有色金属及合金的熔炼与铸锭

上篇有色金属及合金熔铸的基础知识

1有色金属及合金材料

1.1概述

1.2铝及铝合金

1.2.1纯铝

1.2.2铝合金

1.3镁及镁合金

1.3.1纯镁

1.3.2镁合金

1.4铜及铜合金

1.4.1工业纯铜

1.4.2铜合金

1.5钛及钛合金

1.5.1工业纯钛

1.5.2钛合金

2熔铸的基本任务、要求及工艺规程

2.1熔铸的基本任务

2.2熔铸的基本要求

2.3熔铸工艺规程制定

3有色金属及合金熔炼的基本原理

3.1金属熔炼过程的热量和物质交换

3.1.1金属熔炼过程中的传热

3.1.2金属熔炼过程中的传质

3.2金属的蒸发

3.3金属的氧化及防护

3.3.1金属氧化的热力学条件

3.3.2金属氧化的动力学条件

3.3.3影响氧化过程的因素及降低氧化烧损的方法

3.4金属熔体的气体夹杂及控制

3.4.1气体在金属中存在的形式与种类

3.4.2气体的来源

3.4.3气体的溶解度及影响因素

3.4.4熔体的吸气过程

3.4.5气体从熔体中的析出

3.5杂质的吸收与积累

3.5.1杂质形成途径

3.5.2减少杂质污染金属的途径

4有色金属及合金熔体的净化

4.1熔体净化原理

4.1.1脱气原理

4.1.2除渣精炼原理

4.2铝及铝合金的熔体净化处理

4.2.1炉内处理

4.2.2炉外在线处理

4.3镁及镁合金的熔体净化

4.3.1熔体的特性

4.3.2除气处理

4.3.3除渣精炼

4.4铜及铜合金的熔体净化处理

4.4.1除气精炼

4.4.2氧化去除杂质元素

4.4.3脱氧

4.5熔炼过程的熔体保护

4.5.1铝熔体的保护

4.5.2镁合金熔体的保护

4.5.3纯铜熔体的保护

5熔体成分控制

5.1合金炉料的组成

5.1.1新金属

5.1.2废料

5.1.3中间合金

5.1.4金属添加剂和化工原料

5.2合金成分控制与配料计算

5.2.1炉料选择

5.2.2配料

5.2.3配料计算

5.2.4成分调整

5.3熔体质量检验

5.3.1金属熔体中气体的检测方法

5.3.2熔体中非金属夹杂物的检测方法

6铸锭凝固过程的动量和热量传输

6.1凝固过程的动量传输

6.1.1液体金属的对流

6.1.2枝晶间液体金属的流动

6.1.3对流对凝固过程的影响

6.2凝固过程的传热

6.2.1凝固传热的基本微分方程

6.2.2绝热模中铸锭的凝固

6.2.3水冷模中铸锭的凝固

6.2.4无水冷铁模中铸锭的凝固

6.2.5影响凝固传热的因素

6.3凝固区及凝固方式

6.3.1凝固区

6.3.2凝固方式

6.3.3影响凝固方式的因素

6.3.4凝固方式对铸锭质量的影响

6.4铸锭凝固过程的控制

6.4.1凝固方式的控制

6.4.2凝固的强制控制

7铸锭凝固过程的晶体形核和长大

7.1晶体形核

7.2形核控制

7.2.1促进形核

7.2.2抑制形核

7.2.3选择形核

7.3晶体长大

7.3.1连续生长机制

7.3.2台阶生长机制

8铸锭凝固过程的质量传输

8.1凝固过程的溶质平衡

8.2传质过程的控制方程

8.3溶质再分配

8.3.1平衡分配系数

8.3.2非平衡凝固的溶质再分配

8.4固-液界面前沿熔体过冷

8.4.1界面前沿熔体温度分布

8.4.2界面前沿熔体过冷的形成

8.4.3成分过冷对晶体生长的影响

9铸锭凝固组织控制

9.1铸锭凝固组织的形成

9.1.1铸锭的典型凝固组织与形成过程

9.1.2等轴晶的形核

9.1.3铸锭典型凝固组织形态的控制

9.1.4铸锭异常凝固组织

9.2等轴晶的晶粒细化

9.2.1添加晶粒细化剂法

9.2.2动力学细化法

9.2.3熔炼及浇注过程的温度控制

9.3凝固组织中的偏析及其控制

9.3.1枝晶凝固组织的微观偏析

9.3.2铸锭中的宏观偏析

9.4凝固收缩及凝固组织致密度的控制

9.4.1凝固收缩率

9.4.2缩松的形成与控制

9.5裂纹的形成与控制

9.5.1铸造应力的形成

9.5.2裂纹的形成机理及影响因素

9.5.3防止裂纹产生的方法

9.6气孔及非金属夹杂的形成与控制

9.6.1气体对铸锭质量的影响

9.6.2铸锭中的气孔

9.6.3铸锭中的非金属夹杂物

9.6.4气体与非金属夹杂的排除

下篇有色金属及合金的熔铸技术及设备

10有色金属及合金的熔炼技术

10.1熔炼炉选用的基本要求和种类

10.1.1熔炼炉的基本要求

10.1.2熔炼炉的种类和应用

10.2坩埚炉和反射炉熔炼技术

10.2.1坩埚炉熔炼

10.2.2反射炉熔炼

10.3感应炉熔炼技术

10.3.1感应加热的原理

10.3.2感应炉的分类和特点

10.3.3无芯感应炉熔炼

10.3.4有芯感应炉熔炼

10.4真空熔炼

10.4.1真空熔炼的理论基础

10.4.2真空感应炉熔炼技术

10.4.3真空电弧炉熔炼技术

10.5快速熔炉熔炼技术

10.5.1竖炉熔炼技术

10.5.2喷射式熔炉熔炼技术

10.6电子束炉熔炼技术

10.6.1电子束炉工作原理

10.6.2电子束炉的炉体结构

10.7等离子炉熔炼技术

10.7.1基本原理

10.7.2炉型与炉体构造

10.8电渣炉熔炼技术

10.8.1电渣熔炼工作原理

10.8.2电渣炉的构造和技术性能

11有色金属及合金的铸造技术

11.1普通铸造技术

11.1.1水平模铸造

11.1.2立模铸造

11.1.3斜模铸造

11.1.4无流铸造

11.1.5真空吸铸技术

11.2立式半连续铸造技术

11.2.1立式半连续铸造的特点

11.2.2半连续铸造设备

11.2.3立式半连续铸造技术的发展

11.3连续铸轧技术

11.3.1连续铸轧机组的组成

11.3.2铸轧辊及工艺润滑

11.3.3浇注系统和供料嘴

11.3.4连续铸轧的优缺点

11.3.5连续铸轧的技术发展

11.4连铸连轧技术

11.4.1Properzi连铸连轧

11.4.2SCR技术

11.4.3Up-Casting法(上引法)技术

11.4.4Dip-Forming法(浸渍成形法)技术

11.4.5Contirod技术

11.5水平连续铸造

11.5.1工作原理

11.5.2设备组成

11.6其他铸造技术

11.6.1悬浮铸造技术

11.6.2喷射铸轧技术

11.6.3挤压铸造技术

11.6.4VA])ER法

11.6.5内部凝固法

12常见有色金属及合金的熔铸

12.1铝及铝合金的熔铸

12.1.1铝及铝合金的熔炼特性

12.1.2典型铝合金的熔炼工艺

12.1.3铝及铝合金的铸锭生产

12.2镁及镁合金的熔铸

12.2.1熔炼过程控制

12.2.2熔炼设备

12.2.3典型熔炼工艺

12.2.4典型的铸造工艺

12.3铜及铜合金的熔铸

12.3.1铜及铜合金的熔铸特点

12.3.2铜及铜合金的熔炼生产

12.3.3铜及铜合金的铸锭生产

参考文献

　　全书分为两篇，上篇为有色金属及合金熔铸的基础知识，主要内容包括有色金属的分类，熔铸的任务、要求及工艺规程，有色金属及合金熔炼与凝固基础以及凝固过程组织的控制等；下篇为有色金属及合金熔铸技术和设备，主要介绍了一些常规或新开发的熔炼和铸造技术及设备，常见有色金属的熔铸工艺和特点等。本书是作者在历年使用的讲义基础上，综合近年的科研成果，国内一些企业的生产成就和新技术、新工艺、新设备，以及中外文资料等内容精心编著而成。为了适合教材使用，在各章都设有“本章要点”，对学习重点内容进行了提示，方便学生学习。　　本书主要介绍了有色金属及合金熔铸的理论基础和具体熔铸生产技术与设备等。全书共分两篇，上篇为有色金属及合金熔铸的基础知识，主要内容包括有色金属及合金材料的分类，熔铸的任务、要求及工艺规程，有色金属及合金熔炼与凝固基础，其中论述了金属熔炼特性，熔体净化技术和成分控制，凝固过程的动量、热量及质量传输，凝固过程组织的控制等；下篇为有色金属及合金熔铸技术与设备，主要介绍了一些常规或新开发的熔炼和铸造技术及设备，常见有色金属如铝、镁、铜及合金的熔铸工艺和特点等。　　本书可作为金属材料工程、材料成形与控制工程专业本科生，材料加工专业研究生教材，也可供从事有色金属材料科研、生产的技术人员及管理人员参考。