金属凝固原理(全)

《金属凝固理论》期末复习题

一、是非判断题

1 金属由固态变为液态时熵值的增加远远大于金属由室温加热至熔点时熵值的增加。(错）

2 格拉晓夫准则数大表明液态合金的对流强度较小。(错）

3 其它条件相同时，凹形基底的夹杂物不如凸形基底的夹杂物对促进形核有效。(错）

4 大的成分过冷及强形核能力的形核剂有利于等轴晶的形成。（对）

5 大多数非小平面-小平面共晶合金的共晶共生区呈现非对称型。（对）

6 根据相变动力学理论，液态原子变成固态原子必须克服界面能。（对）

7 具有糊状凝固方式的合金容易产生分散缩孔。（对）

8.金属熔体的黏度与金属的熔点相类似，本质都是反映质点间（原子间）结合力大小。（对）

9. 以熔体中某一参考原子作为坐标原点，径向分布函数表示距参考原子r处找到其他原子的

几率。(错）

10. 液态金属中在3-4个原子直径的范围内呈一有序排列状态，但在更大范围内，原子间呈无序状态。（对）

11. 金属熔体的黏度越大，杂质留在铸件中的可能性就越大。（对）

12. 半固态金属在成型过程中遵循的流变特性，主要满足宾汉体的流变特性（对）

13. 在砂型中，低碳钢的凝固方式是体积凝固。(错）

14. 铸型具有一定的发气能力，会导致型腔气体反压增大，充型能力下降。（对）

15. 晶体生长的驱动力是固液两相的体积自由能差值。（对）

16. 绝大多数金属或合金的生长是二维晶核生长机理。(错）

17. Fe-Fe3C共晶合金结晶的领先相是奥氏体。(错）

18. 铸件中的每一个晶粒都代表着一个独立的形核过程，而铸件结晶组织的形成则是这些晶

核就地生长的结果。(错）

19. 型壁附近熔体内部的大量形核只是表面细晶粒区形成的必要条件，而抑制铸件形成稳定

的凝固壳层则为其充分条件. （对）

20.对于薄壁铸件，选择蓄热系数小的铸型有利于获得细等轴晶。(错）

21.处理温度越高，孕育衰退越快。因此在保证孕育剂均匀溶解的前提下，应尽量降低处理

温度。（对）

22. 铸铁中产生的石墨漂浮属于逆偏析。(错）

23.湿型铸造的阀体铸件件皮下形成的内表面光滑的气孔，其形成原因主要是砂型的发气量

大、透气性不足。（对）

二、名词解释

1.黏度：是熔体在不同层面上存在相对运动时才表现出来的一种物理性能，其本质反映的是

质点间的结合力大小。

2.金属遗传性：指在结构上，由原始炉料通过熔体阶段向铸造合金的信息传递，具体表现在

原始炉料通过熔体阶段对合金零件凝固组织，力学性能及凝固缺陷的影响。

3.半固态铸造：指在金属的凝固过程中，对金属施加剧烈的搅拌或扰动、或改变金属的热状

态、或加入晶粒细化剂、或进行快速凝固，即改变初生固相的形核和长大

过程，得到的一种液态金属熔体中均匀地悬浮着一定球状初生固相的固液

混合浆料，然后利用其进行成型的工艺。

4. 充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力

5.非均质形核：指在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界面提供的衬底进行形核的过程

6. 临界形核半径：由金属学可知，只有大于临界半径的晶胚才可以作为晶核稳定存在，此

时的晶胚为临界晶核，其大小为临界形核半径

7.平衡分配系数：指在给定的温度T*下，平衡固相溶质浓度Cs*与液相溶质浓度C L*之比，

其决定了固液界面两侧溶质成分分离的系统热力学特性

8. 成分过冷：指由溶质再分配导致界面前方熔体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷

9. 枝晶间距：指相邻同次分枝之间的垂直距离，实际上则用金相视野下测得的各相邻同次

分枝之间距离的统计平均值来表示

10. 领先相：指在熔体中率先析出，并且能为第二相提供有效衬底，使第二相在其表面上析

出，从而确保共晶反应进行的那个相

11.共生生长：指两相彼此合作地一起向前生长，是共生共晶的生长过程，形成了两相相互

交迭、紧密掺和的共晶体

12. 离异生长：指共晶转变中合金熔体不能进入共生区，共晶两相没有共同的生长界面，它

们以不同的速度而独立生长，即两相的析出在空间和时间上都是彼此分离

的，所形成的组织中没有共生共晶的组织特征，这种非共生共长的共晶结晶

方式称为离异生长

13. 结晶雨：指凝固初期在液面形成的晶粒或顶部凝固层脱落的分枝由于密度比液体大而下

沉，并且在下沉的过程中也可能发生枝晶的熔断和增殖的现象

14. 孕育处理:指向液态金属中添加少量物质以实现细化晶粒、改善组织的一种工艺方法

15. 动态晶粒细化：指主要采用机械力或电磁力引起的固相发生相对运动，导致枝晶破碎或

从型壁脱落，在液相中形成大量的晶核，以达到细化晶粒的目的

16. 铸造应力：指铸件在凝固及冷却的过程中由于线收缩及固态相变会引起体积的收缩或膨

胀，该变化往往受到外界的约束和铸件各部分之间的相互制约而不能自由的

进行，而在产生变形的同时也产生的应力，这种应力即为铸造应力

17.自然时效：指将具有残余应力的铸件放置在露天场地，经历较长时间，使应力慢慢的自

然消失

18. 形核率：指单位时间，单位体积液态金属中形成的晶核数，以N表示，其越高意味着单

位体积中晶核数目越多，结晶结束后可获得更细小的凝固组织，提高力学性能

19. 晕圈：指在共晶结晶过程中，第二相环绕领先相生长而形成的外围层

20. 液态金属的热速处理：指在合金熔炼时将熔体过热到液相线以上一定温度（一般高于液

相线250-350 ）然后迅速冷却到浇注温度进行浇注的工艺

21. 模数：是铸体的体积V与表面积S的比值

22.理想液态金属：指没有任何杂质及缺陷的纯金属熔体

23.流动性:指液态金属本身的流动能力

24.逆偏析：指铸件凝固后常常出现和正常偏析相反的溶质分布情况，当K0<1时表面或底部

含溶质元素多，而中心部分或上部含溶质较少的现象

25.密度偏析：即重力偏析，是熔体和固体共存或者不混合的液相之间存在着密度差时产生

的化学成分不均匀现象，一般形成于金属凝固前或刚刚开始时

26.变质处理：指向金属液体中加入一些细小的形核剂（又称为孕育剂或变质剂），使它在金

属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，

达到提高材料性能的目的

27.热过冷：指仅由熔体实际温度分布所决定的过冷状态

28.界面平衡假设：为了方便研究，可以近似地认为在传热、传质和界面反应这三个基本过

程中，单相合金的晶体生长仅取决于热的传输和质的传递，而原子通过

界面的阻力则小到可以忽略不计，界面处固液两相始终处于局部平衡状

态，根据相变动力学理论，局部平衡过程可以采用热力学方法处理，可