重庆大学材料成型原理复习资料
重庆大学材料成型复习题(答案)
一、1落料和冲孔：落料和冲孔又称冲裁，是使坯料按封闭轮廓分离。
落料是被分离的部分为所需要的工件，而留下的周边是废料；冲孔则相反。
2 焊接：将分离的金属用局部加热或加压，或两者兼而使用等手段，借助于金属内部原子的结合和扩散作用牢固的连接起来，形成永久性接头的过程。
3顺序凝固：是采用各种措施保证铸件结构各部分，从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒口的部分最先凝固，在向冒口方向顺序凝固，使缩孔移至冒口中，切除冒口即可获得合格零件的铸造工艺同时凝固：是指采取一些工艺措施，使铸件个部分温差很小，几乎同时进行凝固获得合格零件的铸造工艺4．缩孔、缩松液态金属在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞，这种孔洞称为缩孔，而细小而分散的孔洞称为分散性缩孔，简称缩松。
5.直流正接：将焊件接电焊机的正极，焊条接其负极；用于较厚或高熔点金属的焊接。
直流反接：将焊件接电焊机的负极，焊条接其正极；用于轻薄或低熔点金属的焊接。
6 自由锻造：利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件的成形过程。
模型锻造：它包括模锻和镦锻，它是将加热或不加热的坯料置于锻模模膛内，然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的锻造成型过程。
7.钎焊：利用熔点比钎焊金属低的钎料作填充金属，适当加热后，钎料熔化将处于固态的焊件连接起来的一种方法。
8.金属焊接性：金属在一定条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性。
9，粉末冶金：是用金属粉末做原料，经压制后烧结而制造各种零件和产品的方法。
二、1、铸件中可能存在的气孔有侵入气孔、析出气孔、反应气孔三种。
2、金属粉末的基本性能包括成分、粒径分布、颗粒形状和大小以及技术特征等。
3、砂型铸造常用的机器造型方法有震实造型、微震实造型、高压造型、抛砂造型等。
重庆大学《机械工程材料》复习知识
机械工程材料复习第一部分 基本知识一、概述⒈目的掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点）。
具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料；具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。
⒉复习方法以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用” 之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。
二、材料结构与性能： ⒈材料的性能：①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）； ②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。
⒉材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构（第二章）；纯金属：体心立方（e F -α）、面心立方（e F -γ），各向异性、强度、硬度低；塑性、韧性高 实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）→各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。
合金：多组元、固溶体与化合物。
力学性能优于纯金属。
单相合金组织：合金在固态下由一个固相组成；纯铁由单相铁素体组成。
多相合金组织：由两个以上固相组成的合金。
多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。
⒊材料的组织结构与性能⑴。
结晶组织与性能：F、P、A、Fe3C、Ld；1）平衡结晶组织平衡组织：在平衡凝固下，通过液体内部的扩散、固体内部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀，并一直保留到室温。
2）成分、组织对性能的影响①硬度(HBS)：随C ﹪↑,硬度呈直线增加， HBS 值主要取决于组成相C F e3的相对量。
②抗拉强度(b σ)：C ﹪＜0.9%范围内，先增加，C ﹪＞0.9～1.0％后，b σ值显著下降。
③钢的塑性(δϕ)、韧性(k a )：随着C ﹪↑,呈非直线形下降。
3）硬而脆的化合物对性能的影响：第二相强化：硬而脆的化合物，若化合物呈网状分布：则使强度、塑性下降；若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）：降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高；呈弥散分布于基体上：则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化；呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。
材料成形复习题(重庆大学2014—2015)
2、题图所示双联齿轮，批量为10件/月， 材料为45钢，试：
(1)根据生产批量选择锻造方法。 (2)绘制该零件的锻件图。 (3)分析该零件的锻造生产工序。
3、模锻分模面选取的原则是什么？请按照该 原则在下图所示的a-a、b-b、c-c、d-d、e-e五 个面中选取符合条件的分模面。
一、名词解释： 焊接、熔化焊、压力焊、钎焊 二、填空： 1、熔化焊的焊接接头通常由 ， ， 三部分组成。 2、熔化焊接用焊条通常由焊芯和药皮组成，其中 焊芯的主要作用为 、 等。 3、金属的焊接性是指 。 4、焊接过程中对焊件进行了 ，是产 生焊接应力和变形的根本原因。 5、氩弧焊按所用的电极不同，分为 和 两类。 6、根据钎料熔点不同，钎焊可分为 和 两大 类，其温度分界为 。
4、液态金属浇入铸型后，从浇注温度冷却到室温 都经历 ， ， 三个互相关联的收缩阶段。 5、铸造缩孔形成的基本条件是 ，缩松形成 的基本条件是 。 6、 铸件中往往存在各种气体，其中主要 是 ， 其次是 和 。 7、 铸件中可能存在的气孔有 、 、 三种。 8．在铸钢、铸铁、铝硅、锡青铜合金以中流动性 最好的是 。 9．铸件中存在的晶内偏析，可通过 热处理方 法消除。 10、常用的特种铸造方法有 、 、 、 等。
材料成形技术基础
复习思考题
赖世强 2014-10-22
复习题（1-2章）
一、名词解释
铸造、顺序凝固、充型能力 二 、 填空
1、按照制造前后质量变化情况，现代制造过 程分类一般分为 ， ， 。 2、机械制造技术是以 为中心的 技术和以 为核心的 技术 构成的。 3、影响液态金属充型能力的因素 有 、 、 、 、 四个 方面。
材料成形复习提纲
材料成形复习提纲
一、引言
1.材料成形的定义和重要性
2.材料成形的分类和应用领域
二、材料成形的基本原理
1.材料变形与本构关系
2.材料变形的影响因素
3.材料成形的力学行为
三、塑性成形
1.压力与应力
2.塑性变形的基本形式
3.塑性成形的分类和工艺
4.塑性成形的优点和局限性
四、焊接成形
1.焊接工艺的分类和原理
2.焊接接头的设计和准备
3.焊接材料和设备的选择
4.焊接质量控制和检验
五、热处理技术
1.热处理的目的和作用
2.热处理的分类和工艺
3.热处理对材料性能的影响
4.热处理过程控制和参数选择
六、表面处理技术
1.表面处理的目的和作用
2.表面处理的分类和工艺
3.表面处理对材料性能的影响
4.表面处理过程控制和参数选择
七、材料成形的质量控制与检验
1.质量控制的重要性和原则
2.常用的成形质量检验方法
3.质量缺陷的分析和处理
八、新型材料成形技术
1.新型材料与成形技术的关系
2.新型材料成形技术的研究进展
3.新型材料成形技术的应用前景
九、结语
1.材料成形的发展趋势和挑战
2.对材料成形的思考和展望。
重庆大学材料成型原理复习资料
（一）凝固理论部分一、填空题和名词解释（30分）1.液态金属的结构可概括为近程有序，远程无序。
实际金属液中存在能量、浓度、构（相）三种起伏。
2.纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成的。
3.溶质元素对液态金属表面张力的影响分为两大类，提高表面张力的溶质元素叫非表面活性元素，使表面张力降低的溶质元素叫表面活性元素。
4.流变铸造是金属（合金）在凝固温度区间给以强烈搅拌，破碎枝晶，使其形态发生变化，由枝晶经梅花状最终变为团粒状。
5.金属及合金的结晶包括形核和长大两个过程，完成这两个过程需要热力学过冷度和动力学过冷度两种过冷度。
6.依靠液态金属（合金）内部自身的结构自发地形核，称为均质形核。
依靠外来夹杂所提供的异质界面非自发地形核，称为异质形核，或非均质形核。
7.界面前沿液体中的温度条件有正温度梯度和负温度梯度两种，对纯金属而言，晶体的宏观生长方式有平面生长和树枝状生长，而无胞状生长。
8.固-液界面的微观结构（几个原子层范围内）分为粗糙界面和光滑（平整）界面两类。
纯金属晶体的微观生长方式有晶体的连续（垂直）生长、二维生长和从缺陷处生长。
9.铸件凝固时间“折算厚度法则”公式为t=R2/K2，其中K为凝固系数，R为折算厚度（铸件模数）。
由于折算厚度法则考虑到了铸件形状这个因素，所以它更接近实际。
10.液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。
自然对流是由浮力流和凝固收缩引起的流动。
液体在枝晶间的流动驱动力来自三个方面，即凝固时的收缩、液体成分变化引起的密度改变和液体和固体冷却时各自收缩。
11.成分过冷：由固-液界面前方溶质的再分配引起的过冷，称为成分过冷。
热过冷：金属凝固时所需要的过冷度，若完全由热扩散控制，这样的过冷称为热过冷。
12.成分过冷的判据式是：G L/R<m L C0(1-k)/D L k，当G L/R≥m L C0(1-k)/D L k时，合金界面前沿无成分过冷，此时界面以平面方式生长；当G L/R<m L C0(1-k)/D L k时合金界面前沿有成分过冷，此时界面以胞状方式或树枝状方式生长。
材料成型复习提纲(完整版)
题型与比例：选择题20%，填空题30% ，是非题20%，其他30%第一章1.铸件的凝固方式有：逐层凝固、糊状凝固、中间凝固2.合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。
3.液态金属本身的流动性能力称为流动性。
4.液态合金充满型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力，称为充型能力。
5.影响合金流动性的因素：1.合金的种类2.合金的成分3.浇注的条件4.铸型的充填条件6.灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铝合金次之，铸钢最差。
7.收缩是铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。
收缩是合金的物理本性，在铸造过程中，因收缩可能会导致铸件产生缩孔、缩松、应力、变形和裂纹等缺陷。
8.缩孔是在铸件最后凝固的部分形成容积较大而且集中的空洞。
9.缩松是细小而分散的空洞。
10.定向凝固（顺序凝固）在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，在远离冒口的部分安放冷铁，使铸件上远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。
11.铸造内应力按产生的原因不同，分为热应力、收缩应力、相变应力。
热应力主要是铸件冷却中，由于冷却速度不同而引起不均衡收缩所产生的应力。
热应力使冷却较慢的厚壁处或心部受拉伸，冷却较快的薄壁处或表面受压缩。
12.一般铸件冷却到弹性状态后，收缩受阻才会产生收缩应力，而且收缩应力表现为拉应力或切应力。
13.同时凝固：采取措施使铸件各部分无温差或温差尽量小，几乎同时进行凝固。
自然时效：将铸件置于露天场地半年以上，让其缓慢地发生变形，内应力消除。
热时效（人工时效）又称去应力退火，将铸件加热到550~650°C，保温2~4h，随炉慢冷至150~220°C，然后出炉。
14.热裂一般是在凝固末期，金属处于固相线附近的高温时形成的。
热裂纹的特征是裂纹短，缝隙较宽，形状曲折，裂口表面氧化较严重15.冷裂的特征是裂纹细小，呈连续直线状，具有金属光泽或微氧化色。
材料成型原理复习资料及试题库
1过冷度：金属的理论结晶温度和实际结晶温度的差值2均质形核：在没有任何外来的均匀熔体中的形核过程3异质形核：在不均匀的熔体中依靠外来杂质或者型壁面提供的衬底进行形核的过程4异质形核速率的大小和两方面有关，一方面是过冷度的大小，过冷度越大形核速率越快。
二是和界面有关界面和夹杂物的特性形态和数量来决定，如果夹杂物的基底和晶核润湿，那么形核速率大。
5形核速率：在单位时间单位体积内生成固相核心的数目6液态成型：将液态金属浇入铸型之，凝固后获得具有一定形状和性能的铸件或者铸锭的方法7复合材料：有两种或者两种以上物理和化学性质不同的物质复合组成一种多相固体8定向凝固：使金属或者合金在熔体中定向生长晶体的方法9溶质再分配系数：凝固过程当中，固相侧溶质质量分数和液相侧溶质质量分数的比值10流动性是确定条件下的充型能力，液态金属本身的流动能力叫做流动性11液态金属的充型能力是指液态金属充满铸型型腔获得完整轮廓清晰的铸件能力影响充型能力的因素：（1）金属本身的因素包括金属的密度、金属的比热容、金属的结晶潜热、金属的粘度、金属的表面张力、金属的热导率金属的结晶特点。
（2）铸型方面的因素包括铸型的蓄热系数、铸型的温度、铸型的密度、铸型的比热容、铸型的涂料层、铸型的透气性和发气性、铸件的折算厚度（3）浇注方面的因素包括液态金属的浇注温度、液态金属的静压头、浇注系统中的压头总损失和。
12影响液态金属凝固过程的因素：主要因素是化学成分冷却速度是影响凝固过程的主要工艺因素液态合金的结构和性质以及冶金处理（孕育处理、变质处理、微合金化）等对液态金属的凝固也有重要影响13液态金属凝固过程当中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流，自然对流是由于密度差和凝固收缩引起的流动，由密度差引起的对流成为浮力流。
凝固过程中由传热。
传质和溶质再分配引起液态合金密度的不均匀，密度小的液相上浮，密度大的下沉，称为双扩散对流，凝固以及收缩引起的对流主要主要产生在枝晶之间，强迫对流是由液体受到各种方式的驱动力产生的对流，例如压力头。
《材料成型原理》复习重点
一、名词解释1 表面张力2 粘度3 表面自由能(表面能)4 液态金属的充型能力5 液态金属的流动性6 铸型的蓄热系数7 不稳定温度场和稳定温度场8 温度梯度9 溶质平衡分配系数K010 均质形核和异质形核11、粗糙界面和光滑界面12 “成分过冷”与“热过冷”13 内生生长和外生生长14 枝晶间距15 共生生长和离异生长16 孕育与变质17 联生结晶18 择优生长19 快速凝固20 气体的溶解度21 熔渣的碱度22、长渣和短渣23 熔渣的氧化和还原能力24 扩散脱氧25 沉淀脱氧26 真空脱氧27 偏析28 微观和宏观偏析29 气孔30、冷裂纹和热裂纹31 溶质再分配32 热流密度33 焊接34 热影响区35 焊接线能量E36 焊接的合金化37 合金化的过渡系数38 熔合比39 内力40 内应力41 焊接瞬时应力42 焊接残余应力43 焊接变形44 裂纹45 塑性46 热塑性变形47、张量48 塑性49 简单加载50、应力球张量51、加工硬化52、应变速率53、滑移54、主切应力平面55、平面应变状态56、附加应力二、简答题1 实际液态金属的结构2 液态金属表面张力的影响因素3 简述大平板铸件凝固时间计算的平方根定律4 铸件凝固方式的分类5 简述Jackson因子与界面结构的关系6 试写出“固相无扩散，液相只有有限扩散”条件下“成分过冷”的判据，并分析哪些条件有助于形成“成分过冷”。
7 写出成分过冷判别式（在“固相无扩散，液相为有限扩散”条件下），讨论溶质原始含量C0、晶体生长速度R、界面前沿液相中的温度梯度GL对成分过冷程度的影响，并以图示或文字描述它们对合金单相固溶体结晶形貌的影响。
8 层片状共晶的形核和长大方式9. 铸件的凝固组织可分为几类，它们分别描述铸件凝固组织的那些特点？11 防止气孔产生的措施12 夹杂物对金属性能的影响13.常见焊缝中的夹杂物有几类，它们会对焊缝产生哪些危害？14 试比较缩孔与缩松的形成机理15. 简述凝固裂纹的形成机理及防止措施。
材料成型原理及工艺复习题
材料成型原理及工艺复习题材料成型原理及工艺复习题材料成型是指通过一系列的工艺操作，将原材料加工成所需形状和尺寸的工艺过程。
它在制造业中起着举足轻重的作用，涵盖了各种材料的加工，如金属、塑料、陶瓷等。
本文将通过一些复习题来回顾材料成型的原理和工艺。
1. 什么是材料成型的基本原理？材料成型的基本原理是通过施加外力或温度变化使材料发生形变，从而得到所需的形状和尺寸。
这种形变可以是塑性变形、弹性变形或熔化。
2. 请列举几种常见的材料成型工艺。
常见的材料成型工艺包括锻造、压力加工、注塑、挤压、铸造等。
3. 锻造是一种常用的金属成型工艺，请简要介绍锻造的原理和应用。
锻造是指将金属材料加热至一定温度后，施加外力使其发生塑性变形的工艺。
通过锻造，可以改变金属的形状和尺寸，提高其力学性能。
锻造广泛应用于航空、汽车、机械等领域，用于制造各种零部件。
4. 压力加工是一种常见的塑料成型工艺，请简要介绍压力加工的原理和应用。
压力加工是指将热塑性塑料加热至熔化状态后，通过施加压力使其充填到模具中，并在冷却后得到所需形状的工艺。
压力加工广泛应用于塑料制品的生产，如家电外壳、塑料容器等。
5. 注塑是一种常见的塑料成型工艺，请简要介绍注塑的原理和应用。
注塑是指将热塑性塑料颗粒加热至熔化状态后，通过注射机将熔融塑料注入模具中，并在冷却后得到所需形状的工艺。
注塑广泛应用于塑料制品的生产，如手机壳、玩具等。
6. 挤压是一种常见的金属和塑料成型工艺，请简要介绍挤压的原理和应用。
挤压是指将金属或塑料材料加热至一定温度后，通过挤压机将材料挤出成型孔口的工艺。
挤压可以用于制造各种型材，如铝合金门窗型材、塑料管材等。
7. 铸造是一种常见的金属成型工艺，请简要介绍铸造的原理和应用。
铸造是指将金属加热至液态后，倒入模具中并在冷却后得到所需形状的工艺。
铸造是制造大型金属件的常用工艺，如汽车发动机缸体、船舶螺旋桨等。
通过以上复习题，我们回顾了材料成型的基本原理和常见工艺。
材料成型原理章节复习资料
材料成型原理章节复习资料第一章结构起伏：原子团与空穴的变化现象；三种起伏现象：温度起伏、结构起伏、成分起伏；这三种起伏现象影响液态金属的凝固的过程，从而对产品的质量产生重要的影响。
粘度：液态金属由于原子间作用力大为削弱，且其中存在大量的空穴，其活动性比固态金属要大得多，呈液体的性质。
表面张力：使单独出现在大气中的一小部分液体趋向球状的力。
表面张力的实质：液体或固体同空气或真空接触的界面叫表面。
表面具有特殊的性质，由此产生一些表面特有的现象-----表面现象。
流变铸造：金属或合金在凝固温度区间给以强烈的搅拌，使晶体的生长形态发生变化，有本来是静止状态的树枝晶转变梅花状或接近于球形的晶粒。
第二章流动性：液态金属本身的流动能力；影响：流动性对于排除液体金属中的气体和杂质，凝固过程的补缩、防止开裂，获得优质的液态成形产品有着重要的影响。
液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。
自然对流：由密度差和凝固收缩引起的流动。
强迫对流：由液体受到各种方式的驱动力而产生的流动。
传热的三种基本方式：传导传热、对流换热、辐射换热。
第三章液态金属凝固的驱动力：液态金属凝固的驱动力是由过冷度提供的，过冷度越大，凝固驱动力也就越大。
过冷度为零时，驱动力则无。
所以金属不能在无过冷度的情况下凝固。
热力学能障：由被迫处于高自由能过度状态下的界面原子所产生。
动力学能障：由金属原子穿越界面过程所引起。
均质形核：在没有任何外来界面的均匀熔体中的形核过程。
异质形核：在不均匀的熔体中依靠外来杂质提供的衬底进行形核的过程。
异质核心基底形态与核心容积的关系：按晶核原子数：凸面上形成的晶核原子数最多，平面上次之，凹面上最少。
按促进异质形核能力：凹界面基底的形核能力最强，平界面基底次之，凸界面基底最弱。
影响异质形核速率的因素：过冷度、界面、液态金属的过热及持续时间的影响。
晶体宏观长大方式：当温度梯度为正时，晶体平面方式长大；当温度梯度为负时，晶体以树枝晶方式生长。
重庆大学金属凝固原理第1章概述
• 晶粒的形核与长大
• 偏析产生的特征
• 各相析出的形式与分布 • 枝晶间距的大小及疏松、夹杂、气孔的成 因 • 凝固过程温度场、流场、溶质场等数值模 型的建立及计算机数值模拟软件应用
三、已取得的成果
·孕育、变质细化晶粒理论发展到复合材料制备。
在合金中加入金属或非金属粉末、纤维等 例如：在Al合金中加入Al2O3、SiO2 在Cu合金中加入硅化铁 在铸铁中加入SiC等
冷加工 —— 加工
热加工
车、铣、刨、钳、磨
铸 —— 锻 —— 焊 ——
凝固（液态）成形 塑性（高温、室温）成形、(含注塑成形) 连接成形
热处理、表面加工、粉冶加工
三、材料成形主要方法
液态成形（铸造） 连接成形（焊接，其中金属的 热加工 焊接属于 液态成形） 塑性成形（锻压，包括注塑成型） 粉末成形（粉末冶金）
第一篇 金属凝固理论
第一章 概述
§1-1 金属凝固理论的应用
一、金属凝固的分类（依外部条件分类）
1.重力条件下的凝固
· 平衡凝固—冷却速度很慢的凝固。固-液界面完全
平衡，即界面处的固相、液相成分由合 金状态图确定。
· 准（近）平衡凝固—冷却速度较快，但固-液界面
局部平衡，界面的溶质分布仍 遵循合金状态图的规律。
4.把外部工艺条件和凝固的微观过程结合起来，使 金属制品的质量和性能推向更高的水平
§1-2 金属凝固理论的发展概况
一、早期 上世纪80年代以前，偏重于工艺过程等外部 因素的研究（如冷却速度等）来改善金属凝固组 织。 二、现代 近三十年来，从传热、传质和固-液界面动力 学等三个方面进行了研究，使凝固理论得到较大 发展：
液态金属
凝固
（金属的一次结晶）
《材料成形原理》复习资料(doc 15页)
《材料成形原理》复习资料(doc 15页)《材料成形原理》复习题(铸)第二章 液态金属的结构和性质1． 粘度。
影响粘度大小的因素？粘度对材料成形过程的影响？1)粘度：是液体在层流情况下，各液层间的摩擦阻力。
其实质是原子间的结合力。
2)粘度大小由液态金属结构决定与温度、压力、杂质有关：(1)粘度与原子离位激活能U 成正比，与相邻原子平衡位置的平均距离的三次方成反比。
(2)温度：温度不高时，粘度与温度成反比；当温度很高时，粘度与温度成正比。
(3)化学成分：杂质的数量、形状和分布影响粘度；合金元素不同，粘度也不同，接近共晶成分，粘度降低。
(4)材料成形过程中的液态金属一般要进行各种冶金处理，如孕育、变质、净化处理等对粘度有显著影响。
3)粘度对材料成形过程的影响(1)对液态金属净化(气体、杂质排出)的影响。
(2)对液态合金流动阻力与充型的影响，粘度大，流动阻力也大。
(3)对凝固过程中液态合金对流的影响，粘度越大，对流强度G 越小。
2． 表面张力。
影响表面张力的因素？表面张力对材料成形过程及部件质量的影响？1)表面张力：是金属液表面质点因受周围质点对其作用力不平衡，在表面液膜单位长度上所受的紧绷力或单位表面积上的能量。
其实质是质点间的作用力。
2)影响表面张力的因素(1)熔点：熔沸点高，表面张力往往越大。
(2)温度：温度上升，表面张力下降，如Al 、Mg 、Zn 等，但Cu 、Fe 相反。
(3)溶质元素(杂质)：正吸附的表面活性物质表面张力下降(金属液表面)；负吸附的表面非活性物质表面张力上升(金属液内部)。
(4)流体性质：不同的流体，表面张力不同。
3)表面张力影响液态成形整个过程，晶体成核及长大、机械粘砂、缩松、热裂、夹杂及气泡等铸造缺陷都与表面张力关系密切。
3． 液态金属的流动性。
影响液态金属的流动性的因素？液态金属的流动性对铸件质量的影响？1)液态金属的流动性是指液态金属本身的流动能力。
2)影响液态金属的流动性的因素有：液态金属的成分、温度、杂质含量及物理性质有关，与外界因素无关。
《材料成形原理》重难点复习题
第一章练习一一、填空题1、液体的表观特征有：（1）类似于 体，液体最显著的性质是具有 性，即不能够象固体那样承受剪切应力； （2）类似于 体，液体可完全占据容器的空间并取得容器 的形状；（3）类似于固体，液体具有 表面；（4）类似于固体，液体可压缩性很 。
2、按液体结构和内部作用力分类，液体可分为原子液体、分子液体及离子液体三类。
其中，液态金属属于 液体，各种简单及复杂的熔盐属于 液体。
3、偶分布函数g(r) 的物理意义是距某一 粒子r处找到另一个粒子的 ，换言之，表示离开参考原子（处于坐标原点r=0）距离为r位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（=N/V）的相对偏差。
4、考察下面右图中表达物质不同状态的偶分布函数g(r)的图(a)、(b)、(c)的特征，然后用连线将分别与左图中对应的结构示意图进行配对。
固体结构（a）的偶分布函数气体结构（b）的偶分布函数液体结构（c）的偶分布函数5、能量起伏：描述液态结构的“综合模型”指出，液态金属中处于热运动的不同原子的有高有低，同一原子的能量也在随不停地变化，时高时低。
这种现象称为能量起伏。
6、结构起伏：液态金属是由大量不停“游动”着的组成，团簇内为某种结构，团簇周围是一些的原子。
由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中出去，同时又会有另一些原子到该团簇中，此起彼伏，不断发生着这样的涨落过程，似乎原子团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及其内部原子数量都随和发生着改变，这种现象称为结构起伏。
7、在特定的温度下，虽然“能量起伏”和“结构起伏”的存在，但对于某一特定的液体，其团簇的统计平均是一定的。
然而，原子团簇平均尺寸随温度变化而变化，温度越高原子团簇平均尺寸。
8、浓度起伏：工业中常用的合金存在着异类组员；即使是“纯”金属，也存在着大量原子。
因此，对于实际金属及合金的液态结构，还需考虑不同原子的分布情况。
由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，结合力的原子容易聚集在一起，把别的原于排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异。
材料成型原理复习题.doc
一、填空题1、材料成形方法：除去加工法、连接加工法、变形加工法、液态及粉木成形加工法2、自然界的物质呈现出三种状态：固态、气态、液态，这三种状态之间变化时都发生着相变，例如：由气态转变为液态将产生气相=液相的相转变；由气态转变为固态将产生________ 的相转变；由液态转变为气态将产生_____ 的相转变；由液态转变为固态将产生_______ 的相转变；由固态转变为气态将产生_____ 的相转变；由固态转变为液态将产生_______ 的相转变。
P83、由金属熔化过程的分析可知，纯金属的液态结构由：原子集团、游离原子和空穴组成。
P114、影响液态金属表面张力的因素主要冇：熔点、温度、溶质元素。
P165、液态成形是将熔化的金属或合金在重力或其他外力的作用下注入铸型的型腔内，待其冷却凝固后获得与型腔形状相同的铸件的一种成形方法，主要成形方法冇：重力铸造、压力铸造、离心铸造等。
P236、晶体宏观长大方式取决于界面前方液体中的温度分布，即温度梯度。
在结晶界面前方存在两种温度梯度，即正温度梯度和负温度梯度，当温度梯度为正时，品体以平血方式长大，当温度梯度为负时，晶体以树枝晶方式长大。
P457、铸件典型的宏观组织冇表面细晶粒区、柱状晶区、内部等轴晶区。
P878、在金属铸造过程中，按气体來源不同，气孔可分为三类，分别是析出性气孔、浸入性气孔、反应性气孔；按照气体种类，气孔可分为三类，分别是___________ 、 _________ 和_________ ； P959、液态金属在凝固过程中发生的化学成分不均匀现象称为___________ ,根据出现的范围不同，主要分为__________ 和 ________ 两大类。
P11410、_________________________________________________________ 铸件在冷却过程中产生的应力，按产生的原因可分为_______________________________________________ 、__________ 和_________ 三类。
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（一）凝固理论部分
一、填空题和名词解释（30分）
1.液态金属的结构可概括为近程有序，远程无序。
实际金属液中存在能量、浓
度、构（相）三种起伏。
2.纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成的。
3.溶质元素对液态金属表面张力的影响分为两大类，提高表面张力的溶质元素
叫非表面活性元素，使表面张力降低的溶质元素叫表面活性元素。
4.流变铸造是金属（合金）在凝固温度区间给以强烈搅拌，破碎枝晶，使其形
态发生变化，由枝晶经梅花状最终变为团粒状。
5.金属及合金的结晶包括形核和长大两个过程，完成这两个过程需要热力学过
冷度和动力学过冷度两种过冷度。
6.依靠液态金属（合金）内部自身的结构自发地形核，称为均质形核。
依靠外来夹杂所提供的异质界面非自发地形核，称为异质形核，或非均质形核。
7.界面前沿液体中的温度条件有正温度梯度和负温度梯度两种，对纯金属而言，
晶体的宏观生长方式有平面生长和树枝状生长，而无胞状生长。
8.固-液界面的微观结构（几个原子层范围内）分为粗糙界面和光滑（平整）界
面两类。
纯金属晶体的微观生长方式有晶体的连续（垂直）生长、二维生长和从缺陷处生长。
9.铸件凝固时间“折算厚度法则”公式为t=R2/K2，其中K为凝固系数，R为折
算厚度（铸件模数）。
由于折算厚度法则考虑到了铸件形状这个因素，所以它更接近实际。
10.液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。
自然对流是
由浮力流和凝固收缩引起的流动。
液体在枝晶间的流动驱动力来自三个方面，即凝固时的收缩、液体成分变化引起的密度改变和液体和固体冷却时各自收缩。
11.成分过冷：由固-液界面前方溶质的再分配引起的过冷，称为成分过冷。
热过冷：金属凝固时所需要的过冷度，若完全由热扩散控制，这样的过冷称为热过冷。
12.成分过冷的判据式是：G L/R<m L C0(1-k)/D L k，当G L/R≥m L C0(1-k)/D L k时，
合金界面前沿无成分过冷，此时界面以平面方式生长；当
G L/R<m L C0(1-k)/D L k时合金界面前沿有成分过冷，此时界面以胞状方式或树
枝状方式生长。
13.变质处理：通过变质元素的选择性分布实现改变晶体的生长形貌，从而改变
晶体的生长过程的方法。
孕育处理：向液体金属中添加生核剂，通过增加晶核数影响生核过程，实现细化晶粒的方法。
14.应力按其产生原因可分为：热应力、相变应力和机械（阻碍）应力
15.在应力与致脆因素的共同作用下，使材料的原子结合遭到破坏，在形成新界
而时产生的缝隙被称为裂纹。
16.宏观可见的热烈纹，其断口均有较明显的氧化色彩；冷裂纹的断口则具有发
亮的金属光泽。
17.热裂纹是焊接或液态成形过程中，在高温阶段产生的开裂现象。
冷裂纹是焊
件或铸件在室温附近出现的裂纹。
18.金属中的气孔分为析出性气孔、反应性气孔和侵入性气孔。
19.常见的非金属夹杂物有氧化物、硫化物和硅酸盐。
它会降低铸件的塑性、韧
性和疲劳性能。
试验证明，疲劳裂纹源主要发生在非金属夹杂物处。
20.对具有一定凝固温度范围的合金，从浇注温度冷却到室温，都要经历液态收
缩、凝固收缩、固态收缩三个收缩阶段，其中液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔的基本原因。
形成缩松和形成缩孔的基本原因是相同的，即合金的液态收缩值和凝固收缩值大于固态收缩值。
21.微观偏析分为晶内偏析和晶界偏析两类，它们可通过扩散（均匀化）退火热
处理工艺得到基本消除，但当晶界上存在稳定化合物时，偏析不能消除。
二、作图题(10分)
作出k0<1的合金相图（固、液相线近似为直线），并作出成分为C0的该合金在近（准）平衡凝固过程中（固相无扩散，液相中均匀混合），（1）凝固进行至液、固相线间溶质再分配物理模型图；（2）凝固终了时溶质再分配物理模型图。
(1)
(2)
四、计算题（10分）（精确到小数点后2位）
已知Ni的T m=1453℃，L=1870J/mol，
CL
σ=2.25×10-5J/cm2，摩尔体积为6.6cm3,求：
（1）过冷度为100K，均质生核时的r*
均。
（2）当过冷度为100K，θ=10°时，异
质生核时的r*
异和G*
∆
异。
解：(注意：T m=1453℃=1726K，L=1870J/mol=1870÷6.6 J/ cm3=283.33 J/ cm3) （1）r*
均
=（2σCL×T m）/( L×△T)=2.74×10-6（cm）
（2）r*
异
=2.74×10-6（cm）
A﹡=4π(r*异)2=9.43×10-11（cm2）
f(θ)=（2+cosθ）(1－cosθ)2/4=1.72×10-4
△G
异﹡= A﹡
CL
σf(θ)/3=3.65×10-19(J)。