材料成形基础原理

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1、第一章液态金属的结构与性质1液体结构宏观上不具备平移、对称性、,表现出长程无序性;而相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团，液体结构表现岀局域范围的进程有序。2实际金属和合金的液体由人量时聚时散、此起彼伏游动着的原了团簇、空穴所纟R成，同时也含有各种固态、液态或气态杂质或化合物，而且还农现出能量、结构及浓度三种起伏特征，其结构相当复杂。3粘度的意义:作用于液体表血的应tao大小与垂直于该平面方向上的速度梯度（dVxdy）的比例系数。4原了间结合力Uo越大,表而内能越大,因此表而的门由能越太，表而

2、张力也就越大。其熔点和沸点髙，其固体和液体的表面能和表面张力也左。5界面张力大小也可以湿润角（C塔）的大小为标志。6固■液界面张力（西给吗）越小，cos（C塔）越趋近于1,也就是（C塔）趋近于0,这种情况是湿润的。总之，不同物质之间结合力越大时，界面张力越小，越容易湿润，其间的接触角越小。7液态金属表面张力通常随温度升高而下降。8液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮丿廓清晰的铸件能力，简称液态金属充型能力。9液态金属流动性是液态金属的工艺性能力之一,与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。10影响充型能力的因素a.b.c.

3、d.金属性质方面的因索合金液的比热容、密度越大，热导率越小，停止流动前的吋间越长，，故充型能力好。铸型性质方面的因素湿砂型的b2是干砂型的2倍左右。B2与造型材料的性质、型砂成分的配比、砂型的紧实度等因素有关。浇注条件方面的因索浇注温度越高、充型压越大，则液态金加的充型能力越好。铸件结构第二章凝固温度场R为铸件的折算厚度,称为“模数”。杆状〉板状〉块体〉球体模数最大的单元的凝固时间即为铸件的凝固时间o2凝固过程分为逐层凝固方式L体积凝固方式和中间凝固方式。第三章金属凝固热力学与动力学1溶质平衡分配系数（K）实际k大小受压力、合金类

4、别及成分、微量元素存在的影响。2凝固理论将形核分为均质形核和非均质形核。前者是指形核前液相金属或合金中无外来的固相质点，而液相H身发生形核的过程，所以也称“自发形核"。-•般来说凝固时从非均质形核开始的，即依靠外來质点或型壁界面提供的衬底进行牛核过程。3非均质形核的形核条件A.基地晶体与结晶相的晶格错配度的影响。错配度越小，共格情况越好，界面张力越小，越容易进行非均质形核。4固■液界面的微观结构分为粗糙界面和光滑界面5晶体生长方式1连续牛长2台阶方式生长a二维晶核机制b・螺旋位错机制c・李晶面机制第四章单相及多相合金的结晶1凝固过

5、程的溶质再分配引起固-液界血前沿的溶质富集，导致界血前沿熔体液相线的改变而可能产生所谓的“成分过冷”。2随成分过冷程度的增人，固液体生长方式由无成分过冷时的平面晶依次发展为：胞状晶到柱状树枝晶到内部等轴晶（自由树枝晶）。3就合金的宏观结品状态而言，平面生长、胞状生长和柱状树枝晶生长皆属L•种品体口型壁生核，然后由外向内单向延伸的牛•长方式，称为“外生生长”。等轴枝品在熔体内部自山生长的方式则称为内生生长。4由于共晶生长动力学因素的影响，共晶组织有以下三种惜况：a.共晶成分的合金，在冷却速度较快时，不一定能得到100%的共晶组织，而

6、是得到亚共晶或过共晶组织，甚至完全得不到共品组织;b.有吐W共品组织的合金，在冷却速度较快吋反而得到100%的共品组织；c.冇些非共晶成分的合金，在一定的冷却速度下，既不岀现200%的共晶组织，也不出现出晶+共晶的情况，反而是出现''离界共晶”。5通过向金属液加入某些微量物质以影响品体的牛•长机制，从而达到改变组织形态、捉髙力学性能的目的，这种处理工艺称为变质。第五章铸件与焊缝宏观组织及其控制1为了抑制柱状晶，获得并细化等轴晶组织，采取以下几方面措施：a.合理的控制浇注工艺和冷却条件b.孕育处理c.动力7细化2孕育与变质特点和区别

7、主要是影响生核过程和促进晶粒游离以细化晶粒，而变质则是改变晶体的生氏机理,从而影响品体的形貌。变质在改变共品合金的非金属相的结品形貌上有着重要的应用，而在等轴品组织的获得和细化中采用的是孕育方法。良好的孕育处理可促进球墨铸铁的石墨以球状方式生长，提高球化率；细化白口抗解铸铁凝固组织可在一定程度上改善碳化物的形态和分布。第七章液体金属与气相的相互作用1氟化钙有降氢的作用2熔渣的作用a.机械保护作川b.冶金处理作川c.改善成形工艺性能作川3.氧化物酸性（或碱性）有由强至弱顺序酸性氧化物：SiO2、TiO2、P2O5等碱性氧化物：K2O

8、、NaO、CaO、MgO、BaO、MnO、FeO等4药皮焊条电弧焊时，根据熔渣粘度随温度变化的速率，可将熔渣分为“长渣”和“短渣”两类。随温度的增窩粘度急剧卜降的渣为短渣，而随温度增高粘度卜•降缓慢的渣称为长渣。短渣在焊接凝固后迅速凝固，可保证全位