金属半固态成形理论与技术

daivdmmdragon · 发表于 2012-8-8 21:40:12

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金属半固态成形理论与技术

编辑推荐语    本书针对金属半固态成形技术的发展历史与现状，较全面地总结与评述了国内外该技术的理论研究与工业应用进展状况，重点介绍了金属半固态成形的基础理论、制备原理与工艺、组织形成机理、过程数值模拟与前景展望等内容。
内容提要    金属半固态成形技术被誉为“21世纪最有发展前景的绿色工业技术”，标志着人类对金属材料行为的认识发展到了一个新的阶段。它具有流程短、近终形生产、产品组织性能优良、工模具寿命明显延长等特点，受到世界各国的高度重视。本书针对金属半固态成形技术的发展历史与现状，较全面地总结与评述了国内外该技术的理论研究与工业应用进展状况，重点介绍了金属半固态成形的基础理论、制备原理与工艺、组织形成机理、过程数值模拟与前景展望等内容。本书可供从事金属材料加工领域工作的科研人员以及相关工程技术人员阅读，也可作为大专院校及研究机构的研究生和高年级学生的教学参考书。
作者简介    东北大学一级副教授，研究生导师。1975年6月生于山东莒县，分別于1998年、2000年、2003年获东北大学学士学位、硕士学位、博士学位，2003年在韩国浦项工业大学(POSTECH)材料系及RIST研究所做博士后研究，2004年4月被东北大学人才引进。主要从事金属半固态成形、超细晶金属材料的研究，参加了连续铸挤、细化剂等研究。作为项目负责人承担了辽宁省自然科学基金项目1项，作为主要参加人参加国家自然科学基金项目l项，参加“973”子项目、辽宁省国际合作项目、韩国重点联合研究项目各l项，企业课题多项。曾获奖励多项。以第一作者发表论文30篇，有14篇被SCI和EI收录。参加翻译出版译著l部。马伟民沈阳大学机械工程学院材料系教授，硕士生导师，东北大学博士研究生(兼职)副导师。1956年9月生于吉林长春，分别于1982年、2005年获东北工学院学士学位、东北大学博士学位。1998年首批入选沈阳市第l层次“百千万人才工程”。现为辽宁省力学学会理事。主要从事金属成形工艺、结构及功能陶瓷复合材料制备与应用的研究。作为项目负责人承担了辽宁省自然科学基金项目、辽宁省教育厅攻关计划项目等8项，获国家发明专利l项。其中辽宁省基金项目“Fe2Al5金属薄膜的制备及其性能与组织结构的研究”1998年作为第一完成人获辽宁省科技进步奖三等奖，项目工艺应用于上海宝钢集团镀锌板厂。主讲“有色金属材料与合金”、“金属工艺学”、“陶瓷复合材料制备技术”等课程。以第一作者发表论文20余篇，有lO篇被SCI和EI收录。出版教材3部。
目录 1  概述 (1)
  1.1  金属半固态成形的概念 (1)
  1.2  金属半固态成形的基本工艺路线 (2)
1.2.1  流变成形 (2)
1.2.2  触变成形 (3)
  1.3  金属半固态成形的优缺点 (4)
  1.4  金属半固态成形技术的发展历史 (8)
  1.5  金属半固态成形对金属成形技术进步的意义 (11)
  1.6  金属半固态成形技术的适用范围  (14)
2  金属半固态成形基础 (15)
  2.1  液态金属的结构与性质 (15)
2.1.1  液态金属的结构理论 (15)
2.1.2  液态金属的结构特点 (17)
2.1.3  液态金属的性质 (19)
  2.2  液态金属的凝固 (30)
2.2.1  液态金属凝固的热力学条件 (30)
2.2.2  液态金属凝固的动力学条件 (31)
2.2.3  液一固界面的结构与行为 (36)
2.2.4  液一固界面前沿液体中的温度梯度与晶体形态 (38)
2.2.5  凝固过程中液一固界面形态的稳定性判据 (39)
  2.3  半固态区金属的行为 (43)
2.3.1  基本概念 (43)
2.3.2  金属凝固过程中半固态区的行为 (44)
2.3.3  搅拌、振动、剪切作用下半固态区金属的凝固行为 (51)
  2.4  半固态金属固相率的测算 (57)
3  半固态金属材料的制备原理与方法 (65)
  3.1  外场作用下枝晶破碎球化技术 (65)
3.1.1  单辊剪切冷却技术 (66)
3.1.2  倾斜式冷却剪切技术 (83)
3.1.3  机械搅拌技术 (96)
3.1.4  电磁搅拌技术 (100)
3.1.5  喷射沉积技术 (116)
3.1.6  紊流效应技术 (120)
3.1.7  超声波振动技术 (120)
3.1.8  应变诱导熔体活化技术 (121)
3.1.9  其他技术 (122)
  3.2  合金内部物理化学作用下的枝晶抑制生长技术 (123)
3.2.1  细化剂技术 (123)
3.2.2  等温处理技术 (124)
3.2.3  低温液相线铸造技术 (125)
3.2.4  粉末冶金技术 (125)
4  半固态金属组织的形成机理 (126)
  4.1  经典的半固态组织形成机理：枝晶破碎-磨圆、熟化-球化机制 (126)
4.1.1  枝晶臂机械剪切断裂机制 (127)
4.1.2  枝晶臂塑性弯曲诱导晶界上的液相浸润机制 (128)
4.1.3  枝晶生长熟化过程引起的枝晶根部熔断机制 (132)
  4.2  熔体整体爆发形核与枝晶抑制生长机制 (134)
  4.3  半固态温度条件下热作用球化机制 (138)
  4.4  单辊剪切冷却技术条件下的组织形成机理 (139)
4.4.1  形核与凝卧过程 (144)
4.4.2  自由晶形成机理 (145)
4.4.3  自由晶球化机理 (147)
5  半固态金属的性能 (150)
  5.1  半固态金属的流变性能 (150)
5.1.1  半固态金属流变性能的研究方法 (151)
5.1.2  半固态金属的流变行为 (157)
  5.2  半固态金属的塑性 (172)
5.2.1  半固态铝合金的塑性 (173)
5.2.2  半固态二元铝合金的塑性 (178)
5.2.3  半固态三元铝合金的塑性 (179)
6  半固态金属坯料的二次加热 (183)
  6.1  二次加热的工艺特点 (183)
  6.2  二次加热装置 {183)
  6.3  二次加热控制技术 (186)
6.3.1  分步控制法 (187)
6.3.2  感应线圈输入能量控制法 (188)
6.3.3  感应线圈涡电流法 (188)
  6.4  二次加热实例 (189)
  6.5  二次加热应注意的问题 (195)
  6.6  二次加热过程的模拟 (197)
7  金属半固态成形工艺 (200)
  7.1  触变成形 (200)
7.1.1  触变压铸成形 (200)
7.1.2  触变锻造成形 (213)
7.1.3  触变射铸咸形 (215)
  7.2  流变成形 (217)
7.2.1  单螺旋机械搅拌式流变成形 (217)
7.2.2  双螺旋机械搅拌式流变成形 (221)
7.2.3  低过热度倾斜板浇注式流变成形 (223)
7.2.4  低过热度浇注和弱机械搅拌式流变成形 (225)
7.2.5  流变轧制成形 (227)
7.2.6  半固态连续挤压扩展成形 (232)
8  金属半固态成形过程的数值模拟 (238)
  8.1  金属半固态成形行为的数学模型 (239)
8.1.1  稳态流变行为的数学模型 (239)
8.1.2  非稳态流变行为的数学模型 (242)
8.1.3  触变行为的数学模型 (243)
  8.2  金属半固态成形过程的数值模拟方法 (246)
8.2.1  有限差分法 (246)
8.2.2  有限元法 (246)
8.2.3  拉格朗日法 (247)
8.2.4  欧拉法 (247)
  8.3  金属半固态成形过程数值模拟实例 (248)
8.3.1  半固态金属浆料制备过程的模拟实例 (248)
8.3.2  坯料二次加热过程的数值模拟实例 (251)
8.3.3  半固态金属成形过程的数值模拟实例 (254)
9  金属半固态成形技术的应用现状与前景展望 (264)

  9.1  应用现状 (264)
  9.2  问题与对策 (266)
9.2.1  半固态材料的制备与成形过程的理论模型 (267)
9.2.2  低能耗、低成本的近终形成形新技术 (268)
9.2.3  制备高熔点半固态材料的新技术 (270)
9.2.4  适于半固态成形的新型合金与成分设计 (272)
  9.3  应用前景展望 (279)
参考文献 (283)

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