单相固溶体合金自由枝晶凝固模型研究

枝晶是金属材料凝固过程中最普遍的微结构，单相固溶体合金是深入探索凝固基础理论的基本合金组织形式。本书介绍过冷单相固溶体合金熔体自由枝晶凝固过程，重点介绍溶质截留现象、非平衡界面动力学、界面形貌稳定性及传热和传质过程；以实现非等温与非等溶质界面、非稀释合金和基于热力学-动力学相关性的自由枝晶凝固建模为主要目标，系统介绍九个自由枝晶生长模型，以及系列模型在具体合金体系中的应用；充分利用数值计算求解模型，进行模型比较分析和实验验证，以期实现动力学与热力学演化规律的准确描述与组织调控新理念。

“博士后文库”序言
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 过冷熔体枝晶凝固理论概述 2
1.2.1 溶质偏析和溶质截留现象 2
1.2.2 非平衡态热力学和界面动力学 6
1.2.3 固液界面形貌稳定性 12
1.2.4 传热和传质过程 15
1.2.5 枝晶凝固模型 16
1.3 本书主要内容 22
第2章 非平界面的溶质偏析建模及非等溶质界面的枝晶凝固模型 26
2.1 适用于非平界面的溶质偏析建模 27
2.2 引入界面非等溶质影响的枝晶凝固建模 29
2.3 模型应用 32
2.4 本章小结 35
第3章 界面非等温和非等溶质耦合影响下的枝晶凝固模型 36
3.1 基于界面非等温特性的纯金属枝晶凝固建模及分析 36
3.2 基于界面非等温和非等溶质特性的二元合金枝晶凝固建模 41
3.2.1 非平衡界面动力学 41
3.2.2 液相中的热扩散和溶质扩散 43
3.2.3 边缘稳定性判据 46
3.3 模型应用 46
3.3.1 非等温界面的影响 47
3.3.2 非等溶质界面的影响 49
3.4 本章小结 51
第4章 界面非等温和非等溶质特性及弛豫效应耦合影响下的枝晶凝固模型 53
4.1 模型描述 53
4.1.1 界面响应函数 53
4.1.2 液相中的热扩散 55
4.1.3 液相中的溶质扩散 57
4.1.4 边缘稳定性判据 59
4.2 模型应用 59
4.2.1 界面非等温的影响 60
4.2.2 界面非等溶质的影响 61
4.3 本章小结 64
第5章 基于微观可解性理论和非等温界面的枝晶凝固模型 65
5.1 纯金属枝晶凝固建模及分析 65
5.1.1 模型描述 66
5.1.2 模型应用 68
5.2 过冷单相二元固溶体合金熔体枝晶凝固建模及分析 72
5.2.1 模型描述 72
5.2.2 模型应用 77
5.3 本章小结 82
第6章 对流效应影响下的枝晶凝固模型 83
6.1 模型描述 83
6.1.1 液相中的热扩散 83
6.1.2 液相中的溶质扩散 87
6.1.3 基于MicST的稳定性判据 87
6.2 模型应用 89
6.2.1 对流对热扩散的影响 90
6.2.2 对流对溶质扩散的影响 92
6.2.3 实验比较 94
6.3 本章小结 95
第7章 适用于非稀释合金的枝晶凝固模型 96
7.1 模型描述 96
7.1.1 界面响应函数 96
7.1.2 边缘稳定性判据和枝晶很好曲率半径 98
7.1.3 过冷度分配 100
7.2 模型应用 101
7.3 本章小结 108
第8章 基于热力学-动力学相关性的界面动力学建模及枝晶凝固模型 109
8.1 模型描述 109
8.1.1 界面动力学 109
8.1.2 平界面迁移 112
8.1.3 自由枝晶生长 113
8.2 模型应用 115
8.2.1 平界面迁移 115
8.2.2 枝晶凝固的实验比较 119
8.3 本章小结 122
参考文献 123
编后记 130