材料成型第一章重难点复习题答案

课后作业答案

第一章

练习一

一、填空题

1、液体的表观特征有：

（1）类似于液体，液体最显著的性质是具有流动性，即不能够象固体那样承受剪切应力；

（2）类似于液体，液体可完全占据容器的空间并取得容器内腔的形状；

（3）类似于固体，液体具有自由表面；

（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，液态金属属于原子液体，简单及复杂的熔盐通常属于离子液体。

3、偶分布函数g(r)的物理意义是距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，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能量有高有低，同一原子的能量也在随时间不停地变化，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”着的原子团簇组成，团簇内为某种有序结构，团簇周围是一些散乱无序的原子。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，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时间和空间发生着改变，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，其团簇的统计平均尺寸是一定的。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越小。

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，也存在着大量杂质原子。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，结合力较强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。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，这一现象称为浓度起伏。

9、对于液态合金，若同种元素的原子间结合力大于不同元素的原子间结合力，即F(A-A、B-B) ＞F(A-B)，则形成富A及富B的原子团簇，具有这样的原子团簇的液体仅有“拓扑短程序”；若熔体的异类组元具有负的混合热，往往F(A -B)＞F(A-A、B-B)，则在液体中形成具有A-B化学键的原子团簇，具有这样的原子团簇的液体同时还有“化学短程序”。具有“化学短程序”的原子团簇，在热运动的作用下，出现时而化合，时而分解的分子，也可称为不稳定化合物，甚至可以形成比较强而稳定化合物，在液体中就出现新的固相。

10、金属熔化潜热∆H m比其气化潜热∆H b小得多（表1-2），为1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。

二、判断题（括号中添“√”或“×”）

1、（√）

2、（×），因为Ga, Bi, Sb, Ce, Si, Ge等熔化时体积增大。

3、（×），理想纯金属液体中既有“能量起伏”，也有“结构起伏”。

4、（√）

5、（×），近年，人们发现液态Ga、Cs、Se、I、、Bi 、Te等元素以及石墨熔体的某些物理性质随压力出现异常非连续变化，Katayama等利用对液态磷进行高压X-衍射实验，证实了液态磷中发生压力诱导型非连续液-液结构转变；我国及国外的学者也以多种手段揭示，一些合金熔体的性质与结构随温度发生非连续变化。

练习二

一、填空题

1、 作用于液体表面切应力τ大小与垂直于该平面方向上的速度梯度的比例系数，称为动力学粘度，通常以η表示。要产生相同的dV X /dy ，液体的 内摩擦 阻力越大，则η越大，所需外加剪切应力也越大。

2、 液体粘度的常用单位为Pa·S 或mPa·S 。

3、 液体的原子间结合力（或原子间结合能U ）越大，则内摩擦阻力越大，粘度也就越高。液体粘度η随原子间结合能U 按指数关系增加，即：)/exp(0T k U B ηη=。

4、 此外，粘度随原子间距δ增大而降低，随温度T 升高而下降，合金元素的加入若产生负的混合热H m 则会使合金液的粘度上升，通常，表面活性元素使液体粘度降低。

5、 通常，物质内部原子间结合力越大，其熔点和沸点越高，其固体和液体的表面能和表面张力也越大，其液体的粘度越大。

6、 虽然表面张力与表面自由能是不同的物理概念，但都以γ（或σ）表示，其大小完全相同，单位也可以互换，通常表面张力的单位为力/距离，以N/m 或dyn/cm 表示，表面能的单位为能量/面积，以J/m 2或erg/cm 2表示。

7、 两相质点间结合力越大，界面能越小，界面张力就越小。两相间的界面张力越大，则润湿角越大，表示两相间润湿性越差。

8、 通常，自由电子多的溶质元素，由于造成合金表面双电层的电荷密度大，从而造成对表面压力大，而使整个系统的表面张力增加。

二、选择题

1、C 正确

A 错，因为降低原子间距、加入产生负的混合热的合金元素均会使液体粘度上升。

B 错，因为加入表面活性元素才会使液体粘度降低。

D 错，因为降低液体温度会使液体粘度上升。

2、B 正确

A 错，因为向系统中加入削弱原子间结合力的组元可以降低表面张力。

C 错，因为加入表面活性元素才会使液体表面张力降低。

D 错，因为加入自由电子数目多的溶质元素会使液体表面张力上升。

3、D 错，因为根据公式（1-22）H g D C ⋅⋅=

ρσ4 ，可清楚地看出其规律。 4、C 正确。

A 错。通常，熔点高的物质其表面张力比熔点低的物质高，但也存在反例。如Mg 与Zn 同样都是二价金属，Mg 的熔点为650℃，Zn 的熔点为420℃，但Mg 的表面张力为559mN/m( dyn/cm)；