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1凝固基本理论 1

1.1凝固热力学 1

1.1.1相变驱动力 1

1.1.2溶质平衡分配系数 2

1.2均质形核 3

1.2.1形核功及临界半径 3

1.2.2形核率 4

1.3非均质形核 6

1.3.1形核功及形核速率 6

1.3.2形核剂的条件 7

1.3.3形核的影响因素与形核控制 7

1.4晶体长大 9

1.4.1连续长大 9

1.4.2二维晶核台阶长大 10

1.4.3螺型位错长大 11

参考文献 12

2定向凝固的理论基础 13

2.1凝固过程中溶质的分布基本规律 13

2.1.1绝对平衡凝固条件下的溶质再分布 13

2.1.2液相中完全混合的溶质再分布 14

2.1.3液相中只有扩散的溶质再分布 15

2.2固液界面形态选择 18

2.2.1成分过冷理论 18

2.2.2界面稳定性动力学理论 20

2.3共晶合金的定向凝固 23

2.3.1片状共晶凝固前沿溶质再分配 24

2.3.2共晶前沿的过冷度与片层间距的关系 26

2.3.3片层共晶和棒状共晶的形成条件 28

2.3.4共晶共生生长的形态稳定性 29

2.3.5温度对组织稳定性影响 31

2.3.6共晶组织的失稳形式 31

2.4包晶合金的定向凝固 33

2.4.1包晶共生生长的成分选择 34

2.4.2定向凝固包晶合金中带状生长 38

2.4.3定向凝固包晶合金中共生生长 39

2.4.4定向凝固包晶合金的相与组织选择 41

参考文献 47

3定向凝固技术 49

3.1传统定向凝固技术 49

3.1.1发热剂法 49

3.1.2功率降低法 49

3.1.3高速凝固法 50

3.1.4液态金属冷却法 51

3.1.5流态床冷却法 52

3.1.6单晶制备 53

3.2新型的定向凝固技术 54

3.2.1区域熔化液态金属冷却法 54

3.2.2深过冷定向凝固 55

3.2.3电磁约束成形定向凝固 56

3.2.4连续定向凝固技术 57

3.3定向凝固技术存在的问题及展望 58

参考文献 59

4定向凝固材料 60

4.1定向凝固高温材料 60

4.1.1镍基高温合金 60

4.1.2铌基高温合金 63

4.1.3以金属间化合物为基的高温合金 66

4.2自生复合材料 71

4.2.1定向凝固金属基复合材料 71

4.2.2金属间化合物复合材料 75

4.2.3氧化物陶瓷复合材料 87

4.2.4非氧化物陶瓷材料 95

4.3纳米结构 96

4.3.1纳米结构的一般制备方法 97

4.3.2利用定向凝固技术制备纳米结构 99

4.4定向凝固铝合金 104

4.4.1电磁场对定向凝固组织的影响 105

4.4.2多元合金的凝固过程 107

4.4.3定向凝固铝合金的性能 107

4.5不锈钢的定向凝固 110

4.6定向凝固功能材料 117

4.6.1定向凝固磁性材料 117

4.6.2形状记忆合金 120

4.6.3超导材料 122

参考文献 131

5定向凝固中的原位观察 138

5.1利用有机合金的定向凝固过程原位观察 138

5.1.1固—液界面稳定性与枝晶生长过程的原位观察 138

5.1.2共晶凝固的原位观察 140

5.2金属合金定向凝固过程的原位观察 144

参考文献 147

6定向凝固与相图 149

6.1方法原理 150

6.2实验方法 150

6.3实例 151

6.3.1 Mg-Al-Ca三元合金凝固路径的确定 151

6.3.2复杂三元Al合金系凝固路径的确定 152

6.3.3多元合金中共晶反应的验证 154

参考文献 156

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