1、材料成形理论基础习题1、 纯金属和实际合金的液态结构有何不同？举例说明答：纯金属的液态结构式由原子集团、游离原子和空穴组成的，液态金属的结构是不稳定的，而是出于瞬息万变是的状态，即原子集团、空穴等的大小、形态、分布及热运动都出于无时无刻不在变化的状态，这种现象叫做“结构起伏” 。而实际合金的液态结构是极其复杂的，其中包含各种化学成分的原子集团、游离原子、空穴、夹杂物及气泡等，是一种“混浊”的液体。实验实际液态金属中还存在成分起伏。例如 Al 和 Al-Si 合金相比较， Al-Si 合金中由于成分起伏 Al 与 Si 的浓度也是出于不断变化中的。2、 液态金属表面张力和界面张力有何不同？表面张
2、力和附加压力有何关系？答：液体金属的表面张力是质点（分子、原子）间作用力不平衡引起的。而任意两相（固-固、固- 液、固-气）的交界面称为界面，由界面间相互作用而产生的力叫界面张力，表面张力可说是界面张力的一个特例。界面张力与两个表面张力之间的关系为： AB= A+ B wAB，其中 A、 B 分别是 A、B 两物体的表面张力， wAB 为两个单位面积界面向外做的功。表面张力与附加压力的关系有拉普拉斯方程描述： ，其中 R1、R 2 为曲）（ 21P面的曲率半径。3、 液态合金的流动性和充型能力有何不同？如何提高液态金属的充型能力？答：液态金属本身的流动能力称为“流动性” ，是由液态金属的成分、
3、温度、杂质含量等决定的，而与外界因素无关。液态金属的充型性能是一种基本性能。充型能力好，零件的形状就完整，轮廓清晰，否则就会产生“浇不足”的缺陷。液态金属的充型能力首先取决于其金属本身的流动能力，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关，是各种因素的综合反映。 提高金属的充型能力措施：（1）金属性质方面：改善合金成分；结晶潜热 L 要大；比热、密度大，导热率小；粘度、表面张力小。 （2）铸型性质方面：蓄热系数小；适当提高铸型温度；提高透气性。（3）浇注条件方面：适当提高浇注温度；提高浇注压力。 （4）铸件结构方面：在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度；降低结构复杂程度。4、 钢液对铸型不浸润
4、， ，铸型砂粒间的间隙为 0.1cm，钢液在 1520时的表面张力 =1.5N/m,180密度 液 =7500/m 3。求产生绩效粘砂的临界压力；欲使钢液不粘入铸型而产生机械粘砂，所允许的压头 H 值是多少？ Pa612.5RP3-0.082m201.8970coscosgr5、 根据 Stokes 公式计算钢液中非金属夹杂物 MnO 的上浮速度，已知钢液温度为 1500， MnO 呈球形，其半径 r=0.1mm。,/kg540,/kg5,s/mN49.0 333 mMnO液0.0071m/s9.81.)7(10.2)(26rVMnO液6、 设想液体在凝固时形成的临界核心是边长为 a的立方体形
5、状；求均质形核是的 a和G 的关系式。证明在相同过冷度下均质形核时，球形晶核较立方形晶核更易形成。解：（1）对于立方形晶核 G 方 a 3Gv+6a 2令 dG 方 /da0 即 3a 2Gv+12a0，则临界晶核尺寸 a*4/Gv，得 Gv，代入4*aG 方 *a *3Gv6 a *2 Gv a*2Gv21均质形核时 a*和G 方 *关系式为：G 方 * a*3Gv（2）对于球形晶核G 球 * r *3Gv+4r *234临界晶核半径 r*2/Gv，则G 球 * r *3Gv32所以G 球 */G 方 * r *3Gv/( a*3Gv)31将 r*2/Gv，a *4/Gv 代入上式，得G 球
6、 */G 方 */60 时，晶体生长以平面方式生长；如果GL1 时相反。正常偏析存在使铸件的性能不均匀，在随后的加工中难以消除。（2）逆偏析：即 k1 时，铸件表面或底部含溶质元素较多，而中心部分或上部分含溶质较少。（3）V 形偏析和逆 V 形偏析：常出现在大型铸锭中，一般呈锥形，偏析中含有较高的碳以及硫和磷等杂质。（4）带状偏析：它总是和凝固的固-液界面相平行。（5）重力偏析：由于重力的作用而出现化学成分不均匀的现象，常产生于金属凝固前和刚刚开始凝固之际。23、铸件凝固过程的应力有哪些？按产生的原因可以分为：热应力、相变应力、机械阻碍应力。24、铸件冷裂和热裂的影响因素有哪些，如何防止其发生
7、？铸件冷裂的影响因素：（1）大型复杂铸件由于冷却不均匀，应力状态复杂，铸造应力大而易产生冷裂（2）铸件冷裂倾向与材料的塑性和韧性有密切关系附:冷裂是铸件处于弹性状态、铸造应力超过材料的抗拉强度时产生的裂纹。冷裂的预防与消除：（1） 、铸造应力的防止与消除：使铸件冷却均匀，减小各部分的温差，改善铸型及型芯退让性，减小铸件收缩时的阻力。（2） 、生产实际的工艺措施：反变形、设置防变形的“拉肋” 、早开箱并立即入炉内暖冷、用浇注系统调整铸件的温度场。影响铸件热裂的因素：合金性质、铸型性质、浇注条件、铸型结构(1)热裂的防止措施：(2)改善铸型和型芯的退让性，减少铸件收缩时的各种阻力（3）减小铸件各部位温差，建立同时凝固的冷却条件（4）改善铸件结构的设计
