第1章 电磁场基础知识 1
1.1 物质的磁性起源 1
1.1.1 原子核磁矩 2
1.1.2 电子自旋磁矩和轨道磁矩 3
1.2 磁场相关的概念 6
1.2.1 磁场强度 6
1.2.2 磁化强度 6
1.2.3 磁化率 7
1.2.4 磁感应强度 10
1.2.5 磁导率 10
1.2.6 磁偶极子 12
1.3 物质磁性的分类 13
1.3.1 抗磁性和抗磁性物质 13
1.3.2 顺磁性和顺磁性物质 14
1.3.3 铁磁性和铁磁性物质 17
1.3.4 反铁磁性物质 18
1.3.5 亚铁磁性物质 18
1.3.6 超顺磁性物质 19
1.3.7 磁性材料 19
1.4 电磁场的产生 20
1.4.1 电与磁的关系 20
1.4.2 磁体及磁场发生设备 22
1.5 电磁技术的应用 24
第2章 电磁场类型和功能 28
2.1 静磁场 29
2.1.1 静磁场特征 29
2.1.2 静磁场功能 30
2.2 直流磁场 31
2.2.1 直流磁场特征 31
2.2.2 直流磁场功能 32
2.3 交变磁场 32
2.3.1 交变磁场特征 32
2.3.2 交变磁场功能 32
2.4 旋转磁场 33
2.5 行波磁场 34
2.5.1 行波磁场特征 34
2.5.2 行波磁场功能 35
2.6 脉冲磁场 37
2.6.1 脉冲磁场特征 37
2.6.2 脉冲磁场功能 38
2.7 移动磁场 38
2.7.1 移动磁场特征 38
2.7.2 移动磁场功能 39
2.8 调幅磁场 40
2.8.1 调幅磁场特征 40
2.8.2 调幅磁场功能 41
2.9 组合磁场 42
2.10 强磁场 43
2.10.1 稳态强磁场 44
2.10.2 脉冲强磁场 45
2.11 本章小结 49
第3章 电磁场效应及其应用 50
3.1 电磁场力效应 50
3.1.1 电磁力 50
3.1.2 电磁力的方向 51
3.1.3 电磁力的定量表征 52
3.2 电磁场热效应 56
3.2.1 电磁感应原理 56
3.2.2 电磁感应效应在材料制备中的应用 65
3.3 磁场其他效应 69
3.3.1 磁化学效应 69
3.3.2 磁致塑性效应 69
3.3.3 塞曼效应 69
3.3.4 磁致伸缩效应 70
3.3.5 磁共振 71
3.3.6 磁电阻效应 72
3.3.7 磁弹性效应 72
3.3.8 磁光效应 72
3.3.9 磁卡效应 72
3.3.10 磁生物效应 72
第4章 电磁场在复合材料制备中的应用 74
4.1 引言 74
4.2 颗粒增强铝基复合材料的合成机制 74
4.2.1 复合材料的合成过程 74
4.2.2 复合材料的凝固组织 75
4.2.3 复合材料的合成机制 77
4.3 电磁搅拌法合成铝基复合材料 79
4.3.1 电磁搅拌设备 79
4.3.2 电磁搅拌器中磁感应强度和电磁力分布 81
4.3.3 电磁搅拌条件下反应物粒子进入熔体的条件 83
4.3.4 电磁搅拌法合成复合材料的凝固组织 85
4.3.5 电磁场对原位合成过程的作用机制 87
4.3.6 强搅拌离心力下颗粒分布的梯度效应 90
4.4 高频正弦调制磁场下合成复合材料 93
4.4.1 高频调制磁场设备 93
4.4.2 高频调制磁场内磁感应强度分布规律 95
4.4.3 高频正弦调制磁合成复合材料的凝固组织 98
4.5 电磁场对原位反应热力学条件的作用机制 100
4.5.1 磁场对反应体系熵的影响 100
4.5.2 磁场对反应体系能量状态的影响 102
4.5.3 电磁场对复合材料原位合成过程的影响 103
4.6 本章小结 105
第5章 电磁场在熔体制备和凝固中的应用 106
5.1 电磁场在熔体制备中的应用 107
5.1.1 电磁场在合金熔炼时的作用 107
5.1.2 电磁场的熔体净化作用 108
5.2 电磁搅拌下熔体凝固 112
5.2.1 电磁搅拌器类型 112
5.2.2 电磁搅拌在凝固过程中的应用和效果 113
5.2.3 电磁搅拌下复合材料的凝固组织 116
5.3 静磁场下熔体凝固 121
5.4 直流磁场下熔体凝固 122
5.5 脉冲磁场下熔体凝固 123
5.6 软接触电磁连铸 123
5.6.1 软接触概念 123
5.6.2 软接触过程的力分析 124
5.6.3 软接触技术的应用 126
5.7 电磁铸造 127
5.7.1 电磁铸造原理 127
5.7.2 电磁铸造过程受力分析 128
5.7.3 电磁铸造的应用 130
5.8 电磁离心铸造 131
5.8.1 电磁离心铸造原理 131
5.8.2 电磁离心铸造应用 132
5.9 电磁制动 133
5.9.1 电磁制动原理 133
5.9.2 电磁制动的应用 134
5.10 电磁振荡 136
5.10.1 电磁振荡原理 136
5.10.2 电磁振荡的应用 138
5.11 本章小结 138
第6章 电磁场在相变和晶体生长中的应用 140
6.1 电磁场处理材料时的相变条件 140
6.1.1 磁场处理铁磁性物质时的热力学 141
6.1.2 磁场处理弱磁性物质时的热力学 144
6.2 磁场处理铁磁性物质时的相变 146
6.2.1 磁场对相变温度的影响 146
6.2.2 磁场对相变产物尺寸的影响 147
6.2.3 磁场对相变产物数量的影响 149
6.2.4 磁场对相变速率的影响 150
6.2.5 磁场对相变产物种类和形貌的影响 150
6.3 磁场对非铁磁性物质相变的影响 151
6.3.1 磁场处理铝合金时的相变 151
6.3.2 磁场处理钛合金时的相变 151
6.3.3 磁场处理镁合金时的相变 153
6.4 磁场处理后的材料性能 155
6.4.1 磁场处理后铁磁材料的性能 155
6.4.2 磁场处理后非铁磁材料的性能 155
6.5 本章小结 159
第7章 强磁场在材料制备和加工中的应用 160
7.1 强磁场的特征 160
7.1.1 超强磁场特征 160
7.1.2 脉冲强磁场特征 161
7.2 强磁场效应 162
7.2.1 磁化效应 162
7.2.2 强磁场中材料磁化的热力学分析 162
7.2.3 强磁场综合力效应 164
7.2.4 强磁场能量效应 165
7.2.5 强磁场诱导织构组织 166
7.2.6 强磁场诱导组装 167
7.3 强磁场下材料制备和加工技术 167
7.3.1 强磁场下金属凝固 168
7.3.2 悬浮熔炼 171
7.3.3 促进化学反应 171
7.3.4 磁场对分子取向的影响 173
7.3.5 磁场对材料内部残余应力的影响 174
7.3.6 强磁场在功能材料制备中的应用 179
7.3.7 强磁场下粒子自组装和有序结构材料制备 180
7.3.8 强磁场在物理化学领域的应用 185
7.4 强磁场发展前景 186
第8章 磁场对固体材料塑性的影响 188
8.1 磁场与材料塑性间的关系 189
8.2 强磁场下位错行为特征 192
8.2.1 强磁场处理铝基复合材料中的位错行为 192
8.2.2 强磁场处理镁合金中的位错行为 197
8.2.3 强磁场处理钛合金中的位错行为 199
8.3 磁致塑性效应的影响因素 202
8.3.1 磁场施加方式对位错行为的影响 202
8.3.2 热量与位错行为的关系 203
8.3.3 时间与位错行为的关系 203
8.3.4 掺杂元素与位错行为的关系 203
8.3.5 样品处理状态与位错行为的关系 204
8.3.6 应力场对磁致塑性效应的影响 204
8.4 磁致塑性效应机制分析 206
8.4.1 位错芯结构 206
8.4.2 缺陷动力学 207
8.4.3 位错滑移机制 207
8.4.4 磁场作用下的自由基对理论 209
8.4.5 将晶体塑性流动视作化学反应过程 213
8.4.6 磁场对材料内部能量状态的影响 216
8.5 本章小结 218
参考文献 219