材料加工原理1章作业

材料加工原理作业

1、如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征？

答：实际金属和合金的液体由大量时聚时散，此起彼伏游动着的院子团簇、空穴所组成，同时也含有各种固态、液态或气态杂质或化合物，而且还表现出能量，结构及浓度三种起伏特征，其结构相当复杂。

能量起伏：指液态金属中处于热运动的原子能量有高有低，同一原子的能量也会随时间而不停变化，出现时高时低的现象。

结构起伏：指液态金属中大量不停“游动”着的原子团簇不断分化组合，由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，这样此起彼伏，不断发生着的涨落过程，似乎团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及内部原子数量都随时间和空间发生着改变的现象。

浓度起伏：指在多组元液态金属中，由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，结合力较强的原子容易聚集在一起，把别的原子排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异，而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化的现象。

2、根据图1-8及式（1-7）说明动力学粘度的物理意义和影响粘度的因素，并讨论粘度在材料成形中的意义。

答：黏度的物理意义可以视为：作用于液体表面的应力 大小与垂直于该平面方向上得速度梯度x dv /dy 的比例系数。

影响黏度因素：1金属液的黏度随结合能U 按指数关系增加。2黏度随原子间距增大而降低。3随温度增加，黏度下降。4合金组元或微量元素对黏度有影响，在M-H 模型中，如果混合热为负值，合金元素的增加会使合金液的黏度上升。5如果溶质和溶剂在固态形成金属间化合物，则合金液的黏度将会明显高于纯溶剂金属液的黏度。6表面活性元素使液体黏度降低，非表面活性杂质的存在使黏度提高。

黏度在成形中意义：1,在薄壁铸件的浇注的过程中，黏度影响金属液的流动性进而影响铸件轮廓的清晰程度。2液体金属内部由于密度差引起自然对流，此时黏度对流动的影响就会直接影响到铸件的质量，如影响热裂、缩孔等。3在金属液各种精炼工艺中，希望尽可能彻底地脱去金属液中的非金属夹杂物和气体，此时黏度越大，夹杂或气泡上浮速度越慢。4铸件及焊缝金属中得某些夹杂元素会对凝固组织和产品性能造成极大地危害，而金属液和熔渣中的动力黏度低则有利于扩散的进行，从而有利于脱去金属中得杂质元素。5在焊缝金属的合金化方法中，熔渣及金属液黏度降低对合金元素的过渡是有利的。6在铸件凝固过程中，黏度越大，就会削弱冒口的补缩效果，从而增加铸件内部缩孔或缩松的形成倾向。7液态合金中黏度增大，不利于晶粒细化。

3、简述表面张力的实质及影响表面张力的因素。

答：表面张力是表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的张力。表面张力是由物体在表面上得质点受力不均所致。

影响因素：1原子间结合力越大，表面张力越大。2随温度升高，表面张力下降。3表面张力双电子层理论中，自由弟子越多，表面张力越大。4想系统中加入消弱原子间结合力的组元，会使表面张力下降。5溶质与溶剂原子的体积差会使表面张力下降。

4、什么是液态金属的充型能力？影响充型能力的因素有哪些？

答：液态金属充型能力：铸造过程中，液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力，即液态金属充填铸型的能力。】

影响因素：

5、试述液态金属停止流动的两种主要机理

答：1纯金属、共晶成分合金及结晶温度范围很窄的合金停止流动机理：在金属的过热热量未散失尽以前为纯液态流动，为1区。金属液继续流动，冷的前端在型壁上凝固结壳，而后的金属液是再被加热的管道中流动，冷却强度下降。由于液流通过1区终点时，尚具有一定过热度，将已凝固的壳从新融化，为2区。该区先形成凝固壳，又被融化。3区时未被完全溶化而留下来的一部分固相区，该区终点的金属液被耗尽了过热热量。4区里，固相和液相同在结晶温度。由于该区的起点处结晶开始较早，断面上结晶完毕也早，往往在它附近堵塞。

2结晶范围很宽的合金的停止流动机理：在金属的过热热量未散失尽以前为纯液态流动。温度下降到液相线以下时，液流中析出晶体，顺流前进，并不断长大。液流前段不断与冷的型壁接触，冷却最快，晶粒数量最多，使金属液的黏度增加，流速减慢。当晶粒数量达到某一临界数量时，便结成一个连续的网络。当液流的压力不能克服次网络的阻力时，即发生堵塞而停止流动。合金的结晶温度范围越宽，枝晶就越发达，液流前段析出相对较少的固相量，亦即在相对较短的时间内，液态金属便停止流动。