材料成形原理部分答案

1、材料成形理論基礎習題1、純金屬和實際合金的液態(tài)結構有何不同？舉例說明答：純金屬的液態(tài)結構式由原子集團、游離原子和空穴組成的，液態(tài)金屬的結構是不穩(wěn)定的，而是出于瞬息萬變是的狀態(tài)，即原子集團、空穴等的大小、形態(tài)、分布及熱運動都出于無時無刻不在變化的狀態(tài)，這種現象叫做“結構起伏”。而實際合金的液態(tài)結構是極其復雜的，其中包含各種化學成分的原子集團、游離原子、空穴、夾雜物及氣泡等，是一種“混濁”的液體。實驗實際液態(tài)金屬中還存在成分起伏。例如Al和

2、AlSi合金相比較，AlSi合金中由于成分起伏Al與Si的濃度也是出于不斷變化中的。2、液態(tài)金屬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系？答：液體金屬的表面張力是質點（分子、原子）間作用力不平衡引起的。而任意兩相（固固、固液、固氣）的交界面稱為界面，由界面間相互作用而產生的力叫界面張力，表面張力可說是界面張力的一個特例。界面張力與兩個表面張力之間的關系為：σAB=σAσB–wAB，其中σA、σB分別是A、B兩物體的表面張力

3、，wAB為兩個單位面積界面向外做的功。表面張力與附加壓力的關系有拉普拉斯方程描述：，其中R1、R2為曲面）（21R1R1P????的曲率半徑。3、液態(tài)合金的流動性和充型能力有何不同？如何提高液態(tài)金屬的充型能力？答：液態(tài)金屬本身的流動能力稱為“流動性”，是由液態(tài)金屬的成分、溫度、雜質含量等決定的，而與外界因素無關。液態(tài)金屬的充型性能是一種基本性能。充型能力好，零件的形狀就完整，輪廓清晰，否則就會產生“澆不足”的缺陷。液態(tài)金屬的充型能力首先

4、取決于其金屬本身的流動能力，同時又與鑄件結構、澆注條件及鑄型等條件有關，是各種因素的綜合反映。提高金屬的充型能力措施：（1）金屬性質方面：改善合金成分；結晶潛熱L要大；比熱、密度大，導熱率??；粘度、表面張力小。（2）鑄型性質方面：蓄熱系數?。贿m當提高鑄型溫度；提高透氣性。（3）澆注條件方面：適當提高澆注溫度；提高澆注壓力。（4）鑄件結構方面：在保證質量的前提下盡可能減小鑄件厚度；降低結構復雜程度。4、鋼液對鑄型不浸潤，，鑄型砂粒間的間隙

5、為0.1cm，鋼液在1520℃時的表面張力σ=1.5Nm?180??密度ρ液=7500㎏m3。求產生績效粘砂的臨界壓力；欲使鋼液不粘入鑄型而產生機械粘砂，所允許的壓頭H值是多少？Pa1061020.11.52R2P32?????????0.082m??????????201021.08.97500180cos5.12cos2grH???5、根據Stokes公式計算鋼液中非金屬夾雜物MnO的上浮速度，已知鋼液溫度為1500℃，MnO呈球形

6、，其半徑r=0.1mm。kg5400kg7500smN049.00333mmMnO???????液0.0071ms??????????0049.0981.9)45007500(101.029)(2622???grVMnO液6、設想液體在凝固時形成的臨界核心是邊長為a﹡的立方體形狀；①求均質形核是的a﹡和△G的關系式。②證明在相同過冷度下均質形核時，球形晶核較立方形晶核更易形成。解：（1）對于立方形晶核△G方＝－a3△Gv6a2σ①令d△

7、G方da＝0即－3a2△Gv12aσ＝0，則溶質再分配：合金凝固時液相內的溶質一部分進入固相，另一部分進入液相，溶質傳輸使溶質在固－液界面兩側的固相和液相中進行再分配。影響溶質再分配的因素有熱力學條件和動力學條件。12、設狀態(tài)圖中液相線和固相線為直線，證明平衡常數k。=Const。設液相線和固相線的斜率分別為和，LmSm如上圖：液相線：T－Tm＝(Cl0)①Lm固相線：T－Tm＝(Cs0)②Sm②①得：＝＝1TmTTmT－－LLSSCm

8、Cm即＝＝k0LSCCSLmm由于、均為常數，故k0＝Const.LmSm13、AlCu相圖的主要參數為CE=33%Cu，Csm=5.65%，Tm=660℃，TE=548℃。用Al1%Cu合金澆注一細長試樣，使其從左至右單向凝固，冷卻速度足以保持固液界面為平界面，當固相無Cu擴散，液相中Cu充分混合時，求：①凝固10%時，固液界面的Cs﹡和Cl﹡。②共晶體所占比例。③畫出沿試棒長度方向Cu的分布曲線，并標明各特征值。（1）溶質分配系數k