精密熱加工技術(shù)是制造高性能復雜形狀構(gòu)件的關(guān)鍵技術(shù)，是先進制造技術(shù)的重要組成部分。精密熱加工技術(shù)鮮明的特點是在獲得近凈復雜形狀構(gòu)件的同時，通過從原材料到最終構(gòu)件的全工藝過程調(diào)控，改善構(gòu)件內(nèi)部組織， [1]從而提高構(gòu)件的綜合力學性能。近年來，隨著航空、航天等高端裝備向長壽命、高可靠性、超高速飛行和隱身方向的發(fā)展，新結(jié)構(gòu)新材料不斷出現(xiàn)，直接推動了新型熱加工技術(shù)的研發(fā)。本書重點介紹了面向輕質(zhì)高強材料、輕質(zhì)耐高溫/超高溫材料、輕量化結(jié)構(gòu)、整體化結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)功能一體化發(fā)展的精密熱加工新技術(shù)，這些新技術(shù)已顯示出具有良好的發(fā)展前景和應用價值。本書第1章由苑世劍編寫；第2章由苑世劍、何祝斌、劉鋼編寫；第3章由何祝斌、凡曉波、苑世劍編寫；第4章由徐永超、苑世劍編寫；第5章由盧振編寫；第6章由蘇彥慶、王亮編寫；第7章由孔凡濤編寫；第8章由王宏偉、鄒鶉鳴編寫；第9章由丁宏升編寫；第10章由駱良順、蘇彥慶、王亮編寫；第11章由黃陸軍、耿林編寫；第12章由姜建堂、邵文柱編寫；第13章由高智勇編寫；第14章由唐光澤編寫。苑世劍擬定全書編寫提綱，組織編寫，對全書進行統(tǒng)稿和文字潤色。張躍冰副研究員和盧振副教授承擔了書稿的整理工作。 [1]

第1章　緒　論

1.1　精密熱加工技術(shù)種類與重要性1

1.2　航空航天領(lǐng)域熱加工技術(shù)發(fā)展趨勢3

1.2.1　輕量化結(jié)構(gòu)精密熱加工技術(shù)3

1.2.2　整體化結(jié)構(gòu)精密熱加工技術(shù)4

1.2.3　結(jié)構(gòu)功能一體化精密熱加工技術(shù)5

1.2.4　超高溫材料構(gòu)件精密熱加工技術(shù)6

參考文獻7

第2章　輕合金管材熱態(tài)內(nèi)壓成形技術(shù)

2.1　概述8

2.2　鋁合金管材熱油介質(zhì)成形技術(shù)9

2.2.1　熱油介質(zhì)成形設備9

2.2.2　熱油介質(zhì)等溫成形11

2.2.3　熱油介質(zhì)差溫成形15

2.3　鋁合金管材熱態(tài)氣壓成形技術(shù)18

2.3.1　熱態(tài)氣壓成形設備18

2.3.2　鋁合金管熱態(tài)脹形成形性能20

2.3.3　鋁合金空心變截面構(gòu)件熱態(tài)氣壓成形22

2.4　鎂合金管材熱態(tài)內(nèi)壓成形技術(shù)25

2.4.1　鎂合金管環(huán)向及自由脹形性能25

2.4.2　鎂合金空心變截面構(gòu)件熱態(tài)內(nèi)壓成形28

2.5　鈦合金管材高壓氣脹成形技術(shù)31

2.5.2　鈦合金變徑管高壓氣脹成形33

2.5.3　補料量對變徑管壁厚分布的影響35

2.5.4　高壓氣脹成形變徑管微觀組織36

參考文獻38

第3章　鋁合金板材冷熱復合模成形技術(shù)

3.1　概述40

3.2　冷熱復合模成形技術(shù)原理與特點4

3.2.1　冷熱復合模成形技術(shù)原理41

3.2.2　冷熱復合模成形技術(shù)特點43

3.3　固溶態(tài)鋁合金板材變形行為43

3.3.1　高溫變形機制43

3.3.2　高溫力學性能44

3.3.3　高溫脹形性能45

3.3.4　高溫斷裂行為46

3.4　冷熱復合模成形過程強化規(guī)律47

3.4.1　可熱處理強化鋁合金47

3.4.2　強度變化規(guī)律48

3.4.3　析出相演變規(guī)律50

3.5　冷熱復合模成形裝置關(guān)鍵技術(shù)52

3.6　冷熱復合模成形技術(shù)應用53

參考文獻54

第4章　輕合金板材背壓溫熱拉深成形技術(shù)

4.1　概述56

4.1.1　板材背壓溫熱拉深成形原理56

4.1.2　板材背壓溫熱拉深成形的特點57

4.1.3　板材背壓溫熱拉深的適用范圍57

4.1.4　板材背壓溫熱拉深的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀57

4.2　板材溫熱背壓拉深成形裝置58

4.2.1　板材溫熱背壓拉深模具58

4.2.3　板材溫熱背壓拉深加熱系統(tǒng)61

4.3　溫熱背壓拉深缺陷形式與形成機制62

4.3.1　破裂缺陷62

4.3.2　起皺缺陷64

4.3.3　表面缺陷65

4.4　5A06鋁合金筒形件背壓溫熱拉深成形65

4.4.1　試件材料及尺寸65

4.4.2　溫度對壁厚及缺陷的影響66

4.4.3　顆粒大小及顆粒介質(zhì)背壓對表面質(zhì)量的影響68

4.4.4　溫熱背壓拉深成形溫度與背壓的匹配70

參考文獻71

第5章　NiAl合金電脈沖輔助熱塑性成形技術(shù)

5.1　概述73

5.2　NiAl合金材料電脈沖輔助快速制備技術(shù)75

5.2.1　NiAl粉體的機械合金化75

5.2.2　NiAl合金材料電脈沖輔助快速制備工藝78

5.3　NiAl合金電脈沖輔助高溫變形規(guī)律及微觀組織演變83

5.3.1　電流作用下NiAl合金高溫變形行為83

5.3.2　電流輔助NiAl合金高溫變形過程微觀組織演變87

5.4　NiAl合金構(gòu)件電脈沖輔助塑性成形工藝與性能89

5.4.1　NiAl合金前緣電脈沖輔助塑性成形工藝89

5.4.2　電脈沖輔助塑性成形前緣力學性能及其強化機制90

5.4.3　電脈沖輔助塑性成形NiAl合金高溫抗氧化性能表征及控制94

參考文獻98

第6章　鋁合金行波磁場鑄造技術(shù)

6.1　概述100

6.2　行波磁場對合金熔體產(chǎn)生的電磁力102

6.2.1　行波磁場位置對電磁力的影響102

6.2.2　電流安匝數(shù)對電磁力的影響106

6.2.3　電流頻率對電磁力的影響108

6.2.4　實驗驗證111

6.3　行波磁場作用下鋁合金凝固組織細化112

6.4　行波磁場作用下鋁合金致密化凝固116

6.4.1　行波磁場對鋁合金凝固組織中氣孔的影響117

6.4.2　行波磁場對鋁合金凝固組織微觀孔洞的影響119

6.5　行波磁場鑄造成形的實驗研究125

參考文獻127

第7章　高溫鈦合金熔模精密鑄造技術(shù)

7.1　概述128

7.2　高溫鈦合金熔體與氧化物陶瓷型殼界面相互作用機理129

7.2.1　熔體與型殼面層間的相互作用規(guī)律129

7.2.2　熔體與型殼面層間的相互作用機制132

7.3　高溫鈦合金熔體在離心力場條件下的充型與凝固規(guī)律135

7.3.1　高溫鈦合金的鑄造充型能力138

7.3.2　型殼面層材料對合金充型能力的影響139

7.3.3　型殼預熱溫度對合金充型能力的影響142

7.3.4　界面反應對鈦合金充型能力影響機制144

7.3.5　離心轉(zhuǎn)速對合金充型能力的影響147

7.4　鑄造高溫鈦合金成分控制與組織性能148

7.4.1　鑄造高溫鈦合金的成分控制148

7.4.2　鑄造高溫鈦合金的凝固組織及力學性能150

7.5　典型高溫鈦合金鑄件的研制152

參考文獻156

第8章　高溫合金點陣夾芯板熔模精密鑄造技術(shù)

8.1　概述157

8.2　3D－Kagome點陣夾芯板熔模精密鑄造充型與凝固特點158

8.2.1　點陣夾芯板熔模精密鑄造澆注系統(tǒng)設計158

8.2.2　熔模精密鑄造點陣夾芯板充型規(guī)律159

8.2.3　熔模精密鑄造點陣夾芯板凝固特點161

8.2.4　熔模精密鑄造點陣夾芯板縮松缺陷分析164

8.3　澆注溫度與型殼預熱溫度對點陣夾芯板鑄造缺陷的影響166

8.3.1　澆注溫度對縮松缺陷位置的影響166

8.3.2　型殼預熱溫度對縮松缺陷位置的影響170

8.3.3　縮松缺陷體積分數(shù)分析173

8.4　高溫合金3D－Kagome點陣結(jié)構(gòu)夾芯板熔模精密鑄造成形實驗175

8.4.1　3D－Kagome點陣夾芯板模樣的制備175

8.4.2　3D－Kagome點陣夾芯板陶瓷型殼制備175

8.4.3　高溫合金3D－Kagome點陣夾芯板澆注工藝177

8.4.4　熔模精密鑄造3D－Kagome點陣夾芯板組織178 [1]

8.5　高溫合金3D－Kagome點陣夾芯板平壓性能180

8.5.1　高溫合金3D－Kagome點陣夾芯板平壓性能理論分析180

8.5.2　剛性面板時3D－Kagome點陣夾芯板的平壓性能183

8.5.3　彈性面板時3D－Kagome點陣夾芯板的平壓性能185

8.5.4　3D－Kagome點陣夾芯板平壓性能實驗188

參考文獻189

第9章　TiAl基合金電磁冷坩堝定向凝固技術(shù)

9.1　概述190

9.2　電磁冷坩堝定向凝固TiAl基合金鑄錠制備191

9.2.1　電磁冷坩堝定向凝固鑄錠制備方法191

9.2.2　熔體內(nèi)電磁場分析192

9.2.3　熔體洛倫茲力與電磁攪拌194

9.2.4　熔體內(nèi)流場分析195

9.2.5　定向凝固鑄錠表面質(zhì)量196

9.3　電磁冷坩堝定向凝固TiAl基合金組織198

9.3.1　定向凝固TiAl基合金的凝固組織198

9.3.2　定向凝固柱狀晶組織201

9.4　電磁冷坩堝定向凝固TiAl基合金片層203

9.4.1　電磁冷坩堝定向凝固TiAl基合金片層取向控制203

9.4.2　電磁冷坩堝定向凝固TiAl基合金片層間距205

9.5　電磁冷坩堝定向凝固TiAl基合金性能及典型件研制208

9.5.1　定向凝固TiAl基合金的力學性能208

9.5.2　定向凝固TiAl基合金熱處理技術(shù)212

9.5.3　定向凝固TiAl基合金葉片精確加工成形技術(shù)214

參考文獻215

第10章　Nb－Si基超高溫合金等離子弧—感應懸浮復合熔煉技術(shù)

10.1　概述217

10.2　等離子弧—感應懸浮復合熔煉系統(tǒng)設計219

10.2.1　等離子槍整體結(jié)構(gòu)設計220

10.2.2　水冷銅坩堝結(jié)構(gòu)設計223

10.3　等離子弧—感應懸浮復合熔煉數(shù)值模擬226

10.3.1　復合熔煉數(shù)值模擬226

10.3.2　電流載荷下坩堝內(nèi)的電磁場計算229

10.3.3　頻率對坩堝內(nèi)不同位置電磁場影響230

10.3.4　感應器相對坩堝底部距離對其內(nèi)部磁感應強度影響231

10.3.5　感應加熱穩(wěn)態(tài)熔體內(nèi)電磁場分布231

10.3.6　水冷銅坩堝感應懸浮熔煉溫度場分布及特性分析234

10.4　Nb－Si合金等離子弧—感應懸浮復合熔煉實驗239

10.4.1　等離子槍單獨加熱熔煉Nb－Si合金239

10.4.2　等離子弧—感應懸浮復合熔煉電磁場對等離子弧的影響240

10.4.3　氣體流量對等離子弧穩(wěn)定性的影響241

10.4.4　等離子弧—感應懸浮復合熔煉過程駝峰的變化241

10.4.5　等離子弧—感應懸浮復合熔煉組織成分研究242

10.5　典型件應用245

參考文獻247

第11章　硼化鈦晶須增強鈦基復合材料成形與熱處理技術(shù)

11.1　概述249

11.2　網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/Ti復合材料制備與表征249

11.2.1　網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/Ti復合材料設計與制備249

11.2.2　網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復合材料組織與拉伸性能251

11.3　塑性變形對TiBw/Ti復合材料組織與性能的影響254

11.3.1　燒結(jié)態(tài)TiBw/TC4復合材料高溫壓縮變形254

11.3.2　網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復合材料熱擠壓變形258

11.3.3　網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復合材料熱軋制變形264

11.4　熱處理對TiBw/Ti復合材料組織與性能的影響267

11.4.1　淬火時效對TiBw/TC4復合材料組織與性能的影響267

11.4.2　退火對擠壓態(tài)TiBw/TC4復合材料組織與性能的影響269

11.4.3　淬火時效對擠壓態(tài)TiBw/TC4復合材料組織與性能的影響272

參考文獻275

第12章　Al－Zn－Mg－Cu合金非等溫時效處理技術(shù)

12.1　概述277

12.1.1　非等溫時效的定義277

12.1.2　非等溫時效技術(shù)應用需求及背景278

12.1.3　非等溫時效工藝的特點279

12.2　非等溫時效工藝簡介279

12.2.1　非等溫時效工藝對鋁合金材料的要求279

12.2.2　非等溫時效工藝分類280

12.3　7×××鋁合金非等溫時效過程中鋁合金的析出行為281

12.3.1　升溫時效過程中的沉淀析出行為281

12.3.2　降溫時效過程中7×××合金的沉淀析出行為283

12.3.3　復合時效過程中的7×××鋁合金組織變化286

12.3.4　時效過程中析出行為小結(jié)288

12.3.5　非等溫時效過程中的組織演化機理289

12.4　非等溫時效態(tài)鋁合金的力學性能290

12.4.1　升溫時效7A85合金的力學性能290

12.4.2　降溫時效7A85合金的力學性能291

12.4.3　復合時效過程中合金的力學性能293

12.4.4　非等溫時效與其它工藝的對比294

12.5　組織與性能關(guān)系296

12.6　非等溫時效工藝存在的問題及發(fā)展方向298

參考文獻299

第13章　應力—磁場復合真空熱處理技術(shù)

13.1　概述301

13.2　復合場熱處理對馬氏體擇優(yōu)取向熱力學理論302

13.2.1　應力真空熱處理對馬氏體擇優(yōu)取向熱力學理論302

13.2.2　磁場真空熱處理馬氏體擇優(yōu)取向熱力學理論304

13.2.3　應力—磁場復合真空熱處理馬氏體擇優(yōu)取向熱力學理論307

13.3　應力—磁場復合真空熱處理晶化行為與晶粒尺寸控制308

13.3.1　Ni－Mn－Ga系薄膜的晶化行為308

13.3.2　應力—磁場復合真空熱處理晶粒尺寸控制311

13.4　應力—磁場復合真空熱處理疇結(jié)構(gòu)取向規(guī)律及機制313

13.4.1　應力—磁場復合真空熱處理工藝對薄膜微觀組織結(jié)構(gòu)的影響31

13.4.2　應力—磁場復合作用下馬氏體孿晶疇擇優(yōu)取向物理模型320

13.5　應力—磁場復合真空熱處理對磁感生應變特性的影響323

參考文獻328

第14章　大面積強流脈沖電子束處理技術(shù)

14.1　概述330

14.2　大面積均勻強流脈沖電子束的產(chǎn)生330

14.3　強流脈沖電子束輻照溫度場模擬332

14.3.1　溫度場模擬物理模型332

14.3.2　差分法求解HCPEB加熱溫度場333

14.3.3　有限元HCPEB溫度場計算334

14.4　強流脈沖電子束（HCPEB）處理技術(shù)的應用336

14.4.1　HCPEB表面拋光與凈化336

14.4.2　HCPEB表面強化處理340

14.4.3　HCPEB合金化與增材沉積340

14.5　HCPEB輻照層組織演化344

14.5.1　HCPEB合金化處理合金元素的分配344

14.5.2　HCPEB輻照處理后重熔層晶粒形態(tài)348

參考文獻349 [1]

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