材料成形參考習(xí)題及答案

1、材料成形理論基礎(chǔ)習(xí)題材料成形理論基礎(chǔ)習(xí)題第一部分第一部分液態(tài)金屬凝固學(xué)液態(tài)金屬凝固學(xué)1.純金屬和實(shí)際合金的液態(tài)結(jié)構(gòu)有何不同？舉例說(shuō)明。答：（1）純金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)是由原子集團(tuán)、游離原子、空穴或裂紋組成。原子集團(tuán)的空穴或裂紋內(nèi)分布著排列無(wú)規(guī)則的游離原子，這樣的結(jié)構(gòu)處于瞬息萬(wàn)變的狀態(tài)，液體內(nèi)部存在著能量起伏。實(shí)際的液態(tài)合金是由各種成分的原子集團(tuán)、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，也就是說(shuō)，實(shí)際的液態(tài)合金除了存在能量起

2、伏外，還存在結(jié)構(gòu)起伏。（2）例如鋼液，在鋼液中主要為Fe，含有C、Si、S、P、Mn、O、H等元素。這些元素或以原子集團(tuán)存在，或以高熔點(diǎn)化合物如SiO、CaO、MnO等形式存在，共同構(gòu)成有較大成分起伏的鋼液主體以及雜質(zhì)、氣體和空穴等。2.液態(tài)金屬的表面張力和界面張力有何不同？表面張力和附加壓力有何關(guān)系？答：（1）液態(tài)金屬的表面張力是界面張力的一個(gè)特例。表面張力對(duì)應(yīng)于液－氣的交界面，而界面張力對(duì)應(yīng)于固－液、液－氣、固－固、固－氣、液－液、

3、氣－氣的交界面。（2）表面張力與附加壓力符合下列公式的關(guān)系：1211rr????（）式中r1、r2分別為曲面的曲率半徑。附加壓力是因?yàn)橐好鎻澢笥杀砻鎻埩σ鸬摹?.液態(tài)合金的流動(dòng)性和充型能力有何異同？如何提高液態(tài)金屬的充型能力？答：（1）液態(tài)金屬的流動(dòng)性和沖型能力都是影響成形產(chǎn)品質(zhì)量的因素；不同點(diǎn)：流動(dòng)性是確定條件下的充型能力，是液態(tài)金屬本身的流動(dòng)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)。而充型能力首先取決于流動(dòng)性，

4、同時(shí)又與鑄件結(jié)構(gòu)、澆注條件及鑄型等條件有關(guān)。（2）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。4.鋼液對(duì)鑄型不浸潤(rùn)，θ＝180，鑄型砂粒間的間隙為0.1cm，鋼液在

5、1520℃時(shí)的表，CL4VaG???由此可得：，CL4VaG???代入①，則得方形晶核的臨界形核功ΔG方與邊長(zhǎng)a的關(guān)系式為：232642VVVaGaGGaGa?????????方（2）對(duì)于球形晶核：①32CL443VGrGr????????球球形臨界晶核半徑：，CL2VrG???則有：，223VrGG????球所以：2262123VVaGrGGG?????????方球因此，球形晶核較立方形晶核更易形成。7.設(shè)Ni的最大過(guò)冷度為319℃，

6、求ΔG均和r均。已知熔點(diǎn)Tm＝1453℃，熔化潛熱為L(zhǎng)＝1870Jmol，固液界面能為σLC=2.25105Jcm2，摩爾體積為6.6cm3mol。解：23253217CLm22222162(2.2510)14532736.9510J33(18706.6)319VrGTGLT????????????????－均（＋）59CLm22(2.2510)14532738.5910m(18706.6)319TrLT????????????－均（＋