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序1

第1章 快速凝固时的热流1

1.1 雾化金属法快速凝固时的热流1

1.1.1 雾化法的热交换系数1

1.1.2 超冷2

1.1.3 影响快冷的因素4

1.2 溅射激冷法快速凝固时的热流7

1.2.1 溅射激冷法的冷却速度7

1.2.2 溅射激冷法的能量和动量方程10

1.2.3 温度的测量15

1.3 激光束、电子束和离子束快速熔凝时的热流16

1.3.1 激光上釉时的热流16

1.3.2 各种因素对激光快冷的影响19

1.3.3 激光束与电子束、离子束表面熔凝时的比较21

1.4 过冷的作用31

参考文献37

2.1.1 纯组元的平衡条件39

2.1 平衡条件下的溶质分配39

第2章 溶质在凝固过程中的分配39

2.1.2 二元合金的平衡条件40

2.1.3 分配系数44

2.2 亚稳态相平衡47

2.3 快速凝固时的非平衡界面分配系数48

2.3.1 亚稳固溶度49

2.3.2 快冷时描述kˊ的模型53

2.3.3 T0线56

2.4 溶质在凝固过程中的分配63

2.4.1 平衡态的凝固64

2.4.2 无固相扩散的凝固65

2.4.3 液相中有有限的扩散、无对流的凝固66

2.4.4 区域熔化提纯74

2.4.5 存在对流时的凝固77

2.4.6 存在易挥发元素时的晶体生长81

2.4.7 固体中有扩散时的凝固83

2.5 非平衡凝固84

2.6 Soret效应86

2.7 存在很大过冷时的凝固88

参考文献90

第3章 固液界面稳定性93

3.1 组成过冷理论93

3.1.1 单相二元合金的判据93

3.1.2 单相多元合金的判据97

3.1.3 二元共晶合金的判据98

3.1.4 多元共晶合金的判据103

3.1.5 其他两相合金的判据104

3.1.6 对流的影响107

3.2 绝对稳定理论109

3.2.1 界面曲率的作用109

3.2.2 界面绝对稳定理论公式的要点110

3.2.3 绝对稳定理论的应用116

3.3 胞晶122

3.3.1 胞晶组织122

3.3.2 胞晶凝固时的溶质原子再分配124

3.3.3 胞间距130

3.3.4 有固相扩散时的胞晶凝固132

3.4 枝晶133

3.4.1 枝晶组织133

3.4.2 枝晶的形成135

3.4.3 枝晶臂间距137

3.4.4 枝晶偏析144

3.4.5 三元合金中的溶质原子再分配152

3.4.6 等温界面下的枝晶生长154

3.4.7 不等温界面下的枝晶生长157

参考文献171

第4章 快速凝固过程计算机模拟175

4.1 模拟计算方法及分析技术175

4.1.1 分子动力学方法（简称MD方法）175

4.1.2 结构因子、双体分布函数与角分布函数178

4.1.3 对分析技术（PA）180

4.1.4 键取向序182

4.2 纯金属的液态结构及快速凝固过程结构演化183

4.2.1 用EAM势对金属Au和Ni在快速凝固过程中的计算模拟183

4.2.2 用F-S形式的多体势对hcp型纯金属在快速凝固过程中的MD模拟188

4.3 液态Cu-Ni合金的快速凝固模拟196

4.3.1 Cu75Ni25合金的快速凝固模拟198

4.3.2 Cu50Ni50合金的快速凝固模拟202

4.3.3 Cu25Ni75合金的快速凝固模拟206

4.4 金属间化合物Ni3Al快速凝固过程的分子动力学研究210

4.4.1 冷却速率为RC1的凝固过程211

4.4.2 冷却速率为RC2的凝固过程221

4.4.3 冷却速率为RC3的凝固过程224

4.4.4 冷却速率为RC4的凝固过程227

参考文献231

第5章 非晶态金属与合金材料制备233

5.1 快速凝固法制备非晶合金234

5.1.1 制备非晶合金的控制因素234

5.1.2 非晶合金片材的制备237

5.1.3 非晶合金丝材的制备238

5.1.4 非晶合金带材的制备244

5.2 机械合金化法制备非晶合金256

5.2.1 机械合金化的基本原理和非晶合金形成机制257

5.2.2 球磨条件对非晶合金形成的影响269

5.2.3 机械合金化制备非晶合金的特色274

5.3 电镀、化学镀法制备非晶合金276

5.3.1 电镀（电沉积）法制备非晶合金276

5.3.2 化学镀法制备非晶合金281

5.3.3 脉冲电镀和化学镀制备非晶合金285

5.4 高压下制备非晶金属与合金287

5.4.1 静高压装置287

5.4.2 压致固态非晶化289

5.4.3 高压熔态淬火制备非晶合金297

参考文献301

第6章 微晶金属与合金材料制备306

6.1 气体雾化法306

6.1.1 超声气体雾化法的喷嘴309

6.1.2 金属质量流率与气体质量流率311

6.1.3 雾化介质选择319

6.1.4 合金熔体处理的作用320

6.1.5 电声换能器型超声雾化法330

6.2.1 旋转盘和旋转杯法333

6.2 离心雾化法333

6.2.2 旋转电极雾化法335

6.2.3 多极快冷法337

6.3 单辊法和双辊法341

6.3.1 熔液提取法341

6.3.2 双辊法343

6.4 喷射沉积法345

6.4.1 喷射沉积的基本过程346

6.4.2 喷射沉积工艺的应用349

6.5 半固态铸造法355

6.5.1 半固态铸造工艺简介356

6.5.2 剪切冷却辊法（SCR工艺）358

6.5.3 液相线铸造法362

参考文献367

第7章 纳米金属与合金材料制备372

7.1 惰性气体冷凝法372

7.1.1 惰性气体冷凝法设备和原理372

7.1.2 惰性气体冷凝法制备纳米纯金属373

7.1.3 惰性气体冷凝法制备纳米合金378

7.1.4 惰性气体冷凝法制备纳米金属间化合物380

7.2 非晶晶化法384

7.2.1 Fe-B-Si非晶合金纳米晶化386

7.2.2 电脉冲非晶晶化法393

7.2.3 高压下非晶晶化400

7.3 熔体急冷法407

7.3.1 熔体急冷速度测定和控制407

7.3.2 高压下熔态淬火制备纳米晶合金409

7.4.1 机械球磨制备纳米纯金属412

7.4 机械合金化法412

7.4.2 机械合金化制备纳米晶合金413

7.4.3 机械合金化制备纳米晶金属间化合物416

7.4.4 机械合金化制备金属碳化物422

7.5 激光法426

7.5.1 激光法制备纳米金属粒子的方法426

7.5.2 铁及铁基纳米微粒制备429

7.6 纳米复合材料制备439

7.6.1 高压下合成纳米复合材料440

7.6.2 电弧等离子蒸发法制备纳米复合材料449

7.7 几种有工业前景的方法460

7.7.1 爆炸丝方法460

7.7.2 电沉积法461

7.7.3 大塑性变形法463

7.7.4 表面纳米层制备（表面纳米化）466

参考文献470

8.1.1 制备高强度铝合金的工艺演变475

8.1 快凝铝合金和镁合金475

第8章 亚稳金属结构材料475

8.1.2 快凝高硅铝合金479

8.1.3 快凝Al-Li合金495

8.1.4 非晶高强度铝合金511

8.1.5 快凝镁合金515

8.2 快凝高温合金519

8.2.1 硼对快凝高温合金组织和性能的影响520

8.2.2 激光表面快速熔凝工作原理及选择工艺参数准则531

8.2.3 激光表面快速熔凝对高Mo、W含量铸造镍基合金显微组织的影响和消除高Al、Ti铸造镍基合金表面σ相538

8.2.4 激光表面快速熔凝对GH220合金组织和热疲劳性能的影响541

8.2.5 激光表面快速熔凝对René N4单晶显微组织的影响547

8.2.6 快速冷却条件下MC型碳化物的形态选择规律及生长机制561

8.2.7 激光表面快速熔凝的工艺因素对γˊ相形态、尺寸和分布的影响568

8.2.8 快速凝固粉末冶金及喷射沉积制备高温合金576

8.3 快凝钛合金591

8.3.1 快凝常规钛合金和含类金属元素的钛合金592

8.3.2 含稀土快凝钛合金594

参考文献601

第9章 亚稳金属催化材料607

9.1 非晶合金催化材料607

9.1.1 Ni-P系非晶合金催化材料608

9.1.2 Ni-B系非晶合金催化材料634

9.1.3 M-Zr（M=Ni,Fe,Cu,Pd,…）系非晶合金催化材料641

9.1.4 Ni-Pd-Si非晶合金催化材料646

9.1.5 非晶合金电极催化材料653

9.2 微晶合金催化材料657

9.2.1 熔体快淬单辊法制备Ni-Al-Cr-Fe急冷微晶合金催化材料658

9.2.2 超声气体雾化法制备Ni50Al50急冷微晶合金催化材料673

9.2.3 熔体快淬单辊法制备的合成氨催化材料677

9.3 纳米金属催化材料679

9.3.1 贵金属纳米催化材料679

9.3.2 铁系纳米催化材料［76］680

9.3.3 Ni系纳米催化材料682

9.3.4 铜系纳米催化材料684

9.3.5 其他纳米催化材料686

参考文献687

10.1 合金贮氢的基本原理和发展过程690

第10章 亚稳金属贮氢材料690

10.1.1 合金贮氢的基本原理691

10.1.2 具有实用价值的贮氢合金694

10.2 非晶和微晶合金贮氢材料696

10.2.1 非晶合金贮氢材料696

10.2.2 微晶合金贮氢材料705

10.3 纳米晶合金贮氢材料710

10.3.1 机械合金化合成Mg2Ni纳米贮氢材料711

10.3.2 机械合金化合成过饱和Ti的纳米晶FeTi贮氢材料721

10.4.1 Mg-ZrFe1.4Cr0.6纳米复合贮氢材料724

10.4 纳米复合贮氢材料724

10.4.2 Mg-TiO2纳米复合贮氢材料734

10.4.3 V-LaNi5纳米复合贮氢材料739

10.4.4 Nb-LaNi5、TiFe-LaNi5复合贮氢材料制备及性能747

10.5 贮氢材料的应用前景749

参考文献753

第11章 亚稳金属钎焊材料758

11.1.1 Ni-Cr-Si-B系非晶钎料760

11.1 镍基非晶钎焊材料760

11.1.2 Ni-P系非晶钎料770

11.1.3 Ni-Pd系非晶钎料778

11.1.4 镍基非晶钎料的应用779

11.2 铜基非晶钎料及含钛非晶钎料782

11.2.1 Cu-Sn和Cu-P系非晶钎料782

11.2.2 铜基非晶钎料的性质783

11.2.3 含钛非晶钎料786

11.3.1 Sn-Ag--Sb微晶钎料792

11.3 快凝微晶钎料792

11.3.2 Pb-Ag-Sn微晶钎料797

11.3.3 Al-Si基微晶钎料798

11.4 过渡液相连接及铁基非晶钎料800

11.4.1 过渡液相连接800

11.4.2 Fe78B13Si9合金与几种材料的润湿行为及等温凝固803

11.4.3 铁基非晶钎料815

11.5 非晶和微晶钎料在镍基单晶高温合金TLP连接中的应用820

11.5.1 非晶和微晶钎料在高温合金TLP连接中应用概况820

11.5.2 中间层合金的设计、制备及特点822

11.5.3 使用非晶和微晶钎料的DD98单晶高温合金TLP连接829

参考文献851

第12章 亚稳金属涂层材料855

12.1 非晶合金涂层855

12.1.1 电沉积和化学沉积制备的非晶合金复合镀层855

12.1.2 热喷涂非晶合金涂层875

12.2 微晶合金涂层876

12.2.1 Ni-Co-Cr-Al-Y微晶合金粉制备及其等离子涂层876

12.2.2 微晶合金粉末钎焊涂层881

12.2.3 雾化微晶合金喷射涂层889

12.2.4 激光表面熔凝与激光重熔涂层895

12.3 纳米晶合金涂层906

12.3.1 溅射Ni3Al纳米晶涂层906

12.3.2 溅射Ni-30Cr-12Al-0.3Y纳米晶涂层910

12.3.3 两种高温合金溅射纳米晶涂层的高温氧化923

参考文献937

13.1 Nd-Fe-B永磁材料的发展及其结构特征940

第13章 亚稳金属永磁材料940

13.2 熔体快淬法制备Nd-Fe-B永磁材料944

13.2.1 熔体快淬单辊法制备的Nd-Fe-B永磁材料944

13.2.2 熔体快淬单辊法制备Nd2Fe14B/α-Fe及Nd2Fe14B/Fe3B型纳米复合永磁材料950

13.2.3 快淬Nd-Fe-B的热处理960

13.2.4 磁场热处理对纳米永磁材料结构与性能的影响964

13.3 超声气体雾化法制备Nd-Fe-B永磁材料971

13.3.1 超声气体雾化法制备Nd13Fe80B7永磁材料971

13.3.2 超声气体雾化法制备Nd4Fe82B14复合永磁材料978

13.3.3 关于雾化法制备Nd-Fe-B永磁材料可行性的几点讨论983

13.4 氢处理法制备Nd-Fe-B永磁材料985

13.4.1 HD法制备Nd-Fe-B永磁材料985

13.4.2 HDDR法制备Nd-Fe-B永磁材料988

13.5 机械合金化法制备Nd-Fe-B永磁材料1005

13.6 钕铁硼黏结永磁材料1016

13.6.1 快淬法Nd-Fe-B磁粉制备的黏结永磁材料1019

13.6.2 HDDR法Nd-Fe-B磁粉制备的黏结永磁材料1023

参考文献1027

第14章 大块非晶合金材料1032

14.1 大块非晶合金形成能力1033

14.1.1 非晶合金形成能力的评估1034

14.1.2 约化非晶形成厚度1035

14.2 大块非晶合金制备1041

14.2.1 合金熔体铸造法1042

14.2.2 非晶合金粉末（颗粒）固结法1047

14.3 几种大块非晶合金1062

14.3.1 Zr基大块非晶合金1062

14.3.2 Mg基大块非晶合金1081

14.3.3 Nd基大块非晶合金1086

14.4 大块非晶合金性质和应用1095

14.4.1 大块非晶合金的性质1095

14.4.2 大块非晶合金的应用1098

参考文献1101

第15章 非晶合金基复合材料1106

15.1 金属／非晶合金基复合材料1106

15.1.1 W与Zr基合金的润湿行为1106

15.1.2 渗流铸造法制备Zr55Al10Ni5Cu30大块非晶复合材料1111

15.1.3 W丝增强Zr-Al-Ni-Cu-Si大块非晶复合材料的力学性能1117

15.1.4 W丝／Zr-Ti-Ni-Cu-Be非晶复合材料冲击性能1127

15.2 陶瓷／非晶合金基复合材料1136

15.2.1 Zr55Al10Ni5Cu30与ZrO2的润湿行为1137

15.2.2 Zr55Al10Ni5Cu30与Al2O3的润湿行为及界面相互作用1142

15.2.3 熔体混炼法制备的大块非晶SiC颗粒复合材料1147

15.2.4 机械合金化法制备的氮化物增强非晶合金基复合材料1158

参考文献1178

致谢1181