《材料成形原理》复习资料 .docx

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1、精品名师归纳总结其次章 液态金属的结构和性质材料成形原理复习题 铸可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 粘度。影响粘度大小的因素？粘度对材料成形过程的影响？1) 粘度：是液体在层流情形下，各液层间的摩擦阻力。其实质是原子间的结合力。2) 粘度大小由液态金属结构打算与温度、压力、杂质有关：1 粘度与原子离位激活能U成正比，与相邻原子平稳位置的平均距离的三次方成反比。2 温度：温度不高时，粘度与温度成反比。当温度很高时，粘度与温度成正比。3 化学成分：杂质的数量、外形和分布影响粘度。合金元素不同，粘度也不同，接近共晶成分，粘度降低。4 材料成形过程中的液态金属一般要进行各种冶金处理

2、，如孕育、变质、净化处理等对粘度有显著影响。3) 粘度对材料成形过程的影响1 对液态金属净化 气体、杂质排出 的影响。 2 对液态合金流淌阻力与充型的影响，粘度大，流淌阻力也大。3 对凝固过程中液态合金对流的影响，粘度越大，对流强度G越小。2. 表面张力。影响表面张力的因素？表面张力对材料成形过程及部件质量的影响？1) 表面张力：是金属液表面质点因受四周质点对其作用力不平稳，在表面液膜单位长度上所受的紧绷力或单位表面积上的能量。其实质是质点间的作用力。2) 影响表面张力的因素1 熔点：熔沸点高，表面张力往往越大。2 温度：温度上升，表面张力下降，如Al 、Mg、Zn 等，但 Cu、Fe 相反。

3、 3 溶质元素 杂质 ：正吸附的表面活性物质表面张力下降 金属液表面 。负吸附的表面非活性物质表面张力上升 金属液内部 。4 流体性质：不同的流体，表面张力不同。3) 表面张力影响液态成形整个过程，晶体成核及长大、机械粘砂、缩松、热裂、夹杂及气泡等铸造缺陷都与表面张力关系亲密。3. 液态金属的流淌性。影响液态金属的流淌性的因素？液态金属的流淌性对铸件质量的影响？1) 液态金属的流淌性是指液态金属本身的流淌才能。2) 影响液态金属的流淌性的因素有：液态金属的成分、温度、杂质含量及物理性质有关，与外界因素无关。3) 好的流淌性利于缺陷的防止：1 补缩 2 防裂 3 充型 4 气体与杂质易上浮。4.

4、 液态金属的充型才能。影响液态金属的充型才能的因素？1) 液态金属的充型才能是指液态金属布满铸型型腔，获得外形完整，轮廓清楚铸件的才能。2) 影响液态金属的充型才能的因素有：1 内因是金属自身流淌性。2 外因有型的性质、浇注条件、型腔结构外形1金属性质： 1 合金成分 2 结晶潜热 3 比热、密度、导热系数4 粘度 5 表面张力。 2 铸型性质方面因素：1 型的蓄热系数大 2 型的温度 3 型中气体。 3 浇注条件方面因素：1 浇注温度 2 充型压头 3浇注系统结构。 4 铸件结构方面因素：1 折算厚度 2 复杂程度 5. 液态金属的充型才能与流淌性的区分和联系？1) 液态金属的充型才能第一取

5、决于液态金属本身的流淌才能，同时又和外界条件亲密相关。2) 液态金属自身的流淌才能称为“流淌性”，由液态金属的成分、温度、杂质含量等打算的，而与外界因素无关，流淌性可认为是特定条件下的充型才能。3) 液态金属流淌性好，其充型才能强，反之其充型才能差，但这可以通过外界条件来提高充型才能。第三章 液态金属凝固热力学和动力学1. 什么是溶质再安排？溶质安排系数表达式？1) 溶质再安排：合金析出的固相中溶质含量不同于其四周液相内溶质含量的现象，产生成分梯度，引起溶质扩散。2) 溶质安排系数k：凝固过程中固液界面固相侧溶质质量分数mS 与液相中溶质质量分数mL 之比，即 k=mS/mL。2. 均质形核与

6、非均质形核 异质形核 。1) 均质形核：依靠液态金属内部自身的结构自发的形核。2) 非均质形核：依靠外来夹杂或型壁所供应的异质界面进行形核过程。3. 界面共格对应关系及其判别？1) 固体质点的某一晶面和晶核的原子排列规律相像，原子间距离相近或在肯定的范畴内成比例，就可能实现界面共格对应，该固体质点就可能成为形核的衬底。这种对应关系叫共格对应关系。2) 共格对应关系用点阵失配度 衡量即可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 | a sa z |az100%可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 5%为完全共格，形核才能强。25% 25%为部分共格，夹杂物衬底有肯定的形核才能

7、。3 25%为不共格，夹杂物衬底无形核才能。4. 点阵失配度点阵失配度 即可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 | a sa z |az100%可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其中 as、az 分别为夹杂物、晶核原子间距离。用来衡量界面共格对应关系。5. 晶体的宏观长大方式？1) 平面方式长大 条件： 1 固液界面前方液体的正温度梯度分布GL 0，液相温度高于界面温度Ti 。2 固液前方液体过冷区域及过冷度微小。(3) 晶体生长时凝固潜热的析出方向同晶体生长方向相反。生长过程：生长时，一旦某一晶体生长伸入液相区就会被重新熔化，从而导致晶体以平面方式生长。2) 树枝晶

8、方式长大条件： 1 固液界面前方负温度梯度分布GL 2,0.05x0.95时，界面固相一侧的点阵几乎被原子占满，或者几乎全部是空位，其微观上是光滑的，非金属及其化合物大多数属于这种结构。7. 晶体的微观长大方式？1) 晶体连续或垂直生长 正常生长方式 ：对于粗糙的固液界面，由于界面有50%的空位可接受原子，故液体中的原子可单个进入空位与晶体连接，界面沿法线方向向前推动，绝大数金属采纳这种方式生长。生长特点：1 几乎不存在热力学能障。2 生长所需动力学过冷度小。3 生长速度最高。 4 生长速率与过冷度成正比v 1 =K1 TK 。2) 晶体二维生长：对于平整的固液界面，因界面上没有多少位置供原子

9、占据，单个原子无法往界面碓砌，犹如均质形核，在平整界面上形成一- B/Tk个原子厚度的核心， 适合非金属的生长。 生长特点： 1 生核需要过冷度大。 2 原子只能往台阶的侧面生长，几率小， 生长速率低 v 2=K2 e 。3) 晶体从缺陷处生长：平整界面二维生长的另一种形式，它不是由形核来形成二维台阶，而是依靠晶体缺陷产生台阶，如位错、孪晶等，分螺旋位错生长，旋转孪晶生长和反射孪晶生长。生长特点：1 热力学能障小。 2 台阶不会消逝。 3 生长速度快，仍比较粗糙界面生长速度慢。(4) 过冷度大，位错密度大，台阶多，速度加快。8. 晶体的各微观长大方式的长大速度与过冷度有何关系？1) 晶体连续或

10、垂直生长：生长所需热力学能障小，生长速度与过冷度成正比v 1 =K1TK ，生长速度很快。2) 晶体二维生长：生核所需过冷度大，生长速率低。23) 晶体从缺陷处生长 螺旋位错生长 ：过冷度大，位错密度大，生长速度快，但仍比较粗糙界面生长速度慢v 3=K3TK4) 当过冷度很大时，三者的生长速度趋于一样，平整界面上会产生大量的二维中心，或产生大量的螺旋台阶，使平整界面变成粗糙界面。第四章 液态金属凝固过程中的传热及传质1 铸件的凝固方式有哪几种？影响铸件凝固方式的因素？1) 铸件的凝固方式：1 逐层凝固方式：纯金属、共晶合晶或结晶范畴很小的合金，铸件断面温度梯度很大，导致铸件凝固区很小或没有。2

11、 体积凝固方式：合金结晶温度范畴比较大或铸件断面温度梯度小，铸件凝固范畴大。3 中间凝固方式：铸件的凝固范畴在以上两者之间。2) 影响铸件凝固方式的因素：(1) 合金的化学成分：纯金属、共晶合金的凝固温度范畴区间 液固温度差 为零，属于逐层凝固方式。当合金凝固温度区间很大时，凝固范畴宽，为体积凝固方式。(2) 铸件断面温度梯度：温度梯度小，就易产生体积凝固方式凝固。第五章 单相合金的凝固1. 热过冷与成分过冷。1) 热过冷：金属凝固时所需的过冷度如完全由热扩散掌握，这样的过冷叫热过冷，其大小为凝固点与实际温度之差，纯金属的凝固时就是热过冷。2) 成分过冷：合金由于溶质再安排导致界面前方熔体成分

12、及凝固温度发生变化引起的过冷。补：热过冷仅受传热过程掌握，成分过冷同时受传热过程和传质过程掌握。2. 成分过冷如何产生？1) 过程分析：1 合金在近平稳凝固过程中，溶质发生再安排，在固液界面的液相侧中形成一个溶质富集区。2 由相图可知，液相成分不同，导致理论凝固温度变化，当固相无扩散而液相只有扩散的单相合金凝固时，界面处溶质含量最高，离界面越远，溶质含量越低，固液界面前平稳液相温度曲线上凸 T L x ，界面处平面温度最低，离界面越远，液相温度越高。3 由于固相导热，固液界面前分的实际温度分布呈直线Tx ，温度梯度为正， 界面处实际温度最低， 离界面越远， 液相实际温度越高。 4 固液界面前方

13、液体的过冷度为平稳液相温度 即理论凝固温度 T Lx 与实际温度 Tx 之差，即 Tc= T Lx -Tx 。2) 必备条件(1) 在固液界面溶质再安排引起成分富集。(2) 固液界面前方液相的实际温度梯度必需达到肯定的值，即GLd T Lx /dx |x =0。3. 成分过冷的判别式？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G LmL C 0 1vDL k0k0 GL 温度分布梯度， DL 溶质扩散系数， v 凝固速度， mL 液相线斜率 mL0 ， C0 合金浓度， k 0 溶质安排系数 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4. 成分过冷对单相合金凝固过程的影响？1) 在

14、传质过程的无成分过冷或负温度梯度时合金同纯金属一样，界面为平面和树枝状外形。2) 在正的温度梯度时，晶体的生长方式产生多样性：当稍有成分过冷时为胞状生长。随着成分过冷的增加 即温度梯度下降 ，晶体由胞状晶变为柱状晶、柱状枝晶和自由树枝晶 等轴晶 。第六章 多相合金的凝固1. 伪共晶。共晶共生区。对称形共晶共生区与非对称形共晶共生区及其产生的条件？1) 伪共晶：近平稳条件下，即使非共晶成分的合金，当较快冷却到两条液相线延长线所包围的影响区时，也能获得100%共晶组织。这样由非共晶成分获得的共晶组织为伪共晶组织。2) 共晶共生区：两条液相线的延长线所包围的区域。3) 对称型共晶共生区：1 组成共晶

15、的两个组元熔点相近。2 两条液相线外形彼此对称。3 共晶两相性质相近。4 两相在共晶成分邻近析出才能相当，易于彼此依附的双相核心。5 两相在共晶成分邻近扩散才能接近，易于保持两相等速协同生长。非对称共晶共生区： 1 组成共晶的两个组元熔点相差较大。2 两条液相线外形不对称，共晶点通常靠近低熔点组元一侧。3 共晶两相性质相差很大。 4 高熔点相易于析出，为领先相，其生长速度也较快，对原子的需求多。5 为满意共生生长条件，需要在含量较高熔点组元的合金成分下进行共晶转变。所以共晶区要偏向高熔点组元一侧。两相性质差别越大，偏离越严峻。2. 什么是搭桥？搭桥： 领先相表面一旦显现其次相， 就可通过彼此依

16、附交替生长的方式产生新的层片来构成所需共生界面，不需每个层片重新生核，称为搭桥。3. 层片状共晶的生长过程。1) 生核： 1 第一在液相中析出呈球状 领先相 共晶核心 。 2 相以 相为衬底依附其侧面析诞生长。3 相析出又促进 相依附 相侧面生长，如此交替搭桥的长成球状共生界得双相核心。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2) 生长：生长时，两相各向界面前沿排出另一组原子。相前沿富集 B 元素， 相前沿富集 A 元素。 AB元素横向扩散为对方生长制造条件， 供应原子。4. 共晶片间距如何自动调整？共晶片间距很小时，横向扩散是主要的。共晶片间距很大时，在各相中心富集的元素来不及扩散走

17、，影响该部位生长，形成凹陷，会导致另一-1/2相在此产生，从而达到自我调剂片间距。 其面间距大小为 =Av，片间距 与凝固速率 v 的平方根成反比，凝固速率越大，片间距越小。5. 共晶体到底长成层片状仍是棒状受哪些因素影响？1) 共晶中两固相的体积分数1 当两固相体积分数相近 1/ -1/2 时，倾向于层片状生长。 2 当某一相的体积分数小于另一相1 时，后结晶的固相溶质浓度低于先结晶部分，后结晶溶质浓度降低。这种成分的偏析叫做正偏析。2) 逆偏析：当溶质安排系数k 01 时，表面底部含溶质元素比较多，而中心部分或上部分含溶质较少，这种现象称为逆偏析。3) 密度偏析：密度偏析是金属凝固前或刚开

18、头凝固时，当液体和固体共存或者是相互不混合的液相之间存在着密度差产生的偏析。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结【复习摸索题】材料成形原理复习题 焊接可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结. 说明焊接定义，焊接的物理本质是什么？实行哪些工艺措施可以实现焊接？1) 焊接： 是通过加热或加压或两者并用，使用或不使用填充材料，使被焊工件 同种或异种材料 达到原子间结合而形成永久性连接的工艺过程。2) 焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。 对于金属材料：金属键的结合，两个被焊金属件在焊缝处形成共同的晶粒。3 为实现焊接可实行以下措施

19、：1 通过加热：目的是结合处达到熔化或塑性状态，破坏接触面氧化膜，减小金属变形阻力，缩小原子间距，增加原子振动能，促进化学反应、扩散、结晶和在结晶过程的进行。2 通过加压：目的破坏接触面氧化膜，增加接触面积，达到紧密接触。3 通过加热加压。. 传统上焊接方法分为哪三大类？说明熔焊的定义。1 依据焊接的工艺特点， 传统上焊接方法分为： 熔化焊、 固态焊和钎焊三大类。2 熔焊： 是指将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。. 焊接冶金包括哪些内容？焊接冶金包括焊接所经受的各个过程，一般要经受加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变等过程，直到形成焊接接头，这些过程可归纳为三个相互联系的过程：1

20、 焊接热过程。 2 焊接化学冶金过程：包括熔焊时，液态金属熔渣及气相间进行的一系列的化学冶金反应，如金属的氧化、仍原、脱硫、脱磷、掺合金等。 3 焊接物理冶金过程： 在焊接热源作用下， 焊接材料及母材金属局部熔化，热源离开后经过化学冶金反应的熔池金属开头凝固结晶， 金属原子由近程有序排列转变为远程有序排列，即由液态变为固态。. 与炼钢和铸造相比，焊接化学冶金有何特别性？1 冶金反应温度高。 2 高温熔滴金属以滴状进入熔池，熔滴的比表面积大，有利于冶金反应进行。3 焊接熔池体积小，存在时间短，使反应不完全。 4 随着焊接过程的进行，母材与焊接材料不断的熔化，熔池不断的更新，使反应特别复杂。5 焊接化学冶金系统具有不平稳性。. 说明手工电弧焊熔池结晶的特点。1 熔池体积小，冷却速度快。2 熔池温度高，液态金属过热严峻。3 熔池金属在运动状态下结晶。4 熔池边界导热条