(吴国华)《材料加工原理》复习题

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1、材料加工原理（液态成型部分）复习题：名词解释：1、自发形核在不借助任何外来界面的均匀熔体中形核的过程。2、非自发形核在不均匀熔体中，依靠外来杂质界面或各种衬底形核的过程。3、气孔为梨形、圆形、椭圆形的孔洞，表面较光滑，一般不在铸件表面露出，大孔独立存在，小孔则成群出现。4、非金属夹杂物在炼钢过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液，形成非金属夹杂物。5、残余应力产生应力原因消除后，铸件中仍然存在的应力。6、充型能力液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力。7、缩孔指铸件在冷凝过程中收

2、缩而产生的孔洞，形状不规则，孔壁粗糙。8、缩松铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。9、铸造应力铸件在发生体积膨胀或收缩时，往往受到外界的约束或铸件各部分之间的相互制约而不能自由地进行，于是在变形的同时产生应力10、单相合金凝固过程中只析出一个固相的合金(固溶体,金属间化合物,纯金属)11、多相合金凝固过程中同时析出两个以上新相的合金（共晶、包晶、偏晶转变的合金）12、溶质再分配合金在凝固时，随着温度不同，液固相成分发生改变，且由于固相成分与液相原始成分不同，排出溶质在液-固界面前沿富集，并形成浓度梯度，从而造成溶质在

3、液、固两相重新分布，这种现象称之为“溶质再分配”现象。13、平衡凝固在接近平衡凝固温度的低过冷度下进行的凝固过程。14、溶质分配系数一定温度下，处于平衡状态时，组分在固定相中的浓度和在流动相中的浓度之比15、动力学过冷度物体实际结晶温度与理论结晶温度的差。液态成型理论基础：1、纯金属和实际合金的液态结构有何不同？举例说明。17答：（1）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。原子集团的空穴或裂纹内分布着排列无规则的游离原子，这样的结构处于瞬息万变的状态，液体内部存在着能量起伏。实际的液态合金是由各种

4、成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外，还存在结构起伏、成分起伏。（2）例如钢液，在钢液中主要为Fe，含有C、Si、S、P、Mn、O、H等元素。这些元素或以原子集团存在，或以高熔点化合物如SiO、CaO、MnO等形式存在，共同构成有较大成分起伏的钢液主体以及杂质、气体和空穴等。1、液态金属的结构特征有哪些？液态金属结构接近固态（近程有序），原子均不能自由运动。围绕平衡位置振动，但振动的能量和频率高很多（长程无序）。原子间距接近固体。（熔

5、化时，体积变化不大）熔化时，内部原子结合键只有部分被破坏。（熔化时，焓变变化不大）熔点附近液体混乱度和固态差不多，但是比气态小很多。（熔化时，熵变变化不大）2、引起表面张力与界面张力的原因是什么？物体在表面上的质点受力不均。界面：两相交界面。表面：液（固）与气体交界面。3、粘度的物理本质什么？物理本质：原子间作相对运动时产生的阻力。流体在层流动下，液体中所有液层按平行方向运动。在层界面上的质点相对另一层上的质点作相对运动会产生摩擦阻力。4、液态金属的表面张力与界面张力有何不同？表面张力与附加压力有何关系？答：（1）

6、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。（2）表面张力与附加压力符合下列公式的关系：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。5、钢液对铸型不浸润，θ=180℃，铸型砂粒间的间隙为0.1cm，钢液在1520℃时的表面张力σ=1.5N/m,密度ρ液=7500kg/m3。求产生机械粘砂的临界压力；欲使钢液不浸入铸型而产生机械粘砂，所允许的压头H值是多少？解：产生机械粘砂的临界压力：1

7、7显然：则不产生机械粘砂所允许的压头为：1、1600℃时,铁水的σm等于1.3N/m，渣的σs等于6.0x10-1N/m,σsm等于1N/m。如果铁水含硫量很高时，σm等于0.6N/m,渣的σs等于0.5N/m,σsm等于0.1N/m。分析以上两种状态渣在铁水上的铺展性。σm=σsm+σs*cosθ低硫含量时，1.3=1+0.6*cosθ1，cosθ1=0.5，θ1=60°高硫含量时，0.6=0.1+0.5*cosθ2，cosθ2=1，θ2=0°含硫高的铁水中渣的润湿角小，铺展性好，不利于除渣。2、根据Stokes

8、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℃，η=0.0049Pa.s，ρ液=7500kg/m3，ρMnO=5400kg/m3，MnO呈球形，其半径r=0.1mm。解：由Stokes公式，上浮速度为：式中：r为球形杂质半径，ρ1为液态金属密度，ρ2为杂质密度，η为液态金属粘度所以，上浮速度为：3、计算钢液在浇注过程中的雷诺数Re，并指