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1 绪论1

1.1 流变学的概念及发展史1

1.1.1 流变学的涵义1

1.1.2 合金加工流变学的研究内容及意义1

1.1.3 流变学发展简史2

1.2 流变学应用领域及其扩展3

1.2.1 高分子材料流变学3

1.2.2 半固态金属流变学3

1.2.3 铸造加工流变学3

1.2.4 塑性加工流变学4

1.2.5 岩层流变学4

1.3 流变学与热力学6

1.3.1 合金加工的多样性6

1.3.2 一个新思路的构成6

1.3.3 研究展望6

参考文献6

2 合金加工宏观（力学）流变学8

2.1 合金材料流变学类型8

2.1.1 牛顿型流动8

2.1.2 非牛顿型流体10

2.1.3 非依时性非牛顿流体11

2.1.4 依时性非牛顿流体12

2.1.5 虎克弹性体的弹性流动13

2.1.6 圣维南塑性体的塑性流动14

2.1.7 简单的流变模型15

2.2 应力与应变理论16

2.2.1 应力16

2.2.2 连续介质的变形22

2.2.3 连续介质的流动25

2.3 基本方程28

2.3.1 连续性方程——质量守恒定律28

2.3.2 动量方程——动量守恒定律29

2.3.3 能量方程——能量守恒定律30

2.3.4 热力学方程31

2.4 本构方程32

2.4.1 牛顿流体的本构方程32

2.4.2 广义牛顿流体的本构方程33

2.4.3 塑性体的流动方程34

参考文献35

3 合金加工微观（组织）流变学36

3.1 液态合金充填下的微观流变行为36

3.1.1 液态合金的结构36

3.1.2 液态合金的流变特性37

3.2 含枝晶的合金液流变特性37

3.2.1 枝晶结构组织特征37

3.2.2 液态模锻下的补缩流变行为37

3.3 球晶态结构半固态合金微观流变行为38

3.3.1 半固态金属流变学的基本特征38

3.3.2 高固相率半固态ZK60-RE触变行为研究42

3.3.3 网络结构与触变行为54

3.4 固态塑性变形下的微观流变行为57

3.4.1 固态塑性变形机制（晶内变形为主）57

3.4.2 非依时塑性变形下的微观组织58

3.4.3 依时塑性变形下的微观组织58

参考文献59

4 合金凝固加工流变学60

4.1 凝固加工中的流变学模型60

4.1.1 流体的黏性60

4.1.2 简单流体模型61

4.1.3 复杂流变学模型62

4.1.4 铸造生产中常见的复杂流变学模型64

4.2 液态金属成型流动67

4.2.1 充填流动67

4.2.2 充填后液态金属的流动72

4.3 充填过程数值模拟76

4.3.1 基本方程76

4.3.2 牛顿流体77

4.3.3 K-ε双方程紊流模型77

4.3.4 基本方法77

参考文献80

5 合金塑性加工流变学81

5.1 引言81

5.1.1 合金塑性流动的基本特征81

5.1.2 合金塑性加工流变学的基本问题81

5.1.3 合金材料流动的分类82

5.2 固体合金流变力学83

5.2.1 条件应力图和真实应力图83

5.2.2 卸载和重复加载84

5.2.3 变形速度的影响85

5.2.4 最简单的流变模型85

5.3 固体合金流变冶金学87

5.3.1 滑移流动87

5.3.2 理想点阵中的滑移87

5.3.3 位错运动引起的滑移88

5.3.4 孪生流动90

5.3.5 多晶体塑性流动91

5.3.6 合金的塑性流动92

5.4 自由流动理论——最小阻力定律92

5.4.1 均匀流动93

5.4.2 不均匀流动93

5.5 流动性及影响因素94

5.5.1 固体的流动性94

5.5.2 影响流动性的因素95

5.6 典型的流变过程分析97

5.6.1 镦粗97

5.6.2 开式模锻100

5.6.3 正挤压100

参考文献102

6 半固态合金加工流变学103

6.1 引言103

6.1.1 半固态合金奇异流变现象103

6.1.2 半固态合金加工流变学的研究内容105

6.2 半固态合金加工流变模型106

6.2.1 非牛顿体106

6.2.2 表征半固态合金浆液流动的方法109

6.2.3 半固态浆液流动模型110

6.3 球晶组织形成116

6.3.1 枝晶破碎法116

6.3.2 液相搅拌凝固法118

6.3.3 剪切低温浇注法122

6.4 高固相体积分数下的半固态合金加工流变行为124

6.4.1 高固相体积分数半固态合金加工流变学数学模型124

6.4.2 高固相体积分数下的ZK60-RE镁合金流变特性124

6.4.3 稳态表观黏度随温度的变化125

6.4.4 稳态表观黏度随保温时间的变化126

6.4.5 稳态表观黏度随晶粒大小的变化127

6.4.6 稳态表观黏度随剪切速率的变化127

参考文献128

7 合金材料极限流变应力的测量130

7.1 引言130

7.2 固态合金屈服点的测定130

7.2.1 拉伸实验130

7.2.2 扭转实验131

7.2.3 扭转实验与拉伸实验的比较133

7.3 触变强度测量133

7.4 黏度测量133

7.4.1 毛细管流变仪133

7.4.2 同轴圆筒流变仪137

7.4.3 锥板式流变仪139

7.4.4 各种类型流变仪的优缺点139

7.5 实用实例140

7.5.1 半固态铝合金（A356）的流变特性140

7.5.2 SiCp/2024复合材料半固态下触变强度的测定144

参考文献147

8 流变学在合金加工中的应用148

8.1 流变学在凝固加工中的应用148

8.1.1 压铸充型中的流变学问题148

8.1.2 缩松形成的流变学行为149

8.1.3 热裂纹形成的流变学行为150

8.2 流变学在塑性加工中的应用151

8.2.1 引言151

8.2.2 蠕变151

8.2.3 普通塑性加工156

8.2.4 特种塑性加工157

8.2.5 应用实例160

8.3 流变学在半固态金属加工中的应用164

8.3.1 剪切应力场的生成164

8.3.2 半固态金属模锻成型166

8.3.3 半固态金属压铸成型175

参考文献185