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| 內容簡介： |
《金属材料固-液成形理论与技术》共5篇20章，涵盖金属材料固-液成形理论及应用技术两部分。理论部分包括金属材料固-液成形流变学、固-液成形高压凝固学及固-液成形塑性力学等内容；应用技术部分包括金属材料固-液成形学、工程应用学及质量控制等。重点给出了液态模锻、液态挤压、半固态成形及双控成形等金属材料成形工艺的原理、工艺选择、应用范围及应用实例。
《金属材料固-液成形理论与技术》可作为金属材料成形专业本科生、研究生学习专业课时的辅助教材；对于从事成形加工的专业人员，也是一部开阔视野的参考书。
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| 目錄：
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前言
第1章 绪论
1.1 金属材料加工分类
1.1.1 枝晶材料固-液态加工
1.1.2 非枝晶材料半固态加工
1.2 金属材料加工链
1.2.1 固-液成形技术的工艺构成
1.2.2 金属材料成形发展路线
1.2.3 金属材料加工链的生成
1.2.4 金属加工链的物理意义
1.3 金属材料固-液成形技术理论框架
1.3.1 理论框架
1.3.2 三个科学问题
1.3.3 一个典型过程
1.3.4 成形制件质量控制
1.4 历史与展望
1.4.1 发展历史
1.4.2 发展趋势与展望
参考文献
第一篇 固-液态金属流变学
第2章 固-液态金属流变学基础
2.1 固-液态金属流变学类型
2.1.1 牛顿型流动
2.1.2 非牛顿型流动
2.1.3 广义牛顿型流体
2.1.4 依时性非牛顿型流体
2.1.5 胡克弹性体的弹性流动
2.1.6 圣维南体的塑性流动
2.1.7 简单的流变模型
2.2 网络结构模型
2.2.1 物质内部结构的网络特征
2.2.2 网络形成熵
2.3 基本方程组
2.3.1 连续性方程——质量守恒定律
2.3.2 动量方程——动量守恒定律
2.3.3 能量方程——能量守恒定律
2.3.4 热力学方程
2.4 本构方程
2.4.1 牛顿型流体的本构方程
2.4.2 广义牛顿型流体的本构方程
参考文献
第3章 两种结构的固-液态金属流变学行为及触变特性
3.1 枝晶结构固-液态金属流变学
3.1.1 枝晶结构组织特征
3.1.2 液态模锻下“补缩”流变学行为
3.1.3 热裂纹形成的流变学行为
3.2 非枝晶结构固-液态金属流变学
3.2.1 半固态金属加工流动模型
3.2.2 半固态金属流变学行为
3.3 触变行为
3.4 高固相体积分数半固态ZK60-RE触变行为研究
3.4.1 影响因素分析
3.4.2 半固态合金触变行为的微观机制
3.4.3 高固相体积分数半固态等温压缩过程固-液相变化机制
3.5 网络结构与触变行为
3.5.1 低固相体积分数下网络结构与触变流动
3.5.2 高固相体积分数下网络结构与触变流动
3.5.3 耗散理论解释破坏与重建
参考文献
第4章 流变学在固-液态金属加工中的应用
4.1 流变学在枝晶结构固-液态加工中的应用
4.1.1 引言
4.1.2 铸造合金的流变性能
4.1.3 压铸充型中的流变学问题
4.1.4 缩松形成的流变学行为
4.2 流变学在半固态金属加工中的应用
4.2.1 剪切应力场生成
4.2.2 半固态金属模锻成形
4.2.3 半固态金属压铸成形
4.2.4 半固态金属射注成形
参考文献
第二篇 金属材料高压凝固学
第5章 高压凝固过程的传热
5.1 常压下凝固过程传热特点
5.1.1 热量传输
5.1.2 两界面呈动态迁移
5.1.3 “三传”耦合
5.2 高压下金属凝固过程的传热特点
5.3 金属固-液压力加工模具温度场
5.3.1 液态模锻下模具温度场
5.3.2 液态挤压下模具温度场
5.4 液态模锻下熔体的温度场
5.4.1 液态模锻下熔体温度场的试验测定
5.4.2 压力下熔体全温度场
参考文献
第6章 高压凝固下的质量传输及成分过冷
6.1 常压下金属凝固过程的传质
6.1.1 完全平衡凝固条件下的溶质再分布
6.1.2 凝固时液相中只有扩散的溶质再分布
6.1.3 液相中完全混合的溶质再分布
6.1.4 液相中部分混合有对流作用的溶质再分布
6.2 常压下形成成分过冷的条件
6.3 成分过冷的过冷度
6.4 常压下界面稳定性与晶体形态
6.4.1 纯金属的晶体形态
6.4.2 成分过冷对合金晶体外貌的影响
6.4.3 胞晶组织的形成
6.5 液态模锻在高压下的成分过冷
6.5.1 合金本身的因素
6.5.2 工艺因素
6.6 液态模锻高压下“结构效应”
6.7 偏析
6.7.1 偏析的基本特征
6.7.2 显微偏析
6.7.3 宏观偏析
6.7.4 液态模锻高压下压力对显微偏析的影响
6.7.5 液态模锻高压下压力对宏观偏析的影响
6.8 液态模锻下压力对晶体长大中形成的结构缺陷的影响
6.8.1 空位的形成
6.8.2 位错的形成
6.8.3 压力对晶格空位和位错的影响
6.9 液态模锻下压力对气体析出过程的影响
6.9.1 气体在金属中的溶解度
6.9.2 气泡的形成
6.9.3 压力对气体析出过程的影响
参考文献
第7章 高压凝固热力学
7.1 固-液金属结构
7.2 高压凝固三种热力学模型
7.2.1 绝热压缩型
7.2.2 等温压缩型
7.2.3 混合压缩型
7.3 高压凝固下金属和合金的热物理参数
7.3.1 熔化温度
7.3.2 热导率
7.3.3 密度
7.3.4 结晶潜热和比热容
7.4 高压凝固下合金相图的特点
7.4.1 铁-碳相图
7.4.2 铝-硅状态图
参考文献
第8章 高压凝固下的固化机制
8.1 高压凝固形核条件与特点
8.1.1 凝固时体收缩金属的热力学条件
8.1.2 凝固时体膨胀的金属和合金的热力学条件
8.2 高压凝固下金属和合金凝固的动力学条件
8.2.1 形核率
8.2.2 长大线速率
8.2.3 压力与动力学条件的关系
8.3 压力作用下合金的石墨化
参考文献
第9章 高压下金属液的凝固过程
9.1 高压下金属液的动态凝固过程
9.1.1 浇注时的机械冲刷
9.1.2 金属液内的自然对流
9.1.3 异形冲头作用下金属液的反向流动
9.1.4 硬壳层塑性变形时的金属液流动
9.1.5 选择结晶产生的低熔点物质流动
9.2 高压下金属液的凝固方式
9.2.1 大气压下的低碳钢凝固方式
9.2.2 高压凝固时温度场的分布
9.2.3 高压凝固时金属液凝固的特点
9.2.4 高压下低碳钢的凝固方式
9.3 高压凝固下的收缩过程
9.3.1 压力对收缩过程的影响
9.3.2 液态模锻件的收缩特征
9.4 高压下的凝固时间及方程
9.4.1 理论公式的推导
9.4.2 液态模锻凝固时间方程
9.4.3 高压凝固时间的试验测定
参考文献
第三篇 金属材料固-液塑性力学
第10章 枝晶态固-液塑性力学
10.1 液态模锻下固-液塑性变形
10.1.1 两种力学模型
10.1.2 塑性变形机制分析
10.1.3 液态模锻下塑性变形力学解析解
10.2 液态挤压下的固-液塑性变形
10.2.1 固-液挤压过程建立要素
10.2.2 各要素的协调关系
10.3 液态浸渗后直接挤压
10.3.1 液态浸渗过程的研究
10.3.2 液态浸渗后直接挤压工艺的研究
参考文献
第11章 球晶结构固-液态金属半固态塑性力学
11.1 不同固相体积分数下的本构方程
11.2 触变强度
11.3 高固相体积分数SiCP2024复合材料的本构模型
11.4 半固态塑性变形机制
参考文献
第四篇 金属材料固-液成形学
第12章 液态模锻
12.1 液态模锻工艺特点及适用范围
12.1.1 工艺方法分类
12.1.2 工艺特点
12.1.3 工艺适应范围
12.2 液态模锻模具、工艺及设备
12.2.1 液态模锻模具设计
12.2.2 液态模锻设备
12.2.3 液态模锻工艺参数
12.3 液态模锻件组织性能
12.3.1 组织与性能
12.3.2 性能与组织关系
参考文献
第13章 液态挤压
13.1 管、棒、型材液态挤压
13.1.1 管材液态挤压
13.1.2 型材液态挤压
13.1.3 线、棒材液态挤压
13.2 液态挤压强韧化
13.2.1 锌基合金液态挤压强韧化
13.2.2 ZL108铝合金液态挤压强韧化
13.3 液态挤压过程模拟
13.3.1 程序设计及参数选取
13.3.2 模拟结果
参考文献
第14章 半固态成形
14.1 工艺特点及应用范围
14.1.1 半固态成形的特点
14.1.2 半固态成形的适用范围
14.2 半固态成形用材料及其制备方法
14.2.1 半固态成形用材料
14.2.2 半固态成形用材料的制备方法
14.3 非枝晶组织及形成机制
14.3.1 非枝晶组织特征
14.3.2 搅拌过程中微观组织的形成与演化
14.3.3 非枝晶形成机制
14.4 金属在半固态等温热处理过程中的组织演化
14.5 半固态金属坯料重熔二次加热
14.6 半固态成形技术
14.6.1 半固态压铸
14.6.2 半固态触变模锻
14.6.3 触变注射成形
参考文献
第15章 双控控形、控性成形
15.1 双控成形工艺简介
15.2 双控成形技术分析及工艺参数
15.2.1 双控生产中的合金液充型过程分析
15.2.2 双控生产中的锻造过程分析
15.2.3 双控成形工艺参数
15.3 双控成形模具设计
15.4 双控成形设备
15.5 双控成形生产
15.6 摩托车发动机镁合金外壳双控成形
15.7 摩托车镁合金轮毂双控成形
15.7.1 引言
15.7.2 镁合金卧式铸锻双控成形机及工艺过程
15.7.3 摩托车轮毂双控成形模具设计
15.7.4 镁合金摩托车轮毂铸锻双控成形性分析
参考文献
第五篇 工程应用学及质量控制
第16章 钢质液态模锻
16.1 钢质液态模锻生产
16.1.1 模具准备
16.1.2 操作要点
16.1.3 钢质液态模锻件的检验
16.2 实际应用
16.2.1 钢平法兰
16.2.2 钢质杯形件
参考文献
第17章 有色金属液态模锻
17.1 铝合金件液态模锻生产实例
17.1.1 汽车铝轮毂
17.1.2 摩托车铝轮毂
17.1.3 铝合金薄壁板件液态模锻
17.2 铜合金件的生产实例
17.2.1 滑块壳体液态模锻
17.2.2 黄铜阀体
17.3 锌合金液态模锻
17.3.1 增氧机锌合金涡轮
17.3.2 锌合金齿轮
17.4 镁合金液态模锻
17.4.1 镁合金轴筒
17.4.2 镁合金壳体
参考文献
第18章 半固态成形工艺应用
18.1 半固态成形工艺应用现状及前景分析
18.1.1 流变成形应用
18.1.2 触变成形应用
18.2 铝合金半固态成形
18.2.1 在汽车领域应用
18.2.2 在非汽车领域中应用
18.3 镁合金半固态成形
18.4 高熔点合金半固态成形
参考文献
第19章 金属基复合材料固-液成形工艺
19.1 固-液模锻工艺
19.1.1 关键技术
19.1.2 典型复合材料液态模锻件成形与组织性能
19.1.3 应用实例
19.2 液态浸渗后直接挤压Al2O3sfAl复合材料组织与性能研究
19.2.1 Al2O3sfAl复合材料组织研究
19.2.2 Al2O3sfAl复合材料界面研究
19.2.3 Al2O3sfAl复合材料性能研究
19.3 金属基复合材料半固态成形
19.3.1 引言
19.3.2 基本原理
19.3.3 金属基复合材料半固态坯浆料制备方法
19.3.4 电磁搅拌制备颗粒增强金属基复合材料
19.3.5 碳化物颗粒Cu复合材料半固态制备
19.3.6 应用实例
参考文献
第20章 金属材料固-液成形质量及控制
20.1 液态模锻缺陷形成及对策
20.2 液态挤压缺陷形成及控制
20.2.1 液态挤压缺陷分析
20.2.2 影响制件质量的主要因素
20.3 半固态铸造的缺陷分析
20.4 金属基复合材料固-液成形质量分析
参考文献
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第1章 绪 论
1.1 金属材料加工分类
金属材料从固态向液态或从液态向固态的转换过程中，均经历着固-液态阶段。特别对于结晶温度区间宽的合金，尤为明显。由于上述三个阶段中，金属材料呈现出不同特性，利用这些特性，产生了塑性加工、凝固加工和固-液态加工等多种热加工成形方法。
凝固加工利用了液态金属呈现良好的流动性，以完成成形过程中的充填、补缩，直至凝固的结束。为了提高制件的质量和尺寸精度，不断向快速、精密、高压方向发展，先后出现了高速连续铸造、差压铸造、压力铸造及双柱塞精密压铸法。其发展趋势是采用机械压力替代重力充填，从而改善制件内部质量和尺寸精度。但从凝固机理角度看，铸造加工要想完全消除制件内部缺陷是极其困难的。
塑性加工利用了固态金属在高温下，呈现较好的塑性流动性，以完成成形过程充填。采用塑性加工生产的制件，其质量远高于铸造方法生产的制件。但固态金属变形抗力高，需要消耗较多的能源。对于稍复杂的零件，往往需要多道工步或工序成形才能完成。因此降低能耗和成本，减小变形抗力，提高制件的尺寸精度，保证制件的质量，就成为塑性加工的发展方向。因而先后出现了精密模锻、等温锻造、超塑性加工等。
固-液态加工利用了金属从液态向固态或固态向液态过渡（即固-液共存）时的特性，综合了凝固加工和塑性加工的长处，即加工温度比较低，如铝合金，与凝固加工相比，加工温度可降低120℃；变形抗力小，可一次加工形状复杂且精度要求高的零件。因此，固-液态加工的科学含义是利用金属材料从固态向液态，或从液态向固态的转换过程中具有的固-液态特性所实现的加工。很明显，这是一个温度概念，而现实的加工是在固-液态温度区间内完成，并没有涉及材料处于固-液态的某种特性，即所谓流变性和触变性，如图1-1所示。20世纪70年代初，美国麻省理工学院Spencer等在自制的高温黏度计中测量Sn-15%（质量分数）Pb合金高温黏度时，发现了金属在凝固过程中的特殊力学行为[1]，即金属在凝固过程中进行强力搅拌，使枝晶破碎，得到一种液态金属母液中均匀地悬浮着一定固相组分的固-液混合浆料（固相组分的体积分数甚至可高达60%），具有很好的流动性，易于通过普通加工方法制成产品，并冠以半固态加工[1，2]，一直沿用至今。这样的半固态加工，不仅与温度有关，还与金属本身结构特性有关。作者在文献[3]中提出了一种分类方法，即把固-液态加工分
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