《材料成型原理与工艺》 试题A答案用 (2)

南京农业大学2013-2014学年一学期 《材料成型原理》A 卷评分标准
一、 名词解释（共10分）
1.溶质再分配现象：合金凝固过程中，随温度的不同，液、固相平衡成分发生改变，溶质在液、固两相重新分布的现象。

2.屈服准则：判断材料从弹性状态进入塑性状态的判据。

3.顺序凝固原则：铸件的相邻部位按一定先后次序和方向结束凝固过程的原则。

同时凝固原则： 铸件相邻各部分或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，无先后凝固差异及明显方向性的原则。

二、填空题（每空1分，共14分）
1.结构（相）、 能量（温度）、浓度（成分）
2. 负、越大
3. 表面细晶区、柱状晶区、内部等轴晶区
4. 应力、应变
5. 模数、增大
6.延伸率、断面收缩率
三、判断题（每题1分，共7分）1.√ 2. × 3. √ 4. × 5. × 6. √
四、简答题（每小题7分，共24分）
1. 固－液界面固相一侧的点阵位置有一半左右被固相原子所占据，形成凸凹不平的界面结构，称为粗糙界面（2分）； 固－液界面固相一侧的点阵位置几乎全被固相原子所占据，只留下少数空位或台阶，称为光滑界面（2分）。

根据 Jackson 因子α大小可以判断： α≤2的物质，凝固时固-液界面为粗糙面：（2分） α＞2的物质，凝固时固-液界面为光滑面。

（2分）
2. 缩孔形成原因是金属的液态收缩和凝固收缩之各大于固态收缩，产生条件是铸件由表及里的逐层凝固
缩松形成原因与缩孔相同（2分），产生条件是金属的结晶温度范围较宽，倾向于体积凝固或同时凝固方式。

3.成分过冷判据： 0
00)1(k D k C m R G L L L -≤ 影响成分过冷的因素： 液相中温度梯度GL 越小，成分过冷越大；生长速度R 越大，成分过冷越大；
液相线斜率mL 越大，成分过冷越大；合金原始成分C0越大，成分过冷越大；
扩散系数DL 越小，成分过冷越大；分配系数K0越小，成分过冷越大。

4. 对于每一状态，I 1=18，I 2=72，I 3=0（4分） 属于同一应力状态（4分）。

五、综合分析题（共16分 ）
（1）倾出边界（2分）、补缩边界（2分）
（2）固液相区（或固液两相区）（2分）
（3）逐层凝固方式：固液相区宽度较窄或没有（2分）；
体积凝固方式：固液相区较宽（2分）；
中间凝固方式：固液相区介于逐层凝固与体积凝固方式之间（2分）
（4）合金凝固温度区间（2分）、温度梯度（2分）
六、计算题题（任选2题，每小题20分，共40分）
1. (1)0k =0.5, （2分） (2) 0111*
2001(1)40%(110%)21%2k s
s C k C f --=-=⨯⨯-= （3分） **
021%42%0.5
s L C C K === （3分）
(3) 取030%C =，再由固相无扩散，液相均匀混合的固相中溶质浓度与质量分数之间的关系式，求得fs=55.6%,
f L =1-fs=44.4%,即剩余共晶体数量占整个长度的44.4%。

（5分）
(4) 右图 （6分）
2. (1) 图略（3分）
(2) s σσ==，因此,该点处于塑性状态。

（如用Treasa 判断，则该点应力不存在）（4分） (3) 应力偏张量000086068⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥--⎣⎦
（3分） 应力球张量500050005⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦（2分） (4) J1=15，J2=25，J3=-375（2分）；
1σ=15，2σ=5，3σ=-5；1σ'=10，2σ'=0，3σ'=-10（2分）。

主应变增量之比，即321::εεεd d d =1：0：-1（4分）
3. 解：由2sin
2()()02r r r r d P hrd hdr rd d r dr hd θθσθστθσσθ=+--++=∑ 得 dr h
d r τσ2-= 由简化屈服方程 Y r z =-σσ；
r z d d σσ=
得 dr h d z τσ2-
= 由常摩擦条件, 得 C r h z +-=τσ2 边界条件，当e r r
= ,0σσ=re 022στ++=k x h c e 02)(2στσ++--=∴k x x h
e y ⎰⎥⎦
⎤⎢⎣⎡++--=⇒e x e k h x x l F 002)(22στ ⎪⎭
⎫ ⎝⎛++=⇒022στk h x lx F e e 022στ++==⇒k h
x lx F p e e 镦粗力为 )(41202
3σσπτ
π++=S D h D P
单位流动压力p=03σστ++S h
D。