液态成型作业答案1-9讲 上半学期总结
液态成型
液态成形原理第一章液态金属的结构和性质1.液态成形：是液态金属充满型腔并凝固后获得符合要求的毛坯或零件的工艺技术。
2.晶界粘滞流动：把金属加热到熔点附近时，离位原子数大为增加。
在外力的作用下，这些原子作定向运动，造成晶粒间的相对流动。
(金属的熔化是从晶界开始的)3.熔化潜热：在熔点温度的金属转变为同温度的液态金属时，金属要吸收大量的热量(金属由固态变为液态，体积膨胀约为3~5%)。
4.在熔点和过热度不大时，液态金属的结构是接近固态金属而远离气态金属的。
5.液态金属：是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质及气泡所组成的“混浊”液体。
6.粘度（粘滞性）：在作相对运动的两流体层的接触面上，存在一对等值而反向的作用力来阻碍两相邻流体层作相对运动的性质。
7.粘滞性的本质：原子间结合力的大小。
8.粘度在材料成形过程中的影响。
A．对液态金属净化的影响-粘度↑杂质和气泡上升的速度↓B．对液态合金流动阻力的影响-粘度↑流动阻力↑C．对液态过程中液态合金对流的影响-粘度↑对流强度↓9.表面张力：液态金属表面有一个平行于表面且各向大小相等的张力。
10.影响表面张力的因素：A．熔点。
熔点↑原子间结合力↑表面张力↑B．温度。
温度↑表面张力↓（但对铁碳合金、铜合金，温度↑表面张力↑）C．溶质原子表面活性元素，使表面张力↓非表面活性元素，使表面张力↑11.充型能力mold-filling capacity：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(充型能力是外因（铸型）和内因（流动性）的共同结果) 12.液态金属的流动性：液态金属本身的流动能力。
第二章 液态金属的结晶形核1. 液态金属的凝固是一个体系自由能降低的自发过程。
它的驱动力是由过冷度提供。
2. 过冷度：ΔT=T m -T （T m ：熔点）3. 均质生核homogeneous nucleation :依靠液态金属内部自身结构自发地形核过程。
第一篇金属的液态成形
1. 金属的液态成形(铸造)1.0概述将金属材料加热到高温熔化状态，然后采取一定的成形方法，待其冷却、凝固后获得所需金属制品，这种制造金属毛坯的过程称为金属的液态成形。
金属的液态成形除了铸造之外，还有液态模锻。
1.0.1铸造的定义铸造是指将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得所需形状、尺寸和性能的毛坯或零件的金属液态成形方法。
它是生产机器零件毛坯的主要方法之一。
1.0.2铸造的基本过程铸造生产的基本过程包括以下三个步骤：①根据零件的要求，准备一定的铸型；②把金属液体浇满铸型的型腔；③金属液体在铸型型腔中冷凝成形，获得一定形状和尺寸的铸件。
1.0.3铸造生产的特点铸造的实质就是液态金属(合金)逐步冷凝成形，具有以下特点：优点：①适应性广几乎所有金属及其合金，只要能够熔化成液态便能铸造，尤其是适合生产塑性差的材料。
②工艺灵活性大各种形状、尺寸(壁厚从0.5～1000mm、轮廓从几毫米至几十米)、重量(从几克～几百吨)和生产批量的铸件都能生产，能够制成如机床床身、箱体、机架、支座等具有复杂内腔的毛坯。
某些形状极其复杂的零件只能用铸造方法制造毛坯。
③省工省料铸件毛坯与零件形状相似，尺寸相近，加工余量小，金属利用率高，可以省工省料，精密铸件甚至不需切削加工，就可直接装配。
④生产成本低铸造用的原材料来源广泛，可直接利用报废的机件和切屑。
造型设备投资少，易操作。
缺点：①铸件内部晶粒比较粗大，组织疏松，容易产生气孔、夹渣等铸造缺陷，机械性能和可靠性不如锻件，尤其是冲击韧性较差，不宜制造受冲击或交变载荷作用的零件。
②生产过程比较复杂，工序多且一些工艺过程难以精确控制，铸件质量不稳定，废品率较高。
③工人劳动强度大，劳动条件差。
1.0.4铸造生产的发展历史我国是世界上最早掌握铸造生产的文明古国之一。
早在三千多年前，青铜铸器已有应用，二千五百多年前，铸铁工具也已相当普遍。
我国劳动人民对世界铸造业的三大贡献(三大铸造技术)：泥型铸造(砂型铸造)、铁型铸造(金属型铸造)、失蜡铸造(熔模铸造)。
金属液态成型基础作业
金属液态成型基础作业1、试述液态金属的充型能力和流动性之间在概念上的区别，并举例说明。
答：? 液态金属的填充能力：充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件能力。
影响因素：金属液的流动能力、模具性能、铸造条件和铸件结构。
？流动性：液态金属本身的流动能力，与金属本身有关：成分，温度，杂质物理性质。
其流动性是确定的，但填充能力不高。
它可以通过改变一些因素来改变。
流动性是指在特定条件下的填充能力。
11、四类因素中，在一般条件下，哪些是可以控制的？哪些是不可控的？提高浇铸造温度会带来什么副作用？答：一般条件下：合金与铸件结构不可控制，而铸型和浇铸条件可以控制，铸造温度过高，容易使金属严重吸入氧化，达不到预期效果。
3试述液态金属充型能力与流动性间的联系和区别，并分析充型能力与流动性的影响因素。
答：(1)液态金属充型能力与流动性间的联系和区别液态金属填充型腔并获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属填充型腔的能力，简称液态金属填充能力。
液态金属本身的流动性称为“流动性”，这是液态金属的工艺特性之一。
液态金属的充型能力首先取决于金属本身的流动能力，还受外部条件的影响，如模具性能、浇注条件、铸件结构等因素。
它是各种因素的综合反映。
在工程应用和研究中，通常是在相同的条件下（如相同的模具性能、浇注系统、浇注过程中控制相同的合金液过热度等）浇注各种合金的流动性试样，合金的流动性用试样的长度表示，合金的填充能力由测量的合金流动性表示。
因此，可以认为合金的流动性是一定条件下的填充能力。
对于同一种合金，还可以通过流动性试样研究各种铸造工艺因素对其充型能力的影响。
（2）充填量和流动性的影响因素①合金的化学成分决定了结晶温度范围，与流动性之间存在一定的规律。
一般来说，在流动性曲线上，纯金属、共晶成分和金属间化合物对应的位置流动性最好，流动性随结晶温度范围的增加而降低，在最大结晶温度范围内流动性最差，即，随着结晶温度范围的增加，填充能力越来越差。
第一讲篇 液态成形理论基础
➢ 力求打破材料加工专业界限，拓宽知识领域。
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教材及参考资料
教材：
吴树森，柳玉起 主编，材料成形原理 (第二版)，机械工业出版社，2008
参考书：
1. 陈平昌，朱六妹，李赞 主编，材料成 形原理，机械工业出版 社，2001
2. 徐洲 姚寿山 主编，材料加工原理 ，科学出版社, 2003 3. 李言祥 主编， 材料加工原理，清华大学出版社, 2005 第一篇的参考资料： 安阁英 主编 ，铸件形成理论 ，机械工业出版社, 1990
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本课程的特点：
➢ 讨论现代材料成形过程中的主要工艺方法和过程所涉及到的物 理现象及其基本原理，不涉及具体的加工工艺和相关的参数。
➢ 由于材料成形方法繁多，新的加工方法也不断涌现，本课程没 有也不可能全部包容，但是，不论是现有的，还是将要发展的 材料加工技术，都将遵循材料科学与工程所揭示的基本规律。 只要正确认识这些规律，就能够把握材料加工的实质，解决材 料加工过程中所出现的问题，而且还可以发展新的加工技术， 以满足不断增长的社会需要。
表 中国2010年各材质铸件产量（万吨）
材质
灰铁
球铁
可锻铸 铁
铸钢
铸铜
铸铝/镁 合金
其它
合计
产量 1900 990
60
530
70
380
30
3960
比例
48
25
1.5
13.4 1.75
9.6
0.75
100
表 中国2009年铸件应用领域（万吨）
行业
2010年 (2009年) 百分比
汽车
960 730 24.2
液态金属成型原理：习题一答案
《液态金属成型原理》习题一（第一章~第三章）1.根据实验现象说明液态金属结构。
描述实际液态金属结构。
实验依据：1）多数金属熔化有约3-5%的体积膨胀,表明原子间距增加1-1.5%；2）熔化时熵增大，表明原子排列混乱程度增加，有序性下降；3）汽化潜热远大于熔化潜热, 比值=15-28，液态结构更接近固态；4）衍射图的特征可以用近程有序概括；仅在几个原子间距范围内，质点的排列与固态相似，排列有序；液态金属结构：液体是原子或分子的均质的、密集的、“短程有序”的随机堆积集合体。
其中既无晶体区域，也无大到足以容纳另一原子的空穴。
与理想结构不同，实际金属含有杂质和合金元素，存在着能量起伏、结构起伏和成分起伏。
2.估计压力变化10kbar引起的铜的平衡熔点的变化。
已知液体铜的摩尔体积为8.0⨯10-6m3/mol，固态为7.6⨯10-6m3/mol，熔化潜热Lm=13.05kJ/mol，熔点为1085︒C。
41.56K3.推导凝固驱动力的计算公式，指出各符号的意义并说明凝固驱动力的本质。
本质：凝固驱动力是由过冷度提供的，过冷度越大，凝固驱动力越大。
4.在环境压力为100kPa下，在紧靠熔融金属的表面处形成一个直径为2μm的稳定气泡时，设气泡与液体金属的σ=0.84N/m，求气泡的内压力。
P=100kPa +( 2*0.84N/m)/(1*10-6m)=1780kPa5.如何区分固—液界面的微观结构？界面结构判据：Jackson因子α≤2，X=0.5时，∆G=min，粗糙界面；α≥3，X→ 0或1时，∆G=min，光滑界面；6.推导均质形核下临界晶核半径和临界形核功，并说明过冷度对二者的影响7.细化晶粒的目的？选择形核剂时的应遵循哪些原则？目的：增加晶粒数目，降低晶粒尺寸，增大晶界面积。
溶质和杂质等分布更加均匀，晶粒互相咬合紧密，使机械性能得到提高。
原则：1）应遵循共格对应原则，共格或半共格，润湿角越小越好；2）固体质点表面上原子的排列方式与新相中某一晶面上的原子排列方式相似，原子间距相近或成比例；3）形核剂本身或与合金液反应后的产物可作为生核剂；4）形核剂稳定，高温难熔、不溶解于金属液，不带入杂质。
液态成形理论及工艺_复习题及解答
液态成形理论及工艺复习题及解答一、选择题1、下述描述影响异质形核速率的因素中错误的是( B )。
A接触角θ越小，形核速率越大 B 接触角θ越大，形核速率越大C 形核基底数量多，形核速率越大D 过冷度越大，形核速率越大2、在常见的凝固条件下，单相合金的凝固过程是以( C )生长方式进行的。
A平面状 B 胞状 C 枝晶状 D 上述所有3、在下述共晶组织形态中，属于不规则共晶组织的是( D )。
A层片状 B 棒状 C 球状 D 针状4、下述关于影响液态金属充型能力的描述中，错误的是( D )。
A合金的结晶温度范围越宽，充型能力越差B 铸型的蓄热系数越大，充型能力下降C 浇注温度越高，充型能力越好D 充型压头越大，充型能力下降5、下述所谓防止铸造变形的措施中，错误的是( C )。
A铸型上放置压铁 B 在铸造模样上设置预变形量C 过早打箱D 设置防变形筋6、不能减小铸造应力的措施是( C )。
A预热铸型 B 铸件厚大部位放置冷铁C 选择弹性模量大和收缩系数小的合金D 合理控制打箱时间7、下述防止析出性气孔的措施中，错误的是( D )。
A采用真空熔炼 B 浮游去气C 提高金属凝固时的外压D 减小铸件冷却速度8、高压造型法的目的就在于制出均匀的高紧实度铸型。
在下述各种压实方法中，紧实度最高、最均匀的是( D )。
A上压法 B 下压法 C 上压、下压两次进行 D 两面压实法9、金属铜、铁、铝、镁的氧化物中，不能起致密保护作用的是( D )。
A铜 B 铁 C 铝 D 镁10、型砂最适宜水分含量的确定依据是( B )。
A湿压强度峰值 B 透气性峰值 C 紧实度 D 过筛性11、在下述铸造方法中，无需分型面的是( D )。
A砂型铸造 B 压力铸造 C 低压铸造 D 熔模铸造12、在下述铸造方法中，生成率最高的是( B )。
A砂型铸造 B 压力铸造 C 低压铸造 D 熔模铸造13、压力铸造生产条件下，铸件最容易产生的铸造缺陷是( B )。
液态成形工艺知识点总结
液态成形工艺知识点总结液态成形工艺的主要特点是能够将液态材料通过模具加工成所需的零件、产品，具有成形周期短、生产效率高、成形精度高、批量生产能力强等优点。
其成型材料包括热塑性塑料、热固性塑料、金属合金等，广泛应用于各种制造工艺中。
注塑成形是将热塑性塑料通过加热并加压的方式，使其溶解成为流动状态，然后通过注射机将其注入模具中进行成型。
注塑成形工艺主要包括原料预处理、注塑机操作、模具设计、成型工艺参数控制等多个方面。
在注塑成形工艺中，模具设计是至关重要的，其质量直接影响到成型产品的质量和生产效率。
同时，成型工艺参数的控制也非常重要，包括注塑温度、注射速度、模具温度、冷却时间等参数的控制都会影响到成型产品的质量。
压铸成形是将金属合金通过加热并加压的方式，使其溶解成为流动状态，然后通过压铸机将其注入模具中进行成型。
压铸成形工艺主要包括原料预处理、压铸机操作、模具设计、成型工艺参数控制等多个方面。
在压铸成形工艺中，原料的质量和成分控制是至关重要的，影响到成型产品的力学性能和表面质量。
同时，模具设计和成型工艺参数的控制也非常重要，直接影响到成型产品的形状精度和表面粗糙度。
吹塑成形是将热塑性塑料通过加热并加压的方式，使其溶解成为流动状态，然后通过气流将其吹入模具中进行成型。
吹塑成形工艺主要包括原料预处理、吹塑机操作、模具设计、成型工艺参数控制等多个方面。
在吹塑成形工艺中，原料的质量和成分控制同样非常重要，直接影响到成型产品的力学性能和表面质量。
模具设计和成型工艺参数的控制也是影响成型产品质量的重要因素。
挤塑成形是将热塑性塑料通过加热并压力的方式，使其在挤出机中形成带状截面的坯料，然后通过挤出头模具进行成型。
挤塑成形工艺主要包括原料预处理、挤出机操作、模具设计、成型工艺参数控制等多个方面。
在挤塑成形工艺中，原料的质量和成分控制同样非常重要，直接影响到成型产品的力学性能和表面质量。
同时，模具设计和成型工艺参数的控制也是影响成型产品质量的重要因素。
金属液态成形与半固态成形
③✓应工用艺：复杂，成本高。
适用于各类零部件
（2）金属型铸造 指用自由浇注的方法将熔融金属浇入由铸铁或钢制造的铸
型中而获得铸件的一种铸造方法。
① 金属型结构
② 铸造工艺
1) 预热（200～350℃） 2) 型腔和金属芯表面喷涂料0.1～0.5mm 3) 开型取件温度高：
防止措施：减少铸造应力，采取反变形法等。
（3） 裂纹：
• 铸造应力超过材料强度极限产生的裂纹，分为热裂和冷裂 • 常发生在铸件拐角、截面突变处等应力集中处或最后凝固
部位。
✓ 热裂：结晶温度范围内固相线附
近形成。断口氧化严重，无金属 光泽。裂口沿晶界产生发展，外 形曲折而不规则。
✓ 冷裂：铸件处于弹性或较低温度
（4） 实型铸造 用泡沫聚苯乙烯塑料模代替木模或金属模，在其上涂一层
涂料，干燥后造型，造型后不取出模样而直接浇注金属液，在 金属液作用下模样汽化消失，金属液取代了模样，冷却凝固后 即可获得铸件的方法。
① 实型铸造工艺过程
见图4-10
② 造型方法
• 普通铸造造型 • 干砂造型 • 磁型造型 • 干砂负压造型
• 反应性气孔。浇入铸形的金属液与铸形材料冷铁、熔渣间
反应或金属液内部成分间发生化学反应形成。前者又称皮 下气孔，直径为1～3mm，分布于铸件表皮下1～3mm处； 后者在铸件内部均匀分布。
2.1.3 液态成形方法
基本工艺流程 见图4-1
主要方法包括：
• 砂型铸造 • 特种铸造
1．砂型铸造
（1）粘土型砂
晶长大，枝晶分割成的许多小熔池，在凝固最后收缩得不到 补充形成的分散性孔洞。
防止缩孔与缩松的措施
材料成型技术基础课后答案
第一章金属液态成形1.①液态合金的充型能力是指熔融合金充满型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力。
②流动性好，熔融合金充填铸型的能力强，易于获得尺寸准确、外形完整的铸件。
流动性不好，则充型能力差，铸件容易产生冷隔、气孔等缺陷。
③成分不同的合金具有不同的结晶特性，共晶成分合金的流动性最好，纯金属次之，最后是固溶体合金。
④相比于铸钢，铸铁更接近更接近共晶成分，结晶温度区间较小，因而流动性较好。
2.浇铸温度过高会使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，反而是铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、夹杂等缺陷。
3.缩孔和缩松的存在会减小铸件的有效承载面积，并会引起应力集中，导致铸件的力学性能下降。
缩孔大而集中，更容易被发现，可以通过一定的工艺将其移出铸件体外，缩松小而分散，在铸件中或多或少都存在着，对于一般铸件来说，往往不把它作为一种缺陷来看，只有要求铸件的气密性高的时候才会防止。
4 液态合金充满型腔后，在冷却凝固过程中，若液态收缩和凝固收缩缩减的体积得不到补足，便会在铸件的最后凝固部位形成一些空洞，大而集中的空洞成为缩孔，小而分散的空洞称为缩松。
浇不足是沙型没有全部充满。
冷隔是铸造后的工件稍受一定力后就出现裂纹或断裂，在断口出现氧化夹杂物，或者没有融合到一起。
出气口目的是在浇铸的过程中使型腔内的气体排出，防止铸件产生气孔，也便于观察浇铸情况。
而冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。
逐层凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开。
定向凝固中熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向进行凝固。
5.定向凝固原则是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，并同时采用其他工艺措施，使铸件上远离冒口的部位到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部位像冒口方向顺序地凝固。
铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，称作同时凝固。
中南大学金属液态成性原理老师标记的课后题答案
中南大学金属液态成形原理老师标记的重点课后题答案P31．2.如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征？答：实际液态金属合金的结构式及其复杂的，它有大量各种成分的时聚时散，此起彼伏游动原子集团，空穴所组成，同时也含有各种固态，液态，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。
三种起伏影响液态金属的结晶凝固过程，从而对铸件的质量产生重要的影响。
11.某飞机制造厂的一牌号Al-Mg合金机翼因铸造常出现浇不足缺陷而报废，。
请问可采取哪些措施来提高成品率？答：机翼铸造常出现“浇不足”缺陷可能是由金属液的充型能力不足造成的，可采取以下工艺提高成品率：（1）调整铸型性质。
使用小蓄热系数的铸型来提高金属液的充型能力；采用预热铸型，减小金属与铸型的温差，提高金属液充型能力。
（2）改善浇注条件。
提高浇注温度，加大充型压头，改善浇注系统结构，提高金属液的充型能力。
P53．1. 凝固速度对铸件凝固组织、性能与凝固缺陷的产生有重要影响。
试分析可以通过哪些工艺措施来改变或控制凝固速度？答：可以通过以下的工艺措施改变或控制凝固速度：①改变铸件的浇注温度、浇注方式以及浇注速度；②选用适当的铸型材料和预热温度；③在铸型中适当设置一些冒口、浇口等；④在铸型型腔内表面涂适当厚度与性能的材料。
3.何为凝固动态曲线？有何意义？答：根据凝固体断面各位置的温度与时间的关系曲线，在位置与时间的坐标图上绘制成的凝固体断面上，不同位置、不同时间达到同一温度的连线，称之为凝固动态曲线。
凝固动态曲线的意义：可以判断金属在凝固过程中两相区（凝固区）的宽窄，由两相区的宽窄判断凝固断面的凝固方式。
4.铸件凝固方式由哪些因素决定？凝固方式与铸件质量有何关系？答;影响铸件凝固方式的因素有合金凝固的温度区间和铸件断面的温度梯度两方面。
凝固方式分为三种：①逐层凝固方式对铸件质量的影响：流动性好，容易获得健全凝固体，液体补缩好，铸件组织致密，形成集中缩孔的倾向大；热裂倾向小，气孔倾向小，应力大，偏析严重。
铸造液态成型培训小结
铸造液态成型培训小结在现代工业生产中，铸造液态成型是一种非常重要的技术。
该技术是将液态金属经过一定的成型工艺，在高温下逐渐冷却并形成所需产品的过程。
对于学习铸造液态成型技术的工作者而言，需要全面掌握该技术的基本流程、操作规范及常见技术难点等。
以下是铸造液态成型培训小结，希望对大家有所帮助。
铸造液态成型的基本流程包括材料准备、为铸模喷涂脱模剂、制备液态金属、注入铸模、冷却成型及后续加工。
首先，应将所需的原材料进行准备，包括液态金属、成型模具、脱模剂等。
接着，为铸模喷涂一层脱模剂，以便后续成型时铸模和成品能够更容易分离。
然后，将液态金属进行加热至一定温度后，注入铸模中，等待冷却。
冷却时间与要求成品的形状、厚度、质量有关，冷却时间可以通过计算等方式预估好。
成品冷却完毕后，进行后续的加工与处理。
在铸造液态成型过程中，应注意一些操作规范。
比如，在注入液态金属时，一定要注意个人安全，穿好防护服及相关安全装备，以防烫伤或其他安全事故的发生。
此外，在液态金属加热过程中，应适时搅拌，以防止出现大块状金属，影响注入铸模。
加热时应注意掌握好加热时间和温度，以免影响成品质量。
铸造液态成型技术常见的技术难点包括准确控制液态金属的温度、避免金属流动过程中出现气泡或其他杂质、加热过程中金属含气量不同造成的气孔等问题。
在实际生产中，可以适当控制加热时间、温度和搅拌速度等因素，以防止出现以上问题。
综上所述，铸造液态成型技术在现代工业生产中应用非常广泛，学习铸造液态成型技术的工作者要全面掌握该技术基本流程、操作规范及常见技术难点等，以便顺利完成生产任务。
材料成型基本原理习题答案答案
第一章习题1 .液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并 不是原子间结合力的全部破坏？答：(1)液体与固体及气体比较的异同点可用下表说明(2) 金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方 面说明： ① 物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。
金属熔化时典型的体积变化 V/V 为3%~5左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近 其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。
② 金属熔化潜热 Hn 约为气化潜热 H 的1/15~1/30，表明熔化时其内 部原子结合键只有部分被破坏。
由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内 原子的局域分布仍具有一定的规律性。
2 .如何理解偶分布函数g(r)的物理意义？液体的配位数 N I 、平均原子 间距r 1各表示什么？答：分布函数g(r)的物理意义：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(处于坐标原子r=0)距离为r 的位置的 数密度P (r)对于平均数密度P o (=N/V)的相对偏差。
N1表示参考原子周围最近邻(即第一壳层)原子数。
r如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实 验例证说明液态金属或合金结构的近程有序(包括拓扑短程序和化学 短程序)。
1表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示 某液体的平均原子间距。
3. 答:(1 )长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性。
近程有序是指相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡” 着的局域有序的原子集团(2)说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证① 偶分布函数的特征对于气体，由于其粒子(分子或原子)的统计分布的均匀性，其偶分布函数 g(r) 在任何位置均相等，呈一条直线 g(r)=1 。
晶态固体因原子以特定方式周期排列，其 g(r) 以相应的规律呈分立的若干尖锐峰。
《金属精密液态成形技术》复习题答案
《金属精密液态成形技术》复习题答案第1章绪论一、简答题1．常用金属精密液态成形方法有哪些？答：熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空铸造、调压铸造、挤压铸造、离心铸造、壳型铸造、连续铸造、半固态铸造、喷射成行技术、石墨型铸造、电渣熔铸、电磁铸造2．金属精密液态成形技术的特点是什么？对铸件生产有哪些影响？答：（1）特点：特殊的铸型制造工艺与材料；特殊的液态金属充填方式与铸件冷凝条件。
（2）对铸件生产的影响：由于铸型材料与铸型制作工艺的改变，对铸件表面粗糙度产生很大影响，不但尺寸精度很高，还可使铸件表面粗糙度降低，从而可实现近净成形。
在某些精密液态成形过程中，金属液是在外力（如离心力、电磁力、压力等）作用下完成充型和凝固的，因此提高了金属液的充型能力，有利于薄壁铸件的成形；液态金属在压力下凝固，有利于获得细晶组织，减少缩松缺陷，提高力学性能。
第2章熔模铸造成形一、名词解释1.硅溶胶:是由无定形二氧化硅的微小颗粒分散在水中而形成的稳定胶体溶液。
2.水玻璃模数：水玻璃中的二氧化硅与氧化钠摩尔数之比。
3.树脂模料：以树脂及改性树脂为主要组分的模料。
4.压型温度：熔模压制时压型的工作温度。
5.涂料的粉液比：涂料配置中粉料和液体的比例。
6.析晶：是当物体在处于非平衡态时，会析出另外的相，该相以晶体的形式被析出。
7.硅酸乙酯水解：硅酸乙酯通过熔剂（乙醇）和催化剂（盐酸）的作用与水发生反应的全过程。
8.皂化物：油脂等样品中能与氢氧化钠或氢氧化钾起皂化反应的物质。
二、填空题1.熔模铸造的模料强度通常以抗弯强度来衡量。
2.硅溶胶型壳的干燥过程实质上就是硅溶胶的胶凝过程。
3.一般说来说：硅溶胶中SiO2含量越高、密度越大，则型壳强度越大。
4.涂料中最基本的两个组成粘结剂和耐火粉料之间的比例，即为涂料的粉液比。
5.通常按模料熔点的高低将其分为高温、中温和低温模料。
《金属精密液态成形技术》习题参考答案及解析
一、简答题1．常用金属精密液态成形方法有哪些答：常用的金属精密液态成形方法有：熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、调压铸造、挤压铸造、离心铸造、壳型铸造、连续铸造、半固态铸造、喷射成形技术、石墨型铸造、电渣熔铸和电磁铸造等。
2．金属精密液态成形技术的特点是什么对铸件生产有哪些影响特点：（1）特殊的铸型制造工艺与材料。
（2）特殊的液态金属充填方式与铸件冷凝条件。
对铸件生产的影响：由于铸型材料与铸型制作工艺的改变，对铸件表面粗糙度产生很大影响，不但尺寸精度很高，还可使铸件表面粗糙度降低，从而可实现近净成形。
在某些精密液态成形过程中，金属液是在外力（如离心力、电磁力、压力等）作用下完成充型和凝固的，因此提高了金属液的充型能力，有利于薄壁铸件的成形；液态金属在压力下凝固，有利于获得细晶组织，减少缩松缺陷，提高力学性能。
熔模：一、名词解释(1.硅溶胶：硅溶胶是由无定形二氧化硅的微小颗粒分散在水中而形成的稳定胶体。
硅溶胶是熔模铸造常用的一种优质黏结剂。
2.硅酸乙酯水解：3.水玻璃模数：水玻璃中的SiO2与Na2O摩尔数之比。
4.树脂模料：是以树脂及改性树脂为主要组分的模料。
5.压型温度：6.涂料的粉液比：涂料中耐火材料与黏结剂的比例。
7析晶：石英玻璃在熔点以下处于介稳定状态，在热力学上是不稳定的，当加热到一定温度，开始转变为方石英，此转变过程称“析晶”。
\二、填空题1.熔模铸造的模料强度通常以抗弯强度来衡量。
2.硅溶胶型壳的干燥过程实质上就是硅溶胶的胶凝过程。
3.一般说来说：硅溶胶中SiO2含量越高、密度越大，则型壳强度越高。
4.涂料中最基本的两个组成耐火材料和黏结剂之间的比例，即为涂料的粉液比。
5.通常按模料熔点的高低将其分为高温、中温和低温模料。
6.硅溶胶中Na20含量和PH值反映了硅溶胶及其涂料的稳定性。
7.模料的耐热性是指温度升高时模料的抗软化变形的能力。
第一章金属液态成形
第一章金属液态成形1-1什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有何关系？不同化学成分的合金为何流动性不同？为什么铸钢的充型能力比铸铁差？1-2 既然提高浇注温度可提高液态合金的充型能力，但为什么又要防止浇注温度过高？1-3 缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？1-4 区分以下名词：缩孔和缩松浇不足与冷隔出气口与冒口逐层凝固与定向凝固1-5 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？上述两种凝固原则各适用于哪种场合？1-6 分析图1-73所示轨道铸件热应力的分布，并用虚线表示出铸件的变形方向。
图1-73 题1-6图1-7 分析下列情况产生气孔的可能性。
化铝时铝料油污过多起模时刷水过多椿砂过紧型芯撑有锈1-8 手工造型、机器造型各有哪些优缺点？适用条件是什么？1-9 分模造型、挖砂造型、活块造型、三箱造型各适用于哪种情况？1-10 什么是铸件的结构斜度？它与起模斜度有何不同？图1-74所示铸件的结构是否合理，应如何改正？图1-74 题1-10图1-11 何谓铸造工艺图？用途是什么？1-12 图1-75所示铸件的结构有何缺点？该如何改进？图1-75 题1-12图1-13 为什么铸件要有结构圆角？图1-76铸件上哪些圆角不够合理，应如何修改？图1-76 题1-13图1-14某厂铸造一个φ1000㎜的铸铁件，有如图1-77所示两个设计方案，分析哪个方案的结构工艺性好，简述理由。
图1-77 题1-14图1-15某厂生产如图1-78所示支腿铸铁件，其受力方向如图中箭头所示。
用户反映该铸件不仅机械加工困难，且在使用中曾发生多次断腿事故。
试分析原因，并重新设计腿部结构。
1-17下列铸件宜选用哪类铸造合金？说明理由。
坦克车履带板压气机曲轴火车轮车床床身摩托车发动机缸体减速器蜗轮汽缸套1-18 什么是熔模铸造？试述其工艺过程？1-19 金属型铸造有何优越性？为什么金属型铸造未能广泛取代砂型铸造？1-20 为什么用金属型生产铸铁件时常出现白口组织？该如何预防和消除已经产生的白口？1-21 低压铸造的工作原理与压铸有何不同？为什么低压铸造发展较为迅速？为何铝合金较常采用低压铸造？1-22 什么是离心铸造？它在圆筒件铸造中有哪些优越性？1-23 普通压铸件是否能够进行热处理，为什么？1-24 影响铸铁石墨化的主要因素是什么？为什么铸铁牌号不用化学成分来表示？1-25 灰铸铁最适于制造哪类铸件？试举车床上几种铸铁件名称，并说明选用灰铸铁而不采用铸钢的原因。
第二章 液态成型
2.1.1 液态金属的充型能力
(1) 液态合金的充型能力与流动性
液态金属充型一般是纯液态下充满或边充 型边结晶 充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状 完整，轮廓清晰铸件的能力。
衡量充型能力可用所能形成的铸件最小壁厚
不同金属和铸造方法铸造的铸件最小壁厚／mm
砂型 灰铸铁 铸钢 铝合金
3
金属型
>4
熔模
0.4～0.8
壳型
0.8～1.5
压铸
——
4
8～10
0.5～1
2.5
——
3
3～4
——
——
0.6～0.8
充型能力的好与差， 首先取决于铸 造合金的流动性；同时又受到外界条件， 如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因 素的影响，是各种因素的综合反映。
流动性：液态铸造合金本身的流动
能力。 衡量流动性一般采用螺旋试样 长度
合金成分对流动行的影响
金属在结晶状态下流动
Fe-C合金流动性与状态图的关系
总的来说，流动性好的合金在多数 情况下其充型能力都较强；流动性差的 合金其充型能力较差。 但也可以通过改善其它条件来提高 充型能力（如提高熔炼质量、浇注温度 和浇注速度，改善铸型条件及铸件结构 等），以获得健全铸件。
(2) 影响合金充型能力的主要因素
铸造应力是热应力、相变应力和收缩应力 三者的矢量和。 在不同情况下，三种应力有时相互抵消， 时相互叠加；有时是临时的，有时是剩余的。 但在实际生产中，对于不同形状的铸件，其铸 造应力的大小分布是十分复杂的。
铸件中各种应力与产生部位的关 系
铸造应力对厚薄不均、截面不对称，细长杆、板及 轮类结构，当残余应力 >屈服强度，产生翘曲变 形。
华科 材料成型原理 第一部分 液态金属凝固学答案
第一部分：液态金属凝固学2.1 答：（1）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。
原子集团的空穴或裂纹内分布着排列无规则的游离的原子，这样的结构处于瞬息万变的状态，液体内部存在着能量起伏。
（2）实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外，还存在浓度起伏和结构起伏。
2.2答：液态金属的表面张力是界面张力的一个特例。
表面张力对应于液－气的交界面，而界面张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。
表面张力ς和附加压力p的关系如（1）p＝2ς/r,因表面张力而长生的曲面为球面时，r 为球面的半径；（2）p＝ς（1/r1+1/r2）,式中r1、r2分别为曲面的曲率半径。
附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。
2.3答：液态金属的流动性和冲型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确定条件下的冲型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂质含量决定，与外界因素无关。
而冲型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。
提高液态金属的冲型能力的措施：（1）金属性质方面：①改善合金成分；②结晶潜热L要大；③比热、密度、导热系大;④粘度、表面张力大。
（2）铸型性质方面：①蓄热系数大；②适当提高铸型温度；③提高透气性。
（3）浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力。
（4）铸件结构方面：①在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度；②降低结构复杂程度。
2.4 解：浇注模型如下：则产生机械粘砂的临界压力p＝2ς/r显然 r ＝21×0.1cm ＝0.05cm 则 p ＝410*5.05.1*2－＝6000Pa 不产生机械粘砂所允许的压头为H ＝p/（ρ液*g ）＝10*75006000＝0.08m 2.5 解： 由Stokes 公式 上浮速度 92(2v )12r r r －＝ r 为球形杂质半径，γ1为液态金属重度，γ2为杂质重度，η为液态金属粘度γ1＝g*ρ液＝10*7500＝75000γ2＝g 2*ρMnO ＝10*5400＝54000所以上浮速度 v ＝0049.0*95400075000(*10*1.0*223）－）（－＝9.5mm/s3.1解：（1）对于立方形晶核 △G 方＝－a 3△Gv+6a 2ς①令d △G 方/da ＝0 即 －3a 2△Gv+12a ς＝0，则临界晶核尺寸a *＝4ς/△Gv ，得ς＝4*a △Gv ，代入① △G 方*＝－a *3△Gv ＋6 a *24*a △Gv ＝21 a *2△Gv 均质形核时a *和△G 方*关系式为：△G 方*＝21 a *3△Gv （2）对于球形晶核△G 球*＝－34πr *3△Gv+4πr *2ς 临界晶核半径r *＝2ς/△Gv ，则△G 球*＝32πr *3△Gv 所以△G 球*/△G 方*＝32πr *3△Gv/(21 a *3△Gv) 将r*＝2ς/△Gv ，a *＝4ς/△Gv 代入上式，得△G 球*/△G 方*＝π/6<1，即△G 球*<△G 方*所以球形晶核较立方形晶核更易形成3-7解： r 均*＝(2ςLC /L)*(Tm/△T)＝319*6.618702731453*10*25.2*25）＋（－cm ＝8.59*10－9m △G 均*＝316πςLC 3*Tm/（L 2*△T 2） ＝316π*262345319*)10*6.61870(2731453*10*10*25.2(）＋（）－＝6.95*10－17J3.2答： 从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界面就可以成为异质形核的基底，否则就不行。
液态成形工艺与原理作业与思考题答案(部分)
第二讲1、哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？答：以下现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏：（1）物质熔化时体积变化、熵变（及焓变）一般均不大。
［注意：简答题此部分可略：如金属熔化时典型的体积变化△Vm／V（多为增大）为3～5％左右，表明液体原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。
］（2）金属熔化潜热比其汽化潜热小得多（1／15～1／30），表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。
2、实际液态金属的结构是怎样的？3、名词解释：能量起伏、结构起伏、浓度起伏、粘度、运动粘度、雷诺数、层流、紊流、表面张力和表面能。
答：雷诺数:流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。
用符号Re 表示。
Re是一个无因次量。
层流：流体流动时,如果流体质点的轨迹(一般说随初始空间坐标x、y、z和时间t而变)是有规则的光滑曲线（最简单的情形是直线），这种流动叫层流。
紊流：在一定雷诺数下，流体表现在时间和空间上的随机脉动运动，流体中含有大量不同尺度的涡旋(eddy)。
4、分析粘度的影响因素及其对粘度的影响规律。
5、分析表面张力的影响因素及其对表面张力的影响规律。
第三讲1、流动性与充型能力的联系和区别。
答:区别：①二者概念不同。
铸造工艺学中的流动性指液态金属本身的流动能力，常用规定的铸型条件和浇注条件下的试样的长度或薄厚尺寸来衡量；而充型能力是指液态金属充满铸型型腔，并使铸件形状完整、轮廓清晰的能力。
②影响因素有区别。
流动性是液态金属本身的流动能力，与金属的成分、温度、杂质含量，及其物理性质有关；而充型能力除了取决于金属本身的流动能力外，还受外界条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。
联系：都是影响成形产品质量的因素。
①流动性好的合金充型能力强；流动性差的合金充型能力亦差，但是，可以通过改善外界条件提高其充型能力。
②可认为合金的流动性是在确定条件（试样结构、铸型性质、浇注条件）下的充型能力。
《金属精密液态成形技术》习题参考答案-(1)
一、简答题1．常用金属精密液态成形方法有哪些？答：常用的金属精密液态成形方法有：熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、调压铸造、挤压铸造、离心铸造、壳型铸造、连续铸造、半固态铸造、喷射成形技术、石墨型铸造、电渣熔铸和电磁铸造等。
2．金属精密液态成形技术的特点是什么？对铸件生产有哪些影响？特点：（1）特殊的铸型制造工艺与材料。
（2）特殊的液态金属充填方式与铸件冷凝条件。
对铸件生产的影响：由于铸型材料与铸型制作工艺的改变，对铸件表面粗糙度产生很大影响，不但尺寸精度很高，还可使铸件表面粗糙度降低，从而可实现近净成形。
在某些精密液态成形过程中，金属液是在外力（如离心力、电磁力、压力等）作用下完成充型和凝固的，因此提高了金属液的充型能力，有利于薄壁铸件的成形；液态金属在压力下凝固，有利于获得细晶组织，减少缩松缺陷，提高力学性能。
熔模：一、名词解释1.硅溶胶：硅溶胶是由无定形二氧化硅的微小颗粒分散在水中而形成的稳定胶体。
硅溶胶是熔模铸造常用的一种优质黏结剂。
2.硅酸乙酯水解：3.水玻璃模数：水玻璃中的SiO2与Na2O摩尔数之比。
4.树脂模料：是以树脂及改性树脂为主要组分的模料。
5.压型温度：6.涂料的粉液比：涂料中耐火材料与黏结剂的比例。
7析晶：石英玻璃在熔点以下处于介稳定状态，在热力学上是不稳定的，当加热到一定温度，开始转变为方石英，此转变过程称“析晶”。
二、填空题1.熔模铸造的模料强度通常以抗弯强度来衡量。
2.硅溶胶型壳的干燥过程实质上就是硅溶胶的胶凝过程。
3.一般说来说：硅溶胶中SiO2含量越高、密度越大，则型壳强度越高。
4.涂料中最基本的两个组成耐火材料和黏结剂之间的比例，即为涂料的粉液比。
5.通常按模料熔点的高低将其分为高温、中温和低温模料。
6.硅溶胶中Na20含量和PH值反映了硅溶胶及其涂料的稳定性。
7.模料的耐热性是指温度升高时模料的抗软化变形的能力。
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第二讲1、哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？答：以下现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏：（1）物质熔化时体积变化、熵变（及焓变）一般均不大。
［注意：简答题此部分可略：如金属熔化时典型的体积变化△Vm／V（多为增大）为3～5％左右，表明液体原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。
］（2）金属熔化潜热比其汽化潜热小得多（1／15～1／30），表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。
2、实际液态金属的结构是怎样的？实际液态金属和合金由大量时聚时散、此起彼伏游动着的原子集团、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，其结构十分复杂。
3、名词解释：能量起伏、结构起伏、浓度起伏、粘度、运动粘度、雷诺数、层流、紊流、表面张力和表面能。
答：能量起伏：液态金属中的原子热运动强烈，原子所具有的能量各不相同，且瞬息万变，这种原子间能量的不均匀性，称为能量起伏结构起伏: 由于液态原子处于能量起伏之中，原子团是时聚时散，时大时小，此起彼伏的，称为结构起伏浓度起伏: 对于多元素液态金属而言，同一种元素在不同原子团中的分布量不同，也随着原子的热运动瞬息万变，这种现象称为成分起伏粘度: 流体在层流流动状态下，流体中的所有液层按平行方向运动。
在层界面上的质点相对另一层界面上的质点作相对运动时，会产生摩擦阻力。
当相距1cm的两个平行液层间产生1cm/s的相对速度时，在界面1cm2面积上产生的摩擦力，称为粘滞系数或粘度运动粘度:液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，数值等于γ=η/ρ。
表面张力:产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。
与表面能大小、单位一致，从不同角度描述同一现象。
表面能:表面自由能（简称表面能）为产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。
雷诺数: 流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。
用符号Re 表示。
Re是一个无因次量。
层流：流体流动时,如果流体质点的轨迹(一般说随初始空间坐标x、y、z和时间t而变)是有规则的光滑曲线（最简单的情形是直线），这种流动叫层流。
紊流：在一定雷诺数下，流体表现在时间和空间上的随机脉动运动，流体中含有大量不同尺度的涡旋(eddy)。
4、分析粘度的影响因素及其对粘度的影响规律。
①温度一般情况下温度提高，液体金属的粘度减小。
②化学成分杂质的数量、状态和分布情况都能在不同程度上影响到液态金属的粘度。
在液态金属中呈固态杂质常使其粘度增加。
但有些熔点低的杂质在液态属中呈熔融状态，反而会使该液态金属的粘度降低。
酸性钢较碱性钢的粘度小就是因为酸性钢的杂质多是液态的，而碱性钢的杂质常呈粒状固体；共晶成分的合金粘度小；液体金属和合金的粘度与其过热度有关，过热度越大，粘度越小。
5、分析表面张力的影响因素及其对表面张力的影响规律。
（1）表面张力与熔点的关系熔点越高，或摩尔表面积越大，表面张力越大。
因为熔点越高说明金属原子之间的作用力越大，所以表面张力也越大。
（2）表面张力与温度的关系在高温及低温区，表面张力均随温度的增加而减小，二者几乎成直线关系；对大多数液体金属来说，表面张力与温度呈线性关系。
这是因为随着液体金属温度的升高，原子热振动加剧，振幅变大，原子间的距离增加，相互作用减弱，因此表面张力下降。
但也有反常情况，例如铜，随着铜熔体温度的升高，表面张力也随着增加（3）表面张力与化学成分的关系化学成分对表面张力的影响有两种情况，一种是合金元素的加入使液体金属表面张力降低，这种元素对该种金属来说称为液体金属的表面活性物质，具有正吸附作用；另一种是合金元素的加入使液体金属表面张力增加，这种元素对该种金属来说称为液体金属的表面非活性物质，具有负吸附作用。
通常正吸附时溶质元素在表面的浓度大于其在内部的浓度，而负吸附时溶质元素在表面的浓度小于其在内部的浓度。
第三讲1、流动性与充型能力的联系和区别。
答: 区别：①二者概念不同。
铸造工艺学中的流动性指液态金属本身的流动能力，常用规定的铸型条件和浇注条件下的试样的长度或薄厚尺寸来衡量；而充型能力是指液态金属充满铸型型腔，并使铸件形状完整、轮廓清晰的能力。
②影响因素有区别。
流动性是液态金属本身的流动能力，与金属的成分、温度、杂质含量，及其物理性质有关；而充型能力除了取决于金属本身的流动能力外，还受外界条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。
联系：都是影响成形产品质量的因素。
①流动性好的合金充型能力强；流动性差的合金充型能力亦差，但是，可以通过改善外界条件提高其充型能力。
②可认为合金的流动性是在确定条件（试样结构、铸型性质、浇注条件）下的充型能力。
2、用同一种合金浇注同一批、同一种铸件，其中有一两件出现“浇不足”缺陷，可能是什么原因造成的？答：因为是用同一种合金浇注同一批、同一种铸件，所以合金性质、铸件结构相同，但可能由于一两件的铸型温度、浇注温度偏低（后浇的因为温降而温度略低）、或者浇注速度偏高、充型压头小等原因，都会造成“浇不足”缺陷。
3、用螺旋形试样测定合金的流动性时，为了使测得数据稳定和重复性好，应控制那些因素？答：应控制的因素包括：铸型条件、浇注条件恒定，如铸型温度保持不变，浇注温度、速度、充型压头保持恒定。
4、四类影响充型能力的因素中，哪些是可以控制的，哪些是不可控的，提高浇注温度会带来什么负作用？一般条件下：合金与铸件结构不可控制，而铸型和浇铸条件可以控制，浇铸温度太高，容易使金属吸气，氧化严重达不到预期效果。
第四讲1、什么是温度场？空间中一切点的瞬时温度值的集合2、温度场的研究方法有哪些？实测法，数学解析法，数值模拟法。
第五讲1、铸件温度场的影响因素有哪些、各是如何影响的？金属性质的影响:(1)金属的热扩散率a热扩散率大→铸件内部的温度均匀化能力高→温度梯度小，断面温度分布曲线平坦例：a铝合金＞a铁碳合金→铝合金断面温度分布曲线相对平坦a普碳钢＞a高合金钢→普碳钢断面温度分布曲线相对平坦(2)结晶潜热(3)金属的凝固温度结晶潜热大→向铸型传热时间长→铸型内表面被加热温度高→温度梯度小→温度场平坦凝固温度高→铸件表面与中心温差大→温度场梯度高，如：有色合金铸件比铸钢件和铸铁件的温度场平坦铸型性质的影响:铸型吸热速度越大→铸件凝固速度越大→温度梯度(1)铸型蓄热系数b2b2越大→对铸件冷却能力越强→温度梯度越大(2)铸型预热温度T型T型越高→对铸件冷却作用越小→温度梯度越小熔模铸造，T型＝600～900℃金属铸造，T型＝200～400℃浇注条件的影响：(1)金属过热量远远小于结晶潜热。
(2)砂型铸造中，增加过热度，相当于提高铸型温度，从而减小铸件温度梯度。
(3)金属型铸造中，因铸型导热能力强，而过热量比重很小，能迅速传导出去，故浇注温度影响不很明显。
铸件结构的影响:(1)铸件壁厚厚壁铸件比薄壁件含有更多热量，会把铸型加热到更高的温度。
铸件越厚，温度梯度越小。
(2)铸件形状铸型中被液态金属几面包围的突出部分，型芯以及靠近内浇道附近的铸型部分，由于有大量金属液通过，被加热到很高温度，相对应的铸件的温度场较平坦。
2、名词解释：等温面、倾出边界、补缩边界。
等温面：瞬时温度场中温度相同的各点相连构成的面倾出边界：液固部分与固液部分的边界称为倾出边界。
补缩边界：固液部分分为两个带，其中，一个带里，晶体虽已连成骨架，但是液体还能在其间移动。
另一个带中，晶体连接成牢固的骨架，骨架中的液体（小熔池“）不能互相沟通，凝固体积收缩时，熔池得不到液体的补充。
上述两带的边界称为补缩边界。
3、根据凝固区域的宽度不同，凝固方式如何分类？试述各凝固方式的概念、特点。
根据合金固液相区宽度，可将凝固过程分为三种方式：逐层凝固：合金结晶温度范围很小或断面温度梯度很大时，铸件断面的凝固区域很窄，固液体几乎由一条界线分开，随温度下降，固体层不断加厚，逐步到达铸件中心。
体积／糊状凝固：合金结晶温度范围很宽或断面温度梯度很小时，铸件断面的凝固区域很宽，在凝固的某一段时间内，凝固区域在某时刻贯穿整个铸件断面时，在凝固区域里既有已结晶的晶体也有未凝固的液体。
中间凝固：合金结晶温度范围较窄或断面温度梯度较大时，铸件断面上的凝固区域界于前二者之间。
4、凝固方式如何影响铸件的质量？凝固方式分为三种：①逐层凝固方式对铸件质量的影响：流动性好，容易获得健全凝固体，液体补缩好，铸件组织致密，形成集中缩孔的倾向大；热裂倾向小，气孔倾向小，应力大，偏析严重。
②体积凝固方式对铸件质量的影响：流动性差，不容易获得健全的凝固体，液体补缩差，铸件组织不致密，形成集中缩孔的倾向小，热烈倾向大，气孔倾向大，缩松倾向大，应力小，宏观偏析不严重。
③中间凝固方式对铸件质量的影响介于上述二者之间。
第六讲1、何谓平方根定律和折算厚度法则？试述二者的区别与联系。
平方根定律：凝固层厚度与凝固时间的平方根成正比。
“折算厚度”法则:体积为V1和表面积为S1的铸件，其完全凝固时间t，已由公式给出，将厚度的表达式代入，得R－铸件的折算厚度。
铸件凝固时间与铸件形状无关，与当量厚度平方成正比。
凝固金属和铸型材料影响凝固时间和凝固速率。
区别与联系：平方根定律是在众多假设的条件下得出的，而折算厚度法则考虑了铸件形状这个因素。
折算厚度法则更接近实际，是对平方根定律的一个发展。
第七讲1、试述均质形核与异质形核之间的联系和区别。
均质形核与异质形核是晶体两种不同的形核方式。
前者是依靠过冷液相中的结构起伏进行形核的方式,而后者则依靠外来质点进行形核。
均质形核需要很大的过冷度和更高的形核功,所以实际金属和合金中很难发生均质形核,而多是异质形核。
二者的临界形核半径相同,θ为新生固相与基底的夹角。
θ＝0°，即晶体与杂质基底完全相互润湿，异质形核功为0，此时结晶相无需通过生核而直接在基底上生长。
θ＝180°，晶体与杂质完全不润湿，异质形核功与均质形核功相同，此时异质形核不起作用。
2、试推导均质形核临界晶核半径。
懒得打公式。
书上或者课件上找。
3、影响异质形核的因素都有哪些？形核温度T、形核时间、形核基底的数量、接触角θ、形核基底的形状4、粗糙界面与光滑界面的生长方式各是怎样的？粗糙界面：连续长大光滑界面：侧面长大，分为二维晶核台阶和晶体缺陷台阶第八讲1、何谓结晶过程中的溶质再分配？何谓平衡结晶？结晶过程中的溶质再分配：是指在结晶过程中溶质在液、固两相重新分布的现象。
平衡结晶：在结晶的每个阶段，固、液两相中的成分均能及时、充分扩散均匀，液、固相溶质成分完全达到平衡状态图对应温度的平衡成分。
2、试推导平衡结晶时的溶质再分配公式。
以下为等截面水平圆棒自左向右单向结晶过程分析。