金属液态成形综合实验

金属的液态成形技术过去称为铸造技术，在人类历史的发展进程中，为促进人类的文明和技术进步发挥了巨大的作用。现代涌现出的定向凝固、单晶制备、喷射成形等新技术，均利用了液态金属及液固相变的特性，但与传统的铸造技术存在一定区别，因此，很多科技工作者将其重新定义为液态成形技术（或凝固加工技术）。液态成形技术是现代先进制造技术的重要组成部分，在航空航天设备、船舶、大型装备等的关键部件制造中具有重要地位。当前科技发展不仅需要先进的技术，更需要创新型的人才。实验教学是工程应用型课程教学中极其重要的环节。为贯彻落实党中央提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国的战略部署，贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》实施的高等教育重大计划，国家提出卓越工程师教育培养计划，其主要目标是面向工业界、面向世界、面向未来，培养和造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各类型高质量工程技术人才，其中重在培养学生的工程能力和创新能力。要想切实提高学生的这些能力仅依靠课堂教学是不够的，还需要加强工程实践训练。为此，华中科技大学材料科学与工程学院组织编写了综合实验教学系列教材，《金属液态成形综合实验》即为其中之一。该教材可作为*规划教材《材料成形工艺》《材料成形原理》《铸造工艺学》等相关教材配套的实验教学教材。本实验教材的主要特点是：包含了传统的砂型铸造和典型的特种铸造技术，也包含了型芯增材制造等新技术；设计了易于实施的实验环节，在体现代表性的前提下，尽量采用低熔点有色合金和简化工艺，便于实际操作；每个实验包含了基本原理、典型应用、实验流程等，既与课堂教学内容相统一，又保持了实验教材的独立性。本书分为三部分，共16个实验。第一部分是造型材料性能实验，分别介绍了原砂性能检测、黏土性能检测、黏土砂性能检测、自硬性型砂性能检测和铸造涂料性能检测实验。第二部分是铸造工艺实验，分别介绍了砂型（芯）3D打印、砂型铸造、消失模铸造、熔模铸造、低压铸造、压力铸造和离心铸造实验。第三部分是充型和凝固过程调控实验，分别介绍了金属液流动性、振动凝固、金属热裂性和金属定向凝固实验。本书由华中科技大学刘鑫旺担任主编，董选普、曹华堂担任副主编，具体编写分工如下：刘鑫旺编写实验7~16，董选普编写实验1~5，曹华堂编写实验6。本书由华中科技大学吴树森担任主审。在本书的编写过程中，我们参考了大量的铸造相关教材和论文，在此，感谢铸造业同行和协助整理资料的研究生（高妞、尹正豪、吴伟峰、姚俊卿、程奎、王亚松、施洋、杨墨、蓝晟宁等）。由于作者水平有限，书中难免存在纰漏，请读者批评指正。编者于华中科技大学

《金属液态成形综合实验》是一本关于液态成形技术的综合实验教材。全书分为三部分，共16个实验。第一部分为造型材料性能实验，系统介绍了原砂性能检测、黏土性能检测、黏土砂性能检测、自硬性型砂性能检测和铸造涂料性能检测实验。第二部分为铸造工艺实验，系统介绍了砂型（芯）3D打印、砂型铸造、消失模铸造、熔模铸造、低压铸造、压力铸造和离心铸造实验。第三部分为充型和凝固过程调控实验，系统介绍了金属液流动性、振动凝固、金属热裂性、金属定向凝固实验。本实验教材既包含了传统的砂型铸造和典型的特种铸造技术，也包含了型芯增材制造等新技术。在实验设计上，采用了易于实施的实验环节，在体现代表性的前提下，尽量采用低熔点有色合金和简化工艺，便于实际操作。每个实验包含了基本原理、典型应用、实验流程等，既与课堂教学内容相统一，又保持了实验教材的独立性。本书既可作为液态成形、铸造工艺和凝固加工相关课程的配套实验教材，也可作为高等院校大学生和研究生了解液态成形技术的参考书。

刘鑫旺，华中科技大学材料科学与工程学院教授，主要从事金属液态成形技术、微观组织调控和增材制造技术研究。主持国家自然科学基金、基础加强计划重点基础研究项目（课题）等。发表论文100余篇，申报专利20项，主编专著1本。

第一部分造型材料性能实验(1)
1原砂性能检测实验(2)
2黏土性能检测实验(15)
3黏土砂性能检测实验(24)
4自硬性型砂性能检测实验(37)
5铸造涂料性能检测实验(45)

第二部分铸造工艺实验(55)
6砂型(芯)3D打印实验(56)
7砂型铸造实验(65)
8消失模铸造实验(71)
9熔模铸造实验(81)
10低压铸造实验(88)
11压力铸造实验(96)
12离心铸造实验(108)

第三部分充型和凝固过程调控实验(116)
13金属液流动性实验(117)
14振动凝固实验(124)
15金属热裂性实验(130)
16金属定向凝固实验(138)

参考文献(147)
第一部分造型材料性能实验(1)
1原砂性能检测实验(2)
2黏土性能检测实验(15)
3黏土砂性能检测实验(24)
4自硬性型砂性能检测实验(37)
5铸造涂料性能检测实验(45)

第二部分铸造工艺实验(55)
6砂型(芯)3D打印实验(56)
7砂型铸造实验(65)
8消失模铸造实验(71)
9熔模铸造实验(81)
10低压铸造实验(88)
11压力铸造实验(97)
12离心铸造实验(109)

第三部分充型和凝固过程调控实验(117)
13金属液流动性实验(118)
14振动凝固实验(125)
15金属热裂性实验(131)
16金属定向凝固实验(140)

参考文献(149)

《金属液态成形综合实验》是一本关于液态成形技术的综合实验教材。全书分为三部分，共16个实验。第一部分为造型材料性能实验，系统介绍了原砂性能检测、黏土性能检测、黏土砂性能检测、自硬性型砂性能检测和铸造涂料性能检测实验。第二部分为铸造工艺实验，系统介绍了砂型（芯）3D打印、砂型铸造、消失模铸造、熔模铸造、低压铸造、压力铸造和离心铸造实验。第三部分为充型和凝固过程调控实验，系统介绍了金属液流动性、振动凝固、金属热裂性、金属定向凝固实验。本实验教材既包含了传统的砂型铸造和典型的特种铸造技术，也包含了型芯增材制造等新技术。在实验设计上，采用了易于实施的实验环节，在体现代表性的前提下，尽量采用低熔点有色合金和简化工艺，便于实际操作。每个实验包含了基本原理、典型应用、实验流程等，既与课堂教学内容相统一，又保持了实验教材的独立性。本书既可作为液态成形、铸造工艺和凝固加工相关课程的配套实验教材，也可作为高等院校大学生和研究生了解液态成形技术的参考书。

刘鑫旺，华中科技大学材料科学与工程学院教授，主要从事金属液态成形技术、微观组织调控和增材制造技术研究。主持国家自然科学基金、基础加强计划重点基础研究项目（课题）等。发表论文100余篇，申报专利20项，主编专著1本。