材料成形原理

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1、1.液态金属的结构为“近程有序”“远程无序”；液态金属的结构接近固态金属。2.粘度的本质是原子间的结合力；影响液体金属粘度的主要因素是化学成分、温度和夹杂物；难溶化合物的液体粘度较高，而熔点低的共晶成分合金的粘度低；液体金属的粘度随温度的升高而降低；夹杂物越多对粘度的影响越大。3.一小部分的液体单独在大气中出现时，力图保持球状形态，说明总有一个力的作用使其趋向球状，这个力称为表面张力。4.表面张力实质是质点（分子、原子等）间作用力不平衡引起的。润湿角是衡量界面张力的标志。影响液态金属表面张力的因素主要有熔点、温度和溶质元素。熔点、沸点高则表面张力往

2、往就大；表面张力随温度升高而降低。5.液态金属的表面张力和界面张力有何不同？表面张力和附加压力有何关系？答：液态金属的表面张力是界面张力的一个特例。表面张力对应于液－气的交界面，而界面张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。表面张力σ和界面张力ρ的关系如（1）ρ＝2σ/r,因表面张力而长生的曲面为球面时，r为球面的半径；（2）ρ＝σ（1/r1+1/r2）,式中r1、r2分别为曲面的曲率半径。附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。6.流变铸造：将通过机械搅拌或电磁搅拌等方法制备的半固态浆料移送到压铸机等成形设备中，然后压

3、铸或挤压至金属模具中成形为零件。7.液体金属本身的流动能力称为“流动性”，是由液态金属的成分、温度、杂质含量等决定的，而与外界因素无关。8.液态合金的流动性和充型能力有何异同？答：液态金属的流动性和冲型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确定条件下的冲型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂质含量决定，与外界因素无关。而冲型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。9.影响充型能力的因素：（1）金属性质方面的因素（2）铸型性质方面的因素（3）浇注条件方面的因素（4）铸件结构方面的因素。10.

4、提高液态金属的充型能力：（1）金属性质方面：①改善合金成分；②结晶潜热L要大；③比热、密度、导热系大;④粘度、表面张力大。（2）铸型性质方面：①蓄热系数大；②适当提高铸型温度；③提高透气性。（3）浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力。（4）铸件结构方面：①在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度；②降低结构复杂程度。11.某飞机制造厂的一牌号Al-Mg合金（成分确定）机翼因铸造常出现“浇不足”缺陷而报废，如果你是该厂工程师，请问可采取哪些工艺措施来提高成品率？答：机翼铸造常出现“浇不足”缺陷可能是由金属液的充型能力不足造成的，可采取以下工艺提高

5、成品率：（1）调整铸型性质。使用小蓄热系数的铸型来提高金属液的充型能力；采用预热铸型，减小金属与铸型的温差，提高金属液充型能力。（2）改善浇注条件。提高浇注温度，加大充型压头，改善浇注系统结构，提高金属液的充型能力。1.液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。自然对流是由密度差和凝固收缩引起的流动。强迫对流是由液体受到各种方式的驱动力而产生的流动。2.铸件的凝固方式：动态凝固曲线的水平距离很小或等于零时，这时铸件凝固区很小或根本没有，称这种凝固方式为层状凝固方式（凝固过程中容易补缩，组织致密，性能好）；若水平距离很宽，凝固范围很大时

6、，称为体积凝固（不易补缩，易产生缩松、夹杂、开裂等缺陷，铸件性能差）；介于二者之间的称为中间凝固方式。3.影响铸件凝固方式的因素：一是合金的化学成分；二是铸件断面上的温度梯度。4.均质形核和异质形核的临界尺寸相同，异质形核阻力小。对于外来固相的平面基底而言，促进异质形核的能力取决于结晶相与它之间的润湿角θ的大小。5.晶体宏观长大方式取决于界面前方液体中的温度分布，即温度梯度。在结晶界面前方存在两种温度梯度——正温度梯度和负温度梯度。当温度梯度为正时，晶体以平面方式长大；当温度梯度为负时，晶体则以树枝晶方式生长。6.什么样的界面才能成为异质结晶核心的

7、基底？答：从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界面就可以成为异质形核的基底，否则就不行。但润湿角难于测定，可根据夹杂物的晶体结构来确定。当界面两侧夹杂和晶核的原子排列方式相似，原子间距离相近，或在一定范围内成比例，就可以实现界面共格相应。安全共格或部分共格的界面就可以成为异质形核的基底，完全不共格的界面就不能成为异质形核的基底。7.粗糙界面与光滑界面概念及其判据：固－液界面固相一侧的点阵位置有一半左右被固相原子所占据，形成凸凹不平的界面结构，称为粗糙界面；固－液界面固相一侧的点阵位置几乎全被固相原子所占据，只留下少数空位或台阶，称为光滑

8、界面。根据Jackson因子α大小可以判断：α≤2的物质，凝固时固-液界面为粗糙面，α＞5的物质，凝固时界面为光滑面。8.