材料工程基础考试复习题及答案

材料的液态成形技术

1. 影响液态金属充型能力的因素有哪些？如何提高充型能力？

答：①第一类因素，属于金属性质方面的，主要有金属的密度、比热、导热系数、结晶潜热、动力黏度、表面张力及结晶特点等。

②第二类因素属于铸型性质方面的主要有铸型的蓄热系数、密度、比热、导热系数、

温度、涂料层和发气性、透气性等。

③第三类因素，属于浇注条件方面的，主要有液态金属的浇注温度、静压头，浇注系

统中压头的损失及外力场拯力、真空、离心、振动勘的影响等。

④第四类因素，属于铸件结构方面的，主要有铸件的折算厚度，及由铸件结构所规定

的型腔的复杂程度引起的压头损失。

常用提高充型能力的措施针对影响充型能力的因素提出改善充型能力的措施，仍然可以从上述四类因素入手：

①合金设计方面，在不影响铸件使用性能的情况下，可根据铸件大小、厚薄和铸型性

质等因素，将合金成分调整到共晶成分附近;采取某些工艺措施，使合金晶粒细化，也有利于提高充型能力由于夹杂物影响充型能力，故在熔炼时应使原材料清洁，并采取措施减少液态金属中的气体和非金属夹杂物

②铸型方面，对金属铸型、熔模型壳等提高铸型温度，利用涂料增加铸型的热阻，提

高铸型的排气能力，减小铸型在金属填充期间的发气速度，均有利于提高充型能力

③浇注条件方面，适当提高浇注温度，提高充型压头，简化浇注系统均有利于提高充型能力

④铸件结构方面能提供的措施则有限

2. 铸件的凝固方式有哪些？其主要的影响因素？

答：铸件的凝固方式：逐层凝固，糊状凝固，中间凝固

主要影响因素：合金的凝固温度范围和铸件凝固期间固、液相界面前沿的温度梯度。通常，合金的凝固温度范围越小，铸件凝固期间固、液相界面前沿的温度梯度越大，则铸件凝固时越趋于逐层凝固；反之，则越趋于糊状凝固。

3. 什么是缩松和缩孔？其形成的基本条件和原因是什么？

答：金属液在铸型中冷却和凝固时，若液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些孔洞。其中，在铸件中集中分布且尺寸较大的孔洞称为缩孔；分散且尺寸较小的孔洞称为缩松。

缩孔：形成的基本条件是金属在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件由表及里逐层凝固。缩孔产生的基本原因是金属的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，且得不到补偿。缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域。

缩松：形成的基本原因也是金属的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩。但形成缩松的基本条件是金属的结晶温度范围较宽，呈体积凝固方式(糊状凝固)。

4. 常见的特种铸造方法有哪些？各有何特点？

答：常见的特种铸造方法有金属型铸造、熔模铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、连续铸造和消失模铸造等。

金属型铸造：

a.可以连续重复使用，生产效率高，劳动条件好，但成本高；

b.铸件精度高，表面粗糙度较低；

c.金属散热性能好，晶粒细化，力学性能好；

d.不透气且无退让性，易造成不足或开裂；

e.适于生产大批量有色金属铸件。

熔模铸造：

a.铸件尺寸精度高，表面光洁；

b.可铸造形状复杂零件；

c.工艺过程复杂，生产周期长，成本高；

d.适于铸造小尺寸的各类合金铸件，特别是少切削或无切削精密铸件。

压力铸造：

a.浇注时间短，易于机械化、自动化作业；

b.铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好；

c.铸件尺寸精度高，表面光洁；

d.凝固速度快，排气困难，易形成缩松和缩孔

e.模具成本高，铸件尺寸受限；

f.适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。

低压铸造：

a.充型压力和速度易于控制，气孔、夹渣较少，组织致密，力学性能好；

b.无需冒口设置，金属利用率高；

c.适应性强，金属型、砂型和熔模型均可使用；

d.铸件尺寸精度高，表面光洁；

e.适用于质量要求高的铝、镁等有色金属铸件。

离心铸造：

a.离心力改善金属的流动性，提高了充型能力，改善了补缩条件，缩孔等缺陷减少；

b.简化了中空圆柱形铸件的生产过程；

c.成分偏析严重，尺寸难以控制；

d.内表面质量较差、内孔不准确、加工余量较大；

e.特别适于横截面呈圆柱的铸件生产，如套、环、管、筒、辊和叶轮等，多用于黑色金属及铜合金。

连续铸造：

a.冷却速度快，组织致密，机械性能好；

b.工艺简单，生产效率高；

c.适于横截面一定的钢材、铝材和铸铁管等铸件的生产。

消失模铸造：

a.不分型，不起模，工艺简化，精度提高；

b.能制造形状复杂的铸件和工艺品；

c.冒口可自由设置，不易产生缩孔、缩松等；

d.易产生有害气体，铸件易增碳，表面质量降低；

e.适于生产起模困难，形状复杂的铸件，例如汽车发动机进排气歧管、缸体等。

5.试述铸件产生变形，开裂的原因及其防止措施。

答：变形：若冷却到室温的铸件内部存在有较大的残余应力，此时铸件是不稳定的，如铸造应力超过合金的屈服强度时，则会产生塑性变形，弯曲或扭曲以减小或消除应力。

开裂：当铸造应力超过材料的强度极限（或称抗拉强度）时，铸件产生裂纹。

热裂纹是铸件在凝固末期或凝固后不久尚处于强度和塑性很低状态下，因铸件固态收缩受阻而引起的裂纹；冷裂纹是铸件凝固后冷却到弹性状态时，因局部铸造应力大于合金极限强度而引起的开裂。

两者防止措施相同：减小和消除铸造应力：采取安放冒口、冷铁或调整内浇口位置等工艺措施，使铸件各部分温度均匀、同时凝固；提高铸型和芯子退让性；合理设计铸件结构，使壁厚均匀，结构对称等；尽量选用E和αL小的材料；对铸件进行时效热处理可消除应力。

6、陶瓷的液态成形方法有哪些？各有何特点？

答：1) 流延成形特点:设备简单,工艺稳定,可连续操作,生产效率高,可实现高度自动化2) 粉浆浇注：以水为溶剂、粘土为粘结剂的成形方法.为得到高质量的注浆坯体,要求浆料:1)流动性好2)稳定性好,不易沉淀和分层3)含水量尽可能少,减少成形和干燥时的收缩,减少坯体的变形和开裂.以及渗透性好、脱模性好、不含气泡等.适用于形状复杂、大型薄壁、精度要求不高的日用和建筑陶瓷制品.

3) 压模成形：将粉状、片状或颗粒状原料,放在一定温度的模具中闭模加压,使之在模具中