《金属凝固原理》运用凝固过程传热及传质的基本原理，重点阐述了凝固过程中溶质元素的分布及凝固组织的形成规律，并尽可能地结合图解与数学推导给予定性或定量的描述。在此基础上，介绍了几种典型的凝固技术及其凝固组织的控制原理、方法和思路。全书共分11章：第1章简要介绍了凝固成形的基本问题与发展概况；第2～6章主要阐述了凝固过程的基本原理，包括凝固热力学与动力学、凝固过程的溶质再分配、固一液界面理论与晶体生长规律以及凝固过程中液态金属的流动等；第7章介绍了凝固组织与偏析的形成及其控制原理和方法；第8～11章重点介绍了几种典型凝固技术，包括定向凝固技术、快速凝固技术、连续铸造以及复合材料制备中的凝固问题。各章均附有习题，全书末附有参考文献。

    凝固是材料成形加工过程中一种非常重要的物理化学现象。它是将固体材料加热到液态，然后使其按人们预定的尺寸、形状及组织形态，再次冷却至固态的过程。材料在凝固过程中，既涉及到物理和物理化学变化，还涉及到化学变化过程，因此对材料凝固现象的研究，渗透了多学科的知识，并处于当代材料研究领域的前沿。半导体工业中大规模集成电路的规模与效率，与凝固有关；复合材料制备时的界面问题，与凝固有关；高能束表面材料及梯度材料的获得，也与凝固有关。
    在材料的成形加工中，铸造、焊接与粉末冶金过程，都与凝固过程须臾不可分离。其中金属的熔化、浇注和凝固构成了整个生产过程的主线，而凝固则是铸件成形过程的核心，它决定着铸件组织和铸造缺陷的形成，因而决定了产品最终的性能与质量。
    1.凝固过程中材料物理性质与晶体结构的变化
    凝固过程是材料由液相向固相转化的过程。在这种液固转化过程中，材料的物理性质及晶体结构均发生了改变。概括地说，下列的几种改变是我们在讨论与研究凝固问题时需要引起重视的。
    （1）体积改变
    大多数材料在经历液一固转变时，其体积将缩小3％～5％，即原子的平均间距减小1％～1.7％。这种看似简单的体积缩小，却会导致凝固过程产生一系列凝固缺陷，如凝固时产生的缩孔、缩松，凝固应力引起的变形、裂纹等，使得凝固过程的控制成为一个非常复杂的系统工程问题。当然，并非所有的材料在经历液一固转变时体积都会缩小，比如水结冰时，体积反而增加；含有石墨的铸铁凝固时，由于析出石墨，体积也会有所增加，这就是我们常说的“石墨化膨胀”。

前言
第1章 凝固成形的基本问题与发展概况
1.1 基本问题
1.2 发展概况

第2章 凝固的热力学基础
2.1 材料凝固概述
2.2 纯金属的凝固热力学
2.3 二元合金的稳定相平衡
2.4 溶质平衡分配系数及界面溶质分配系数
习题

第3章 凝固动力学
3.1 自发形核
3.2 非自发形核
3.3 固-液界面结构
3.4 晶体生长方式
习题

第4章 单相合金的凝固
4.1 凝固过程的溶质再分配
4.2 金属凝固过程中的“成分过冷”
4.3 界面稳定性与晶体形态
4.4 胞晶组织与树枝晶
习题

第5章 多相合金的凝固
5.1 共晶合金的凝固
5.2 偏晶合金的凝固
5.3 包晶合金的凝固
习题

第6章 凝固过程中的传热、传质与液体流动
6.1 传输现象的数学描述
6.2 凝固过程中的传热
6.3 凝固过程中的传质
6.4 凝固过程中的液体流动
习题

第7章 铸件凝固组织控制
7.1 铸件凝固组织的形成
7.2 等轴晶的晶粒细化
7.3 凝固组织中的偏析及其控制
7.4 凝固收缩及其控制
7.5 半固态金属的特性及半固态铸造
习题

第8章 定向凝固与单晶生长
8.1 定向凝固的理论基础
8.2 非平衡凝固
8.3 定向凝固工艺
8.4 激光快速定向凝固
习题

第9章 快速凝固
9.1 快速凝固条件及其特征
9.2 快速凝固过程的动力学与热力学
9.3 材料的快速凝固制备技术
习题

第10章 连续铸造
10.1 钢锭的连铸技术
10.2 铝合金的连铸技术
10.3 热型连铸技术
习题

第11章 复合材料制备中的凝固问题
11.1 颗粒增强复合材料
11.2 纤维增强复合材料
习题
参考文献