材料工程基础(起华荣).docx

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1、材料工程基础(起华荣部分)第一章液态金属的性质第二章金属的氧化、挥发和除渣精炼第三章吸气和脱气精炼第四章成分控制第五章单相合金的凝固第六章铸锭晶粒组织及其细化第七章铸锭常见缺陷分析1.液态金属的“短程有序、长程无序”结构特点体现在哪4个方面？答：（1）原子团（由十几到几百个原子组成）内，原子间仍然保持较强的结合力和原子排列的规律性，既短程有序；（2）原子团间的距离增大（产生空穴），结合力减小，原子团具有流动性质；（3）存在能量起伏和结构起伏；（4）随温度的提高，原子团尺寸减小、流动速度提高。2.液态金属粘度概念及公式答：液体中流速不同的两个相邻液层间产生摩擦阻力，阻碍液

2、体的流动，该内摩擦力是液体的基本物理特性之一，称为粘度。公式：3、什么是液态金属的表面张力？答：液态金属和气体组成的体系中，由于表面层原子处于力不平衡状态，产生了垂直于液体表面、指向液体内部的力，该力总是力图使表面减小。4、为什么熔点高的金属表面张力大？答：5、金属氧化的热力学判据是什么？答：△G0<0，△G0不仅是衡量标准状态下金属氧化趋势的判据，也是衡量标准状态下氧化物稳定性大小的一种尺度。6、什么是氧势图？有何作用？答：氧化物的△G0-T关系图。作用：标准状态下，金属的氧化趋势、氧化顺序和可能的氧化烧损程度，一般可用氧化物的标准生成自由焓变量△G0，分解压Po2或

3、氧化物的生成热△H0作判据。通常△G0、Po2或△H0越小，元素氧化趋势越大，可能的氧化程度越高。3、金属氧化动力学的限制性环节怎么确定？答：当＞1时，生成的氧化膜一般是致密的，连续的，有保护性的，内扩散速度慢，因而内扩散成为限制性环节。Al、Be、Si等大多数金属生成的氧化膜具有这种特性；当＜1时，氧化膜是疏松多孔的，无保护性的。限制性环节将由内扩散变为结晶化学反应。碱金属及碱土金属（如Li、Mg、Ca）的氧化膜具有这种特性；当》1时，氧化物十分致密，但内应力很大，氧化膜增长到一定厚度后即行破裂，这种现象周期性出现，故该氧化膜是非保护性的。如Fe的氧化膜4、什么是金属

4、氧化膜的致密度？有何作用？答：定义为氧化物的分子体积MV与形成该氧化物的金属原子体积AV之比。作用：确定金属氧化动力学的限制性环节。5、结合挥发速率的Dalton公式说明影响金属挥发的因素。答：P--体系的外压，b--与金属性质有关的常数，P0Me--金属的蒸气压，Pme--实际分压。6、按夹渣的来源可分为外来夹渣和内生夹渣两种。7、根据Stokes定律说明影响静置除渣时间的主要因素，进一步说明为什么用静置法难以去除小直径的夹渣？答：u为夹杂物上浮或下沉的速度；为金属液的粘度；r表示球形夹杂半径;PMe和Pi分别为金属熔体和夹杂的密度，g是重力加速度。当合金和温度一定时

5、，由于熔体的粘度及熔体与夹渣的比重差不会有很大变化，所以主要靠增大夹渣尺寸与熔体分离。如夹渣以不同尺寸的颗粒混杂存在，则较大颗粒上浮得快。在其上浮过程中，将吸收其他较小夹杂而急速长大，故难以去除小直径的夹渣。3、气体在铸锭中有三种存在形态：固溶体、化合物和气孔。4、脱气精炼主要是指从熔体中除去氢气。5、金属吸收气体由哪四个过程组成？谁是限制性环节？答：1）气体分子碰撞到金属表面；2）在金属表面上气体分子离解为原子；3）气体原子（化学）吸附在金属表面上；4）气体原子扩散进入金属内部（反应）。前三个过程是吸附过程，最后一个是扩散溶解过程。占支配地位的是扩散过程（限制性环节）

6、，它决定着金属的吸气速度。6、实践表明，混合气体精炼时当氯气的浓度为16%时，除气效果最好。7、简述分压差脱气精炼的原理和方法。答：将溶解有气体的金属熔体置于氢分压很小的真空中，或将惰性气体导入熔体，便提供了脱氢的驱动力。由于气泡内部开始完全没有氢气，即氢分压为零，而气泡周围的熔体中，氢的分压>0,在气泡内、外氢分压差的作用下，使溶解的氢原子向熔体-气泡界面扩散，并在该处复合氢分子进入气泡内，然后随气泡一起上浮而自熔体逸出。分压差脱气过程包括：金属熔体中的气体原子向熔体-气泡界面扩散；在熔体-气泡界面发生2[H]={H2}反应和氢气进入惰性气泡内；氢气随气泡上浮并自熔体

7、逸出。分压差脱气精炼法可分为气体脱气法、熔剂脱气法，沸腾脱气法和真空脱气法四种。3、合金的成分主要通过备料、配料及成分调整等过程实现，并通过熔体质量检验方法进行监测和控制。4、配料计算程序由哪4步组成？要求能够完成配料计算，填写配料计算卡片。答：首先计算包括熔损在内的各成分需要量；其次计算由废料带入的各成分量；再计算所需中间合金和新金属料量；最后核算。5、加工材料用合金，其组织多以单相固溶体为主。6、什么是平衡分布系数？答：衡量溶质再分布状况的主要参数是平衡分布系数k。它表示同一温度下固相成分CS与其相平衡的液相成分CL之比值，即：k=C