材料成形基本原理課后復(fù)習(xí)資料

1、第 1 頁第一章液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)習(xí)題1 . 液體及固體及氣體比較各有哪些異同點(diǎn)？哪些現(xiàn)象說明金屬的熔 化并不是原子間結(jié)合力的全部破壞？答：（1）液體及固體及氣體比較的異同點(diǎn)可用下表說明相同點(diǎn) 不同點(diǎn)液 體具有流淌性，不能承受切應(yīng)力；遠(yuǎn)程 無序，近程有序固 體具有自由表 面；可 壓縮性 很低不具有流淌性，可承受切應(yīng)力；遠(yuǎn)程 有序液 體遠(yuǎn)程無序，近程有序；有自由表面； 可壓縮性很低氣 體完全占據(jù)容 器空間 并取得 容器內(nèi) 腔形 態(tài)；具

2、有流淌 性完全無序；無自由表面；具有很高的 壓縮性（2）金屬的熔化不是并不是原子間結(jié)合力的全部破壞可從以下二個 方面說明：① 物質(zhì)熔化時體積變化, 熵變及焓變一般都不大。金屬熔化時典型 的體積變化 Vm/V 為 3%~5%左右，表明液體的原子間距接近于固 ?體，在熔點(diǎn)旁邊其系統(tǒng)混亂度只是稍大于固體而遠(yuǎn)小于氣體的混 亂度。② 金屬熔化潛熱 Hm 約為氣化潛熱 Hb 的 1/15~1/30，表明熔化時其 ? ?內(nèi)部原子結(jié)合鍵只有部分被破壞

3、。由此可見，金屬的熔化并不是原子間結(jié)合鍵的全部破壞，液體金屬內(nèi) 原子的局域分布仍具有肯定的規(guī)律性。2 . 如何理解偶分布函數(shù) g(r) 的物理意義？液體的配位數(shù) N1 , 平均 原子間距 r1 各表示什么？答：分布函數(shù) g(r) 的物理意義：距某一參考粒子 r 處找到另一個粒 子的幾率，換言之，表示離開參考原子(處于坐標(biāo)原子 r=0)距離 為 r 的位置的數(shù)密度 ρ(r)對于平均數(shù)密度 ρo（=N/V）的相對 偏差。N1 表示參考原子

4、四周最近鄰(即第一殼層)原子數(shù)。r1 表示參考原子及其四周第一配位層各原子的平均原子間距，也第 3 頁4．如何理解實(shí)際液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)及其三種“起伏”特征？ 答：志向純金屬是不存在的，即使特別純的實(shí)際金屬中總存在著大量 雜質(zhì)原子。實(shí)際金屬和合金的液體由大量時聚時散, 此起彼伏 游動著的原子團(tuán)簇, 空穴所組成，同時也含有各種固態(tài), 液態(tài) 或氣態(tài)雜質(zhì)或化合物，而且還表現(xiàn)出能量, 結(jié)構(gòu)及濃度三種起 伏特征，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)困難。能量起伏是指液態(tài)

5、金屬中處于熱運(yùn)動的原子能量有高有低，同一原子 的能量也在隨時間不停地變化，時高時低的現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)起伏是指液態(tài)金屬中大量不?！坝蝿印敝脑訄F(tuán)簇不斷地分化 組合，由于“能量起伏” ，一部分金屬原子（離子）從某個團(tuán)簇 中分化出去，同時又會有另一些原子組合到該團(tuán)簇中，此起彼 伏，不斷發(fā)生著這樣的漲落過程，好像原子團(tuán)簇本身在“游動” 一樣，團(tuán)簇的尺寸及其內(nèi)部原子數(shù)量都隨時間和空間發(fā)生著改變 的現(xiàn)象。濃度起伏是指在多組元液態(tài)金屬中，由于同種元素及不

6、同元素之間的 原子間結(jié)合力存在差別，結(jié)合力較強(qiáng)的原子簡單聚集在一起，把 別的原于排擠到別處，表現(xiàn)為游動原子團(tuán)簇之間存在著成分差 異，而且這種局域成分的不勻稱性隨原子熱運(yùn)動在時常發(fā)生著變 化的現(xiàn)象。5. 5. 依據(jù)圖 1-10 及式（1-7）說明為動力學(xué)粘度 η 的物理意義，并 探討液體粘度 η（內(nèi)摩擦阻力）及液體的原子間結(jié)合力之間的 關(guān)系。 答：物理意義：作用于液體表面的應(yīng)力 τ 大小及垂直于該平面方向 上的速度梯度 dV

7、X/dy 的比例系數(shù)。通常液體的粘度表達(dá)式為 。這里 為 Bolzmann 常 ) / exp( T k U C B ? ? B k數(shù)，U 為無外力作用時原子之間的結(jié)合能（或原子擴(kuò)散勢壘） ，C 為常數(shù)，T 為熱力學(xué)溫度。依據(jù)此式，液體的粘度 η 隨結(jié)合能 U 按指數(shù)關(guān)系增加，這可以理解為，液體的原子之間結(jié)合力越 大，則內(nèi)摩擦阻力越大，粘度也就越高。6． 總結(jié)溫度, 原子間距（或體積）, 合金元素或微量元素對液體 粘度 η 高低的影