全书共分7章，主要以轴承套圈、支撑滚道、风电塔筒法兰等高端装备常用的外层40Cr内层Q345B钢双金属环坯、外层2219铝合金内层AZ31B镁合金双金属环坯为研究对象，详细介绍了双金属环件短流程铸辗复合成形技术的理论与工艺。主要内容包括双金属构件制造技术及双金属环坯离心铸造技术的国内外研究发展概况，40CrQ345B双金属环坯离心铸造建模基础，40CrQ345B双金属环坯立式离心铸造结合行为与质量控制，40CrQ345B双金属环坯卧式离心铸造结合行为与质量控制，基于Flow-3D的40CrQ345B双金属环坯卧式离心铸造工艺研究，2219铝AZ31B镁双金属环坯离心铸造研究，双金属环坯离心铸造结合性能的实验研究。本书在内容组织和结构安排上，力求理论联系实际，突出实用性、先进性，对实际生产与科学研究具有指导意义。

目 录 第1章 概论．．． PAGEREF _Toc167644614 \h 1 1．1 双金属构件在工业发展中的重要地位．．． PAGEREF _Toc167644615 \h 1 1．2 双金属构件制造技术的研究现状．．． PAGEREF _Toc167644616 \h 3 1．2．1 双金属构件制造技术的基本原理及特点 PAGEREF _Toc167644617 \h 4 1．2．2 双金属构件离心铸造技术研究现状 PAGEREF _Toc167644618 \h 10 1．2．3 双金属构件界面结合行为研究现状 PAGEREF _Toc167644619 \h 13 1．2．4 双金属构件界面结合机理研究现状 PAGEREF _Toc167644620 \h 24 1．3 双金属环件短流程铸辗复合工艺及其优点与应用．．． PAGEREF _Toc167644621 \h 28 1．4 双金属环坯离心铸造面临的技术挑战．．． PAGEREF _Toc167644622 \h 29 1．4．1 双金属环坯离心铸造凝固过程质量控制难点 PAGEREF _Toc167644623 \h 29 1．4．2 双金属环坯离心铸造数值模拟技术 PAGEREF _Toc167644624 \h 30 1．4．3 离心铸坯“形”“性”一体化控制难点 PAGEREF _Toc167644625 \h 32 第2章 40CrQ345B双金属环坯离心铸造建模基础．．． PAGEREF _Toc167644626 \h 35 2．1 双金属环坯的选材依据及材料属性．．． PAGEREF _Toc167644627 \h 35 2．2 双金属环坯离心铸造的建模及网格划分．．． PAGEREF _Toc167644628 \h 36 2．2．1 双金属环坯立式离心铸造的建模 PAGEREF _Toc167644629 \h 36 2．2．2 双金属环坯卧式离心铸造的模型 PAGEREF _Toc167644630 \h 37 2．2．3 双金属环坯的网格划分 PAGEREF _Toc167644631 \h 38 2．3 双金属环坯离心铸造工艺条件的确定．．． PAGEREF _Toc167644632 \h 39 2．3．1 离心铸造的工艺参数 PAGEREF _Toc167644633 \h 39 2．3．2 边界条件 PAGEREF _Toc167644634 \h 42 2．3．3 双金属环坯立式离心铸造的模拟方案 PAGEREF _Toc167644635 \h 42 2．3．4 双金属环坯卧式离心铸造的模拟方案 PAGEREF _Toc167644636 \h 44 2．4 双金属环坯离心铸造过程的数学模型．．． PAGEREF _Toc167644637 \h 45 2．4．1 离心铸造充型凝固过程的基本控制方程 PAGEREF _Toc167644638 \h 45 2．4．2 微观组织模拟模型 PAGEREF _Toc167644639 \h 46 第3章 40CrQ345B双金属环坯立式离心铸造结合行为与质量控制．．． PAGEREF _Toc167644640 \h 48 3．1 双金属环坯立式离心铸造外层模拟参数的优化．．． PAGEREF _Toc167644641 \h 48 3．2 双金属环坯立式离心铸造温度场模拟．．． PAGEREF _Toc167644642 \h 50 3．3 双金属环坯立式离心铸造应力场模拟．．． PAGEREF _Toc167644643 \h 53 3．4 双金属环坯立式离心铸造成形质量控制．．． PAGEREF _Toc167644644 \h 54 3．4．1 缩松缩孔缺陷的分析预测与控制 PAGEREF _Toc167644645 \h 54 3．4．2 结合界面的轴向冶金结合高度 PAGEREF _Toc167644646 \h 55 3．4．3 结合界面的冶金结合层厚度 PAGEREF _Toc167644647 \h 56 3．4．4 充型凝固过程的界面质量控制 PAGEREF _Toc167644648 \h 56 3．5 双金属环坯立式离心铸造界面微观组织模拟．．． PAGEREF _Toc167644649 \h 59 3．5．1 形核区域 PAGEREF _Toc167644650 \h 59 3．5．2 形核参数 PAGEREF _Toc167644651 \h 59 3．5．3 微观组织模拟 PAGEREF _Toc167644652 \h 60 第4章 40CrQ345B双金属环坯卧式离心铸造结合行为与质量控制．．． PAGEREF _Toc167644653 \h 63 4．1 双金属环坯卧式离心铸造外层模拟结果．．． PAGEREF _Toc167644654 \h 63 4．2 双金属环坯卧式离心铸造温度场模拟．．． PAGEREF _Toc167644655 \h 64 4．3 双金属环坯卧式离心铸造应力场模拟．．． PAGEREF _Toc167644656 \h 67 4．4 双金属环坯卧式离心铸造成形质量控制．．． PAGEREF _Toc167644657 \h 68 4．4．1 缩松缩孔缺陷的分析预测与控制 PAGEREF _Toc167644658 \h 68 4．4．2 结合界面的轴向冶金结合高度 PAGEREF _Toc167644659 \h 69 4．4．3 充型凝固过程的界面质量控制 PAGEREF _Toc167644660 \h 69 4．5 双金属环坯卧式离心铸造界面微观组织模拟．．． PAGEREF _Toc167644661 \h 72 第5章 基于Flow-3D的40CrQ345B双金属环坯卧式离心铸造工艺研究．．． PAGEREF _Toc167644662 \h 74 5．1 基于Flow-3D的离心数值模拟方法．．． PAGEREF _Toc167644663 \h 74 5．1．1 浇注材料的选取依据 PAGEREF _Toc167644664 \h 74 5．1．2 物理模型的建立 PAGEREF _Toc167644665 \h 75 5．1．3 模型的网格划分及边界条件 PAGEREF _Toc167644666 \h 76 5．1．4 初始条件的研究 PAGEREF _Toc167644667 \h 77 5．1．5 数学模型的建立 PAGEREF _Toc167644668 \h 79 5．1．6 模拟方法的确定 PAGEREF _Toc167644669 \h 80 5．2 双金属环件外层的模拟结果及工艺优化．．． PAGEREF _Toc167644670 \h 81 5．2．1 模拟方案确定 PAGEREF _Toc167644671 \h 81 5．2．2 流动场分析 PAGEREF _Toc167644672 \h 83 5．2．3 铸型转速的影响 PAGEREF _Toc167644673 \h 84 5．2．4 金属液浇注速度的影响 PAGEREF _Toc167644674 \h 85 5．2．5 浇口位置的影响 PAGEREF _Toc167644675 \h 87 5．2．6 金属液浇注温度的影响 PAGEREF _Toc167644676 \h 89 5．3 双金属内层的浇注及其工艺参数对结合层的影响．．． PAGEREF _Toc167644677 \h 91 5．3．1 双金属环件复合界面结合机理 PAGEREF _Toc167644678 \h 92 5．3．2 浇注内层时外层冷却温度的计算 PAGEREF _Toc167644679 \h 93 5．3．3 外层金属冷却温度对结合层的影响 PAGEREF _Toc167644680 \h 95 5．3．4 内层金属浇注温度对结合层的影响 PAGEREF _Toc167644681 \h 103 第6章 2219铝合金AZ31B镁合金双金属环坯离心铸造工艺研究．．． PAGEREF _Toc167644682 \h 108 6．1 铝镁双金属离心铸造建模及工艺参数研究．．． PAGEREF _Toc167644683 \h 108 6．1．1 材料的选取依据与计算 PAGEREF _Toc167644684 \h 108 6．1．2 物理模型与网格划分 PAGEREF _Toc167644685 \h 109 6．1．3 双金属离心铸造工艺参数的研究 PAGEREF _Toc167644686 \h 110 6．1．4 浇注内层的求解设置 PAGEREF _Toc167644687 \h 114 6．1．5 填充过程的数学模型 PAGEREF _Toc167644688 \h 114 6．1．6 微观结构演化的数学模型 PAGEREF _Toc167644689 \h 115 6．2 铝镁双金属环坯离心铸造界面结合行为研究．．． PAGEREF _Toc167644690 \h 117 6．2．1 双金属界面结合判据的确定方法 PAGEREF _Toc167644691 \h 117 6．2．2 双金属离心铸造模拟方案的制定 PAGEREF _Toc167644692 \h 118 6．2．3 离心铸造参数对界面结合的影响 PAGEREF _Toc167644693 \h 119 6．2．4 缩松缩孔缺陷分布预测及控制 PAGEREF _Toc167644694 \h 126 6．2．5 双金属环坯界面热传递过程及冶金结合高度 PAGEREF _Toc167644695 \h 128 6．2．6 双金属环坯外层凝固过程的温度场变化 PAGEREF _Toc167644696 \h 129 6．2．7 双金属环坯结合界面微观组织演变模拟 PAGEREF _Toc167644697 \h 130 第7章 双金属环坯离心铸造结合性能的实验研究．．． PAGEREF _Toc167644698 \h 134 7．1 界面组织观察与结合性能检测．．． PAGEREF _Toc167644699 \h 134 7．2 结合界面组织演变．．． PAGEREF _Toc167644700 \h 136 7．3 结合界面元素扩散特征．．． PAGEREF _Toc167644701 \h 140 7．4 双金属环坯结合界面EBSD分析．．． PAGEREF _Toc167644702 \h 144 7．4．1 CDRD面EBSD分析 PAGEREF _Toc167644703 \h 144 7．4．2 ADRD面EBSD分析 PAGEREF _Toc167644704 \h 145 7．5 结合界面性能与断口形貌．．． PAGEREF _Toc167644705 \h 146 7．5．1 拉伸性能 PAGEREF _Toc167644706 \h 146 7．5．2 剪切性能 PAGEREF _Toc167644707 \h 150 7．5．3 结合界面硬度 PAGEREF _Toc167644708 \h 151 参考文献．．． PAGEREF _Toc167644709 \h 153