材料 760

11.1.2 Ni-P系非晶钎料 770

11.1.3 Ni-Pd系非晶钎料 778

11.1.4 镍基非晶钎料的应用 779

11.2 铜基非晶钎料及含钛非晶钎料 782

11.2.1 Cu-Sn和Cu-P系非晶钎料 782

11.2.2 铜基非晶钎料的性质 783

11.2.3 含钛非晶钎料 786

11.3.1 Sn-Ag--Sb微晶钎料 792

11.3 快凝微晶钎料 792

11.3.2 Pb-Ag-Sn微晶钎料 797

11.3.3 Al-Si基微晶钎料 798

11.4 过渡液相连接及铁基非晶钎料 800

11.4.1 过渡液相连接 800

11.4.2 Fe78B13Si9合金与几种材料的润湿行为及等温凝固 803

11.4.3 铁基非晶钎料 815

11.5 非晶和微晶钎料在镍基单晶高温合金TLP连接中的应用 820

11.5.1 非晶和微晶钎料在高温合金TLP连接中应用概况 820

11.5.2 中间层合金的设计、制备及特点 822

11.5.3 使用非晶和微晶钎料的DD98单晶高温合金TLP连接 829

参考文献 851

第12章 亚稳金属涂层材料 855

12.1 非晶合金涂层 855

12.1.1 电沉积和化学沉积制备的非晶合金复合镀层 855

12.1.2 热喷涂非晶合金涂层 875

12.2 微晶合金涂层 876

12.2.1 Ni-Co-Cr-Al-Y微晶合金粉制备及其等离子涂层 876

12.2.2 微晶合金粉末钎焊涂层 881

12.2.3 雾化微晶合金喷射涂层 889

12.2.4 激光表面熔凝与激光重熔涂层 895

12.3 纳米晶合金涂层 906

12.3.1 溅射Ni3Al纳米晶涂层 906

12.3.2 溅射Ni-30Cr-12Al-0.3Y纳米晶涂层 910

12.3.3 两种高温合金溅射纳米晶涂层的高温氧化 923

参考文献 937

13.1 Nd-Fe-B永磁材料的发展及其结构特征 940

第13章 亚稳金属永磁材料 940

13.2 熔体快淬法制备Nd-Fe-B永磁材料 944

13.2.1 熔体快淬单辊法制备的Nd-Fe-B永磁材料 944

13.2.2 熔体快淬单辊法制备Nd2Fe14B/α-Fe及Nd2Fe14B/Fe3B型纳米复合永磁材料 950

13.2.3 快淬Nd-Fe-B的热处理 960

13.2.4 磁场热处理对纳米永磁材料结构与性能的影响 964

13.3 超声气体雾化法制备Nd-Fe-B永磁材料 971

13.3.1 超声气体雾化法制备Nd13Fe80B7永磁材料 971

13.3.2 超声气体雾化法制备Nd4Fe82B14复合永磁材料 978

13.3.3 关于雾化法制备Nd-Fe-B永磁材料可行性的几点讨论 983

13.4 氢处理法制备Nd-Fe-B永磁材料 985

13.4.1 HD法制备Nd-Fe-B永磁材料 985

13.4.2 HDDR法制备Nd-Fe-B永磁材料 988

13.5 机械合金化法制备Nd-Fe-B永磁材料 1005

13.6 钕铁硼黏结永磁材料 1016

13.6.1 快淬法Nd-Fe-B磁粉制备的黏结永磁材料 1019

13.6.2 HDDR法Nd-Fe-B磁粉制备的黏结永磁材料 1023

参考文献 1027

第14章 大块非晶合金材料 1032

14.1 大块非晶合金形成能力 1033

14.1.1 非晶合金形成能力的评估 1034

14.1.2 约化非晶形成厚度 1035

14.2 大块非晶合金制备 1041

14.2.1 合金熔体铸造法 1042

14.2.2 非晶合金粉末（颗粒）固结法 1047

14.3 几种大块非晶合金 1062

14.3.1 Zr基大块非晶合金 1062

14.3.2 Mg基大块非晶合金 1081

14.3.3 Nd基大块非晶合金 1086

14.4 大块非晶合金性质和应用 1095

14.4.1 大块非晶合金的性质 1095

14.4.2 大块非晶合金的应用 1098

参考文献 1101

第15章 非晶合金基复合材料 1106

15.1 金属／非晶合金基复合材料 1106

15.1.1 W与Zr基合金的润湿行为 1106

15.1.2 渗流铸造法制备Zr55Al10Ni5Cu30大块非晶复合材料 1111

15.1.3 W丝增强Zr-Al-Ni-Cu-Si大块非晶复合材料的力学性能 1117

15.1.4 W丝／Zr-Ti-Ni-Cu-Be非晶复合材料冲击性能 1127

15.2 陶瓷／非晶合金基复合材料 1136

15.2.1 Zr55Al10Ni5Cu30与ZrO2的润湿行为 1137

15.2.2 Zr55Al10Ni5Cu30与Al2O3的润湿行为及界面相互作用 1142

15.2.3 熔体混炼法制备的大块非晶SiC颗粒复合材料 1147

15.2.4 机械合金化法制备的氮化物增强非晶合金基复合材料 1158

参考文献 1178

致谢 1181