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1 绪论1

2 金属材料电磁理论5

2.1 电磁现象的基本规律5

2.1.1 麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式6

2.1.2 电磁场的能量和动量9

2.1.3 静电场和静磁场13

2.1.4 时变电磁场17

2.1.5 电磁场中的金属24

2.2 金属的电学性质28

2.2.1 金属量子自由电子理论29

2.2.2 晶体中电子的状态和布洛赫定理38

2.2.3 近自由电子近似42

2.2.4 紧束缚近似48

2.2.5 能带理论的简单应用52

2.2.6 金属的电阻59

2.3 金属的磁学性质66

2.3.1 物质的宏观磁性和磁体热力学66

2.3.2 原子磁矩70

2.3.3 带电粒子在磁场中的运动74

2.3.4 金属的抗磁性与顺磁性83

2.3.5 铁磁性金属的自发磁化和技术磁化91

2.3.6 简单的磁路98

2.4 液态金属的电磁特性101

2.4.1 流体力学基础102

2.4.2 磁流体力学方程108

2.4.3 磁应力和磁压强110

2.4.4 磁场的扩散和冻结113

2.4.5 磁流体力学波116

2.5 电磁效应的动力学理论122

2.5.1 玻耳兹曼方程122

2.5.2 金属电导124

2.5.3 金属热导127

2.5.4 热电效应129

2.5.5 电流磁效应131

参考文献136

3 电磁凝固基础研究137

3.1 铝及其合金细化方法简介137

3.1.1 铝合金细化方法分类137

3.1.2 不同细化方法比较138

3.2 材料的电磁过程发展现状139

3.2.1 材料电磁过程技术简介139

3.2.2 材料电磁过程技术分类140

3.3 交、直流磁场对金属液、固相线的影响140

3.3.1 引言140

3.3.2 液相线和固相线温度的确定142

3.3.3 磁场对Al-Cu合金相图的影响143

3.3.4 磁场频率及强度对7075合金液相线、固相线温度的影响150

3.3.5 电磁场对合金结晶温度影响的热力学分析153

3.4 交、直流磁场对Al-Cu合金溶质分配系数的影响156

3.5 磁场对金属凝固组织的影响158

3.5.1 研究概况158

3.5.2 交、直流磁场对铝合金凝固组织的影响161

3.5.3 脉冲磁场对铝合金凝固组织的影响171

3.6 电流对金属凝固组织的影响175

3.6.1 引言175

3.6.2 连续电流对铝合金凝固组织的影响178

3.6.3 脉冲电流对金属凝固组织的影响179

3.7 电场和磁场共同作用下的金属凝固182

3.8 电磁场对晶内溶质元素含量的影响182

3.8.1 提高合金元素固溶度的途径182

3.8.2 电磁场对合金元素晶内含量的影响183

3.9 电磁场对宏观偏析的影响190

3.9.1 研究概况190

3.9.2 电磁场对铝合金宏观偏析的影响191

参考文献196

4 电磁连铸工艺与理论201

4.1 轻合金电磁连铸的发展历史和现状201

4.2 电磁半连续铸造宏观物理场理论204

4.2.1 金属熔体中的交变电磁场204

4.2.2 电磁场与熔体交互作用207

4.2.3 电磁场对熔体流动的影响209

4.2.4 交变电磁场在铝合金半连续铸造过程中的应用211

4.3 EMC电磁无模半连铸技术213

4.3.1 工艺原理214

4.3.2 EMC过程的数值模拟结果215

4.3.3 EMC铸造的实践220

4.3.4 铸造实践223

4.4 CREM法224

4.4.1 CREM法的工艺原理224

4.4.2 CREM法中的流场分析225

4.4.3 圆锭铸造227

4.4.4 方坯铸造229

4.5 低频电磁铸造（LFEMC）法234

4.5.1 LFEMC原理234

4.5.2 低频电磁铸造过程中宏观流场和温度场数值模拟234

4.5.3 电磁场铸造中铸锭的内应力248

4.5.4 7075铝合金的低频电磁连铸255

4.5.5 7075合金直径为200mm的圆锭铸造257

4.5.6 超高强铝合金的低频电磁连铸262

4.5.7 Ф270mm7A60合金的LFEC281

4.6 电磁振荡半连铸294

4.6.1 电磁振荡原理294

4.6.2 工频电磁振荡的结果296

4.6.3 7075铝合金电磁振荡（LFEC）半连铸296

4.6.4 低频电磁振荡半连续铸造Ф270mm7A60铸锭305

4.6.5 低频电磁和低频电磁振荡铸锭质量比较314

4.7 铝合金电磁水平连铸315

4.8 电磁凝固理论317

4.8.1 磁致过冷318

4.8.2 磁致流动318

参考文献323

5 镁合金电磁DC铸造329

5.1 镁及其合金的特点与应用329

5.2 镁合金半连续DC铸造329

5.3 镁合金电磁铸造基本原理330

5.4 镁合金半连续DC铸造数值模拟332

5.4.1 建模332

5.4.2 边界条件与初始条件确定333

5.4.3 电流与频率对熔体中感应电磁场分布的影响334

5.4.4 电磁场对温度场和流场的影响336

5.5 镁合金电磁半连续DC铸造工艺研究339

5.5.1 电磁半连续DC铸造AZ91镁合金锭坯的微观组织339

5.5.2 铸造速度对AZ系列合金电磁半连续铸造锭坯组织的影响347

5.5.3 电磁场对合金元素分布的影响351

5.5.4 ZK系列镁合金354

5.5.5 其他镁合金356

5.5.6 低频电磁半连续铸造对镁合金组织缺陷和表面质量的影响359

参考文献361

6 磁场作用下的再结晶和界面扩散363

6.1 磁场作用下的合金再结晶行为363

6.2 磁场作用下的钢固态相变367

6.3 磁场作用下的界面扩散371

6.3.1 磁场作用下Al-Mg扩散偶的界面结构及长大规律371

6.3.2 磁场作用下Al-Zn扩散偶的界面结构及长大规律372

6.3.3 磁场作用下Al-Cu扩散偶的界面结构及长大规律374

参考文献375

7 电场热处理377

7.1 强电场作用下的塑性变形377

7.2 强电场作用下的再结晶378

7.3 强电场作用下的固态相变与合金元素扩散385

7.4 铝合金的强电场热处理386

7.4.1 铝合金的电场均匀化386

7.4.2 铝合金电场固溶388

7.4.3 电场时效389

7.4.4 电场作用下的克肯达尔效应390

参考文献391