材料成型原理课后题答案.doc

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1、第三章：8：实际金属液态合金结构与理想纯金属液态结构有何不同？答：纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成的，是近程有序的。液态中存在着很大的能量起伏。而实际金属中存在大量的杂质原子，形成夹杂物，除了存在结构起伏和能量起伏外还存在浓度起伏。12：简述液态金属的表面张力的实质及其影响因数。答：实质：表面张力是表面能的物理表现，是是由原子间的作用力及其在表面和内部间排列状态的差别引起的。影响因数：熔点、温度和溶质元素。13：简述界面现象对液态成形过程的影响。答：表面张力会产生一个附加压力，当固液相互润湿时，附加压力有助于液体的

2、充填。液态成形所用的铸型或涂料材料与液态合金应是不润湿的，使铸件的表面得以光洁。凝固后期，表面张力对铸件凝固过程的补索状况，及是否出现热裂缺陷有重大影响。15：简述过冷度与液态金属凝固的关系。答：过冷度就是凝固的驱动力，过冷度越大，凝固的驱动力也越大；过冷度为零时，驱动力不存在。液态金属不会在没有过冷度的情况下凝固。16：用动力学理论阐述液态金属完成凝固的过程。答：高能态的液态原子变成低能态的固态原子，必须越过高能态的界面，界面具有界面能。生核或晶粒的长大是液态原子不断地向固体晶粒堆积的过程，是固液界面不断向前推进的过程。只有液态金属中

3、那些具有高能态的原子才能越过更高能态的界面成为固体中的原子，从而完成凝固过程。17：简述异质形核与均质形核的区别。答：均质形核是依靠液态金属内部自身的结构自发形核，异质形核是依靠外来夹杂物所提供的异质界面非自发的形核。异质形核与固体杂质接触，减少了表面自由能的增加。异质形核形核功小，形核所需的结构起伏和能量起伏就小，形核容易，所需过冷度小。18:什么条件下晶体以平面的方式生长？什么条件下晶体以树枝晶方式生长？答：①平面方式长大：固液界面前方的液体正温度梯度分布，固液界面前方的过冷区域及过冷度极小，晶体生长时凝固潜热析出的方向与晶体的生长

4、方向相反。②树枝晶方式生长：固液界面前方的液体负温度梯度分布，固液界面前方的过冷区域较大，且距离固液界面越远过冷度越大，晶体生长时凝固潜热析出的方向与晶体生长的方向相同。19：简述晶体的微观长大方式及长大速率。答：①连续生长机理--粗糙界面的生长：动力学过冷度小，生长速率快。②二维生长机理--光滑界面生长：过冷度影响大，生长速度慢。③从缺陷处生长机理--非完整界面生长：所需过冷度较大，生长速度位于以上二者之间。20：为生么要研究液态金属凝固过程中的溶质再分配？它受那些因素的影响？答：液态金属在凝固过程中的各组元会按一定的规律分配，它决定

5、着凝固组织的成分分布和组织结构，液态合金凝固过程中溶质的传输，使溶质在固液界面两侧的固相和液相中进行再分配。掌握凝固过程中的溶质再分配的规律，是控制晶体生长行为的重要因素，也是在生产实践中控制各种凝固偏析的基础。凝固过程中溶质的再分配是合金热力和动力学共同作用的结果，不同的凝固条件溶质在固相和液相中的分配规律也不同。23：什么是成分过冷？形成成分过冷必须具备什么条件?答：由固液界面前沿溶质的再分配引起的过冷命名为成分过冷。条件：界面前沿形成溶质富集，液相线温度随距离的增大而上升，当GL小于液相线斜率时出现成分过冷。25：何为外生生长？何

6、为内生生长？各在什么条件下进行？答：在合金的结晶中，晶体自形壁生核，然后由外向内单向延伸生长称为外生生长。例如平面生长、胞状生长和柱状树枝晶生长。而在液体内部自由生长的方式称为内生生长，例如等轴晶。（成分过冷加强了晶体生长方式由外生生长向内生生长的转变）宽范围的成分过冷及具有强形核能力的生核剂都有利于内生生长。26：为什么非共晶成分的合金往往能获得100%的共晶组织？答：在近平衡凝固条件下，当其较快地冷却两条液相线的延长线所包围的阴影区域时，两相具备了同时析出的条件，于是，某一相先析出，然后再在其表面上析出另一个相，从而开始两个竞相析出

7、的共晶凝固过程，最后也能获得100%共晶组织（伪共晶组织）。30：铸件典型宏观凝固组织由哪几部分组成？它们的形成机理如何？答：表面细晶粒区：铸型壁附近熔体受到强烈的激冷作用而大量形核，形成无方向性的表面细等轴晶组织，也叫“激冷晶”。柱状晶区：稳定的凝固壳层形成后，那些主干与热流方向相平行的枝晶，较之取向不利的相邻枝晶生长得更为迅速，它们优先向内伸展并抑制相邻枝晶的生长。在逐渐淘汰掉取向不利的晶体过程中发展成柱状晶组织－择优生长。内部等轴晶：等轴晶区的形成是熔体内部晶核自由生长的结果。形核是发生柱状晶向等轴晶转变的必要条件。31：试分析溶

8、质再分配对游离晶的产生及晶粒细化的作用。答：溶质再分配使固液前沿的液态金属凝固温度降低，使实际过冷度减小，溶质偏析程度增大，在晶粒的根部产生缩颈现象，形成游离晶。一些游离晶被保留下来，发生晶体增殖，成为等轴