材料成形原理課后習(xí)題解答

1、材料成型原理材料成型原理第1頁共16頁材料成型原理材料成型原理第一章（第二章的內(nèi)容）第一章（第二章的內(nèi)容）第一部分：液態(tài)金屬凝固學(xué)第一部分：液態(tài)金屬凝固學(xué)1.1答：（1）純金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)是由原子集團、游離原子、空穴或裂紋組成。原子集團的空穴或裂紋內(nèi)分布著排列無規(guī)則的游離的原子，這樣的結(jié)構(gòu)處于瞬息萬變的狀態(tài)，液體內(nèi)部存在著能量起伏。（2）實際的液態(tài)合金是由各種成分的原子集團、游離原子、空穴、裂紋、雜質(zhì)氣泡組成的魚目混珠的“混濁”液體，也就

2、是說，實際的液態(tài)合金除了存在能量起伏外，還存在結(jié)構(gòu)起伏。1.2答：液態(tài)金屬的表面張力是界面張力的一個特例。表面張力對應(yīng)于液－氣的交界面，而界面張力對應(yīng)于固－液、液－氣、固－固、固－氣、液－液、氣－氣的交界面。表面張力σ和界面張力ρ的關(guān)系如（1）ρ＝2σr因表面張力而長生的曲面為球面時，r為球面的半徑；（2）ρ＝σ（1r11r2）式中r1、r2分別為曲面的曲率半徑。附加壓力是因為液面彎曲后由表面張力引起的。1.3答：液態(tài)金屬的流動性和沖型

3、能力都是影響成形產(chǎn)品質(zhì)量的因素；不同點：流動性是確定條件下的沖型能力，它是液態(tài)金屬本身的流動能力，由液態(tài)合金的成分、溫度、雜質(zhì)含量決定，與外界因素?zé)o關(guān)。而沖型能力首先取決于流動性，同時又與鑄件結(jié)構(gòu)、澆注條件及鑄型等條件有關(guān)。提高液態(tài)金屬的沖型能力的措施：（1）金屬性質(zhì)方面：①改善合金成分；②結(jié)晶潛熱L要大；③比熱、密度、導(dǎo)熱系大④粘度、表面張力大。（2）鑄型性質(zhì)方面：①蓄熱系數(shù)大；②適當(dāng)提高鑄型溫度；③提高透氣性。（3）澆注條件方面：①

4、提高澆注溫度；②提高澆注壓力。（4）鑄件結(jié)構(gòu)方面：①在保證質(zhì)量的前提下盡可能減小鑄件厚度；②降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度。1.4解：澆注模型如下：材料成型原理材料成型原理第3頁共16頁所以球形晶核較立方形晶核更易形成37解：r均＝(2σLCL)(Tm△T)＝cm＝8.5910－9m3196.6187027314531025.225）＋（－△G均＝πσLC3Tm（L2△T2）316＝π＝6.9510－17J316262345319)106.61870

5、(2731453101025.2(）＋（）－3.2答：從理論上來說，如果界面與金屬液是潤濕得，則這樣的界面就可以成為異質(zhì)形核的基底，否則就不行。但潤濕角難于測定，可根據(jù)夾雜物的晶體結(jié)構(gòu)來確定。當(dāng)界面兩側(cè)夾雜和晶核的原子排列方式相似，原子間距離相近，或在一定范圍內(nèi)成比例，就可以實現(xiàn)界面共格相應(yīng)。安全共格或部分共格的界面就可以成為異質(zhì)形核的基底，完全不共格的界面就不能成為異質(zhì)形核的基底。3.3答：晶核生長的方式由固液界面前方的溫度剃度GL決

6、定，當(dāng)GL0時，晶體生長以平面方式生長；如果GL0，晶體以樹枝晶方式生長。4.1答：用Chvinov公式計算凝固時間時，誤差來源于鑄件的形狀、鑄件結(jié)構(gòu)、熱物理參數(shù)澆注條件等方面。半徑相同的圓柱和球體比較，前者的誤差大；大鑄件和小鑄件比較，后者誤差大；金屬型和砂型比較，后者誤差大，因為后者的熱物性參數(shù)隨溫度變化較快。4.2答：鑄件凝固時間t＝R為折算厚度，K為凝固系數(shù)，又由于R＝，在相同體積22KRAV的條件下，立方體。等邊圓柱和球三者中

7、，球的表面積最小，所以球的折算厚度R最大，則球形冒口的凝固時間t最大，最有利于補縮。4.3解：焊接熔池的特征：（1）熔池體積小；（2）熔池溫度高；（3）熔池金屬處于流動狀態(tài)；（4）熔池界面的導(dǎo)熱條件好，焊接熔池周圍的母材與熔池間沒有間隙。焊接熔池對凝固過程的影響：(1)母材作為新相晶核的基底，使新相形核所需能量小，出現(xiàn)非均勻形核，產(chǎn)生聯(lián)生結(jié)晶（外延結(jié)晶）；(2)熔池金屬是在運動狀態(tài)凝固的，焊縫的柱狀晶總是朝向焊接方向并且向焊縫中心生長，