材料加工原理课后习题题

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1、《材料加工》原理部分习题第一章绪论第二章液态金属及其加工1.己知700℃时Al液的表面张力为860×10−3N⋅m−1，求Al液中形成r=1μm和r=0.1μm的球形气泡各需要多大的附加压力∆P？2.已知钢液温度为1550℃，l=7500kg/mη=0.0049Ns/m2，ρ3，MnO夹杂的密度3ρ。若MnO夹杂为球形，半径为0.1mm，求它在钢液中的上浮速度？MnO=5400kg/m3.金属元素Fe的结晶潜热∆H=6611J/mol，熔点Tm=18llK，固／液界面张力mσsl=2.0410J/cm，临界过冷度∆T∗=276℃，试求，临界形核半径

2、r∗？假如×−52Fe的原子体积为.02101×−23cm，求临界晶核所含的原子数？34.常用金属如Al、Zn、Cu、Fe、Ni等，从液态凝固结晶和从气体凝结结晶时的界面结构与晶体形态会有什么不同？5.用简单的示意图表示一个孪晶凹角是怎样加速液/固界面生长速度的？6.石墨的层状晶体结构使得它易形成旋转孪晶。旋转孪晶是石墨层状晶体的上下层之间旋转一定角度而形成的。旋转之后石墨晶体的上下层之间应保持有好的共格对应关系以减少界面能，问石墨晶体旋转孪晶的旋转角可能有哪些？第三章材料加工中的流动与传热1.以实例分析流体在运动过程中产生吸气现象的条件。2.在铸

3、型的浇注过程中，铸型与液态金属界面上的温度分布是否均匀？其程度与哪些因素有关？3.对凝固潜热的处理有哪些方法？如何合理的选用？4.用平方根定律计算凝固时间，其误差对半径相同的球体和圆柱体来说，何者为大？对大铸件和小铸件来说何者为大？对熔点高者和熔点低者和者为大？5.在热处理的数值计算中，热物性参数如何确定？为何特别强调表面传热系数的作用？如何选择和确定表面传热系数？6.焊接热过程的复杂性体现在哪些方面？7.焊接热源有哪几种模型？焊接传热的模型有哪几种？8.热源的有效功率q=4200W，焊速υ=0.1cm/s，在厚大件上进行表面堆焊，试求准稳态时A点

4、（x=-2.0cm，y＝0.5cm，z＝0.3cm）的温度。（低碳钢的热物性参数：a=0.1cm2/s，λ=0.42W/(cm⋅℃））第四章金属的凝固加工1.Ge-0.001％Ga合金定向凝固，设Ga在合金液体中的扩散系数D=5×10−5cm/s，L平衡分配系数k=0.1，液相线斜率m=4K/%Ga，界面推进速度LR=。试问：（1）若采取强制对流，边界层厚度δ=0.005cm，当凝固8×10−3cm/s到50％时所形成的固相成分为多少？（2）若完全没有对流，当合金凝固到50％时，为了保持平界面前沿，液相内的温度梯度应符合什么条件？2.Al-l％Cu

5、合金，共晶成分C=33%，Cu在Al中的最大固溶度C=5.65%，Al的ESM熔点T=660℃，共晶温度T=548℃，假设平衡分配系数k和液相线斜率mEm均为L常数。该合金定向凝固时，Cu在合金液体中的扩散系数D=3×10−5cm2/s，界面推L进速度R=3×10−4cm/s，不考虑对流作用，试求：（l）稳态下的平界面温度；（2）要保持平界面所需的液相温度梯度。3.采用上题中的合金浇注一细长圆棒，使其从左至右单向凝固，冷却速度足以保持固液界面为平界面，当固相无Cu的扩散，液相中Cu充分扩散时，试求：（1）凝固10％时，固液界面处的固、液相成分；（2

6、）共晶体所占的比例；（3）沿试棒长度方向Cu的浓度分布曲线，并标明各特征值；（4）证明：TLT+mC0(1−f)。=k−1mLs4.分别推导合金在平衡凝固和固相中无扩散、液相完全混合条件下凝固时，固液界面处的液相温度T∗与固相分数Lf的关系。s5.欲采用定向凝固的方法将圆柱状金属锭的一部分提纯，需要何种界面形态？采用下面哪一种方法更好：短的初始过渡区？Scheil方式凝固？为什么？16.试论证金属-金属共晶生长时，如果某一相的体积分数小于π，则该相将以棒状结构出现。7.选择什么样的金属材料容易形成非晶态？8.焊接熔池的凝固有何特征？从凝固条件与凝固

7、组织形态方面分析焊缝凝固与铸锭凝固的区别。第五章材料加工力学基础010201.设在物体中某一点的应力张量为(σ)=10200MPa，求作用在此点的平面x＋ ij200103y＋z＝1上的应力向量（设外法线为离开原点的方向），求应力向量的法向与切向分量。100102.物体中某一点的应力分量（相对于直角坐标系oxyz）为(σ)=0−100MPa。ij−10010求不变量I1，I2，I3，主应力数值，应力偏量不变量I，I'。I'，'12310001503.己知物体中某一点的应力张量为(σ)=0200−150

8、MPa，试将其分解为球形ij150−1500张量和应力偏量。计算应力偏量的第二不变量。σ4.已知薄壁圆筒受拉应