金屬液態成型原理（簡體書）

《金屬液態成型原理》闡述金屬液態成型工藝過程的相關基本原理及規律。除緒論外，全書分為6章：第1章液態金屬的結構與性質，主要闡述液態金屬的結構特點、液態金屬的黏度、表面張力以及遺傳性等性質，半固態金屬的特性等；第2章液態金屬的流動與傳熱，討論了金屬在液態成型過程中溫度場、流場的基本原理，以及金屬及合金的充型能力；第3章液態金屬的結晶，闡述液態金屬結晶的熱力學條件、液態金屬形核的特點，金屬結晶過程固液界面的特征及其模型理論；第4章單相合金的結晶，則著重討論了溶質再分配理論、成分過冷理論等經典凝固理論及其對單相合金結晶的影響；第5章多相合金的結晶，分別闡述了共晶合金、偏晶合金、包晶合金及金屬基復合材料的結晶特點，重點是共晶合金的特點、分類及凝固特征；第6章宏觀凝固組織的形成與控制，主要介紹了凝固宏觀組織的特點、晶粒游離理論、獲得細化等軸晶組織的工藝原理，偏析、氣孔、夾雜、縮松等凝固缺陷的形成機理及控制途徑。同時，還有附錄高斯誤差函數表。
《金屬液態成型原理》可作為普通高等學校材料成型及控制專業或相關專業本科生教材，也可作為材料加工專業研究生的參考用書，同時也可供有關工程技術人員參考。

《金屬液態成型原理》主要介紹液態金屬的結構與性質，液態金屬的流動與傳熱，液態金屬的結晶，單相合金的凝固，多相合金的凝固，凝固宏觀組織的形成與控制，特殊條件下的凝固等內容，可供材料專業的本科生和研究生作為教材，也可供相關行業從業人員作為參考書。
精選內容：闡述液態成型的基本理論和規律、啟迪思維：導入案例閱讀材料有效輔助教學、突出應用：傳統內容對接新材料合成及制備。
編寫體例新穎借鑒優秀教材特別是國外精品教材的寫作思路和方法，圖文并茂，活潑新穎。書中設置導入案例、閱讀材料和應用案例等多種模塊，并配備大量實物圖和實景圖，并輔以示意圖進行介紹，增強教材的可讀性，激發學生的學習興趣。
知識內容新穎充分反映學科新理論、新技術、新材料和新工藝，體現最新教學改革成果，并將學科發展趨勢和前沿研究內容以閱讀材料的方式介紹給學生，增強教材內容的延展性，有效拓展學生的知識面。
知識體系實用以學生就業所需專業知識和操作技能為著眼點，著重講解應用型人才培養所需的技能。理論講解簡單實用，重視實踐環節，強化實際操作訓練，培養學生的職業意識和職業能力。讓學生學而有用，學而能用。
內容編排實用以學生為本，緊緊抓住學生專業學習的動力點，并充分考慮學生的認知過程，結合不同的工程實例深入淺出地進行講解，案例分析和習題設置注重啟發性，強調鍛煉學生的思維能力和運用知識解決問題的能力。

緒論
0.1 液態成型的發展歷史
0.2 液態成型理論體系
0.2.1 液態成型理論的研究對象及研究方法
0.2.2 凝固理論
0.2.3 液態成型理論的發展趨勢
0.3 本課程的任務和要求
0.3.1 課程目標
0.3.2 課程要求
0.3.3 本課程與其他專業課程的聯系
第1章 液態金屬的結構與性質
1.1 液態金屬的結構
1.1.1 液態金屬結構的研究方法
1.1.2 液態金屬結構模型
1.2 液態金屬的性質
1.2.1 黏度
1.2.2 表面張力
1.3 遺傳性
1.3.1 金屬遺傳性
1.3.2 金屬遺傳機制
1.3.3 遺傳性的影響因素
1.4 半固態金屬的流變性
1.4.1 半固態鑄造
1.4.2 半固態金屬的流變性
思考題

第2章 液態金屬的流動與傳熱
2.1 液態成型過程的傳熱
2.1.1 導熱的基本方程及求解
2.1.2 溫度場的數值計算
2.1.3 不同界面熱阻條件下溫度場的特點
2.1.4 動態凝固曲線
2.1.5 金屬的凝固特性
2.1.6 凝固時間
2.2 液態金屬的充型能力
2.2.1 充型能力的基本概念與流動性的測定
2.2.2 液態金屬停止流動的機理
2.2.3 液態充型能力的理論計算
2.2.4 影響充型能力的因素
2.3 液態成型中金屬的流動
2.3.1 浮力流
2.3.2 枝晶間液體的流動
2.3.3 界面張力引起的流動
思考題

第3章 液態金屬的結晶
3.1 液態金屬結晶的熱力學條件和結晶過程
3.1.1 液態金屬結晶的熱力學條件
3.1.2 液態金屬的結晶過程
3.2 液態金屬的形核
3.2.1 均質形核
3.2.2 非均質形核
3.3 晶體的生長
3.3.1 晶體生長中固-液界面處的原子遷移
3.3.2 固-液界面的微觀結構
3.3.3 界面的生長方式和生長速度
思考題

第4章 單相合金的結晶
4.1 凝固過程的溶質再分配理論
4.1.1 擴散定律
4.1.2 溶質再分配現象的產生及平衡分配系數
4.1.3 平衡結晶時的溶質再分配
4.1.4 非平衡結晶時溶質再分配
4.2 成分過冷
4.2.1 成分過冷的產生
4.2.2 熱過冷對純金屬結晶過程的影響
4.2.3 成分過冷對單相合金結昆過程的影響
4.3 其他界面穩定性理論介紹
4.3.1 M-S理論的模型
4.3.2 M-S理論界面穩定性判據
4.3.3 M-S理論界面穩定性的分析
思考題

第5章 多相合金的結晶
5.1 共晶合金的結晶
5.1.1 共晶合金結晶的特點及分類
5.1.2 共晶合金的結晶方式
5.1.3 規則共晶合金的結晶
5.1.4 非規則共晶合金的結晶
5.2 偏晶與包晶合金的結晶
5.2.1 包晶合金的結晶
5.2.2 偏晶合金的凝固
5.3 金屬基復合材料的凝固
5.3.1 纖維增強復合材料的凝固
5.3.2 顆粒增強復合材料的凝固
思考題

第6章 宏觀凝固組織的形成與控制
6.1 宏觀凝固組織的形成理論
6.1.1 宏觀凝固組織的特點
6.1.2 晶粒游離理論
6.2 等軸晶組織的獲得及細化
6.2.1 合理控制熱學條件
6.2.2 孕育處理
6.2.3 動態晶粒細化
6.3 凝固缺陷的形成機理及控制
6.3.1 偏析的形成及控制
6.3.2 氣孔的形成及控制
6.3.3 夾雜物的形成及控制
6.3.4 縮松與縮孔
6.3.5 應力
6.3.6 變形與裂紋
思考題
附錄 高斯誤差函數表
參考文獻

在工藝方案設計方面，其次可結合冒口、補貼和冷鐵等工藝措施的應用。冒口補貼和冷鐵的使用，是防止縮孔和縮松最有效的工藝措施。冒口一般應設置在鑄件厚壁或熱節部位。冒口的大小應保證鑄件被補縮部位最後凝固，并提供足夠的金屬液用于補縮需要，同時冒口與被補縮部位之間必須有補縮通道。補貼和冷鐵通常是配合冒口設置使用的，可以造成人為的補縮通道及末端區，延長冒口的有效補縮距離。此外，冷鐵還可以加速鑄鐵壁局部熱節的冷卻，實現同時凝固原則。
在澆注條件控制上，一方面可以對澆注溫度和澆注速度進行調整，以加強順序凝固或同時凝固。采用高的澆注溫度緩慢地澆注，能增加鑄件縱向溫差，有利于順序凝固原則。通過多個內澆道低溫快澆，則減小縱向溫差，有利于同時凝固原則。鑄件工藝方案中，澆注位置設置方式有：頂注式、底注式、中注式（分型面處），澆注位置不同，溫度分布不同，補縮效果也不一樣。一般情況下，冒口在頂部的頂注式，適合采用高溫慢澆工藝，加強順序凝固。對底注式澆注系統，采用低溫快澆和補澆冒口的方法，可以減小鑄件的逆向溫差，實現順序凝固。冒口設在分型面上，液態金屬通過冒口引入內澆道，采用高溫慢澆，有利于補縮。
另一方面，采用諸如加壓補縮等工藝，可防止顯微縮松的產生。加壓補縮是指將鑄件放在具有較高壓力的裝置中，使其在較高壓力下凝固，通過外壓來消除顯微縮松，獲得致密鑄件。與前所述，顯微縮松產生在枝晶間和分枝之間，孔洞細小彎曲，且彌散分布于整個鑄件斷面上。一般的工藝措施難以消除。