金属材料成形原理知识考点精华版.doc

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1、金属材料成形原理知识考点·液态金属的结构和性质晶体的结构和性能主要决定于：组成晶体的原子结构和他们之间的相互作用力与热运动。考点:液态金属的主要特征：近程有序，远程无序（液态原子的排列在几个原子间距的小范围内，与其固态原子的排列方式基本一致，呈现出一定的有规律排列；而距离远的原子排列就不同于固态，表现为无序状态。）由成分和结构不同的游动原子集团、空穴和许多固态、气态或液态杂质或化合物组成，而且表现出能量起伏、结构及浓度起伏三种起伏特征。粘滞性（黏度）的本质：质点间结合力的大小。影响黏度的因素：温度，熔点，杂质。黏度对液态形成过程的影响：a对液态金属留态的影响b对液态

2、金属净化的影响。液态金属的流动阻力在层流时受粘度的影响比在紊流时大。考点：杂质上浮速度公式（自己记忆）表面张力是表面上存在的一个平行于表面且各向大小相等的张力。本质：表面张力是由于物质在表面上的质点受力不均匀而产生的。重点：润湿角公式影响界面张力的因素：熔点，温度，溶质（降低的称为表面活性物质，增加的称为非表面活性物质）。表面张力引起的附加压力：液面凸起（不润湿）为正，液面下凹为负。充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力。液态金属的充型能力首先取决于金属本身的流动能力（流动性）同时又受外界条件，如铸型性质，浇注条件，铸件结构等的影响。流动

3、性：液态金属本身的流动能力。与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。影响充型能力的因素及提高的措施a金属性质方面因素（1）合金的化学成分（2）结晶潜热（3）金属的热物理性能（4）黏度（5）表面张力措施：（1）将合金成分调整到共晶成分（2）变质处理细化晶粒b铸型性质方面的因素（1）铸型的蓄热系数（2）铸型的温度（3）铸型中的气体（有利冲型）c浇注条件方面的因素（1）浇注温度（高）（2）充型压头（增加金属液静压头）（3）浇浇注系统的结构（复杂越差）d铸件结构方面因素折算厚度（大）和复杂程度（简单）凝固区域：固相区、凝固区、液相区。考点：铸件的凝固方式：逐层凝固方式

4、（结晶温度范围很小或断面温度梯度很大），体积凝固方式（结晶温度范围很宽或断面温度场比较平坦、温度梯度很小），中间凝固方式（结晶温度范围较窄或铸件断面温度梯度较大）。取决于凝固区域宽度。合金分为窄结晶温度范围合金（在铸件最后凝固部位留下集中的缩孔），宽...（容易发展成为树枝发达的粗大等轴晶组织容易形成分散性的缩孔即缩松），中等...。考点：铸件断面凝固区域的宽度（决定铸件的凝固方式）是由合金的结晶温度范围和温度梯度两个量决定。液态金属的结晶液态金属的结晶过程是从形核开始的，然后晶核发生生长而使得系统逐步由液态转变为固态。考点：相变驱动力及其公式在存在相变驱动力的前提

5、下，液态金属还需要通过起伏作用来克服两种性质不同的能量障碍，一种是热力学能障另一种是动力学能障，前者对形核过程有重要影响，后者则在晶体的生长过程中起了关键作用。·液态金属的形核过程形核：形核的首要条件是体系必须处于亚稳定状态，即存在一定过冷度，以提供相变驱动力，其次需要克服热力学能障形成稳定存在的晶核并保证其进一步生长。考点：均质形核：是在没有任何外来界面的均匀熔体中的形核过程，也称自发形核。考点：非均质形核：在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界面提供的衬底进行形核的过程，也称异质形核或非自发形核。考点：临界形核半径及功的公式促进非均质生核能力的因素凹界面衬底，平界

6、面衬底，凸界面衬底的生核能力依次减弱。如压力的激励导致金属熔点的上升，相当增大了过冷度，促进形核·晶体的生长晶体生长：是液相中原子不断向晶体表面堆砌的过程，即固液界面不断地像液相中推移的过程。驱动力是体积自由能差值△GV，大小取决于界面温度和合金成分。动力学过冷度（△Tk=T0-Ti）：晶体生长所必需的过冷度。晶体生长要克服热力学能障界面的平衡结构应是界面自由能最低的结构。固-液微观界面结构的判据：Jackson因子α。越大界面越平整界面生长方式和生长速度：a连续生长机理——粗糙界面的生长：b二维形核生长机理——完整平整界面的生长c从缺陷处生长机理——非完整界面的生

7、长·凝固过程中的溶质再分配现象平衡分配系数（k0）：定义考点：溶质再分配：从形核开始知道结晶完毕，在整个过程中，固、液两相内部将不断进行着溶质元素的重新分布的过程。平衡结晶：结晶过程中，固、液两相都能通过充分传质而使成分完全均匀并完全达到平衡相图对应温度的平衡成分。非平衡结晶：如果在单相合金的结晶过程中，固、液两相的均匀化来不及通过传质而充分进行，则除界面处能处于局部平衡状态外，两相平均成分势必要偏离平衡图所确定的数值。·单相合金的结晶考点：热过冷：仅由熔体实际温度分布所决定的过冷状态。考点：成分过冷：由溶质再分配导致界面前方熔体成分及其凝固温度发生变化而引起的