材料成形原理

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1、1.液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)為“近程有序”“遠(yuǎn)程無序”；液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)接近固態(tài)金屬。2.粘度的本質(zhì)是原子間的結(jié)合力；影響液體金屬粘度的主要因素是化學(xué)成分、溫度和夾雜物；難溶化合物的液體粘度較高，而熔點(diǎn)低的共晶成分合金的粘度低；液體金屬的粘度隨溫度的升高而降低；夾雜物越多對粘度的影響越大。3.一小部分的液體單獨(dú)在大氣中出現(xiàn)時，力圖保持球狀形態(tài)，說明總有一個力的作用使其趨向球狀，這個力稱為表面張力。4.表面張力實(shí)質(zhì)是質(zhì)點(diǎn)（分子、原子等）間作用力不平衡引起的。潤濕角是衡量界面張力的標(biāo)志。影響液態(tài)金屬表面張力的因素主要有熔點(diǎn)、溫度和溶質(zhì)元素。熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高則表面張力往

2、往就大；表面張力隨溫度升高而降低。5.液態(tài)金屬的表面張力和界面張力有何不同？表面張力和附加壓力有何關(guān)系？答：液態(tài)金屬的表面張力是界面張力的一個特例。表面張力對應(yīng)于液－氣的交界面，而界面張力對應(yīng)于固－液、液－氣、固－固、固－氣、液－液、氣－氣的交界面。表面張力σ和界面張力ρ的關(guān)系如（1）ρ＝2σ/r,因表面張力而長生的曲面為球面時，r為球面的半徑；（2）ρ＝σ（1/r1+1/r2）,式中r1、r2分別為曲面的曲率半徑。附加壓力是因?yàn)橐好鎻澢笥杀砻鎻埩σ鸬摹?.流變鑄造：將通過機(jī)械攪拌或電磁攪拌等方法制備的半固態(tài)漿料移送到壓鑄機(jī)等成形設(shè)備中，然后壓

3、鑄或擠壓至金屬模具中成形為零件。7.液體金屬本身的流動能力稱為“流動性”，是由液態(tài)金屬的成分、溫度、雜質(zhì)含量等決定的，而與外界因素?zé)o關(guān)。8.液態(tài)合金的流動性和充型能力有何異同？答：液態(tài)金屬的流動性和沖型能力都是影響成形產(chǎn)品質(zhì)量的因素；不同點(diǎn)：流動性是確定條件下的沖型能力，它是液態(tài)金屬本身的流動能力，由液態(tài)合金的成分、溫度、雜質(zhì)含量決定，與外界因素?zé)o關(guān)。而沖型能力首先取決于流動性，同時又與鑄件結(jié)構(gòu)、澆注條件及鑄型等條件有關(guān)。9.影響充型能力的因素：（1）金屬性質(zhì)方面的因素（2）鑄型性質(zhì)方面的因素（3）澆注條件方面的因素（4）鑄件結(jié)構(gòu)方面的因素。10.

4、提高液態(tài)金屬的充型能力：（1）金屬性質(zhì)方面：①改善合金成分；②結(jié)晶潛熱L要大；③比熱、密度、導(dǎo)熱系大;④粘度、表面張力大。（2）鑄型性質(zhì)方面：①蓄熱系數(shù)大；②適當(dāng)提高鑄型溫度；③提高透氣性。（3）澆注條件方面：①提高澆注溫度；②提高澆注壓力。（4）鑄件結(jié)構(gòu)方面：①在保證質(zhì)量的前提下盡可能減小鑄件厚度；②降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度。11.某飛機(jī)制造廠的一牌號Al-Mg合金（成分確定）機(jī)翼因鑄造常出現(xiàn)“澆不足”缺陷而報(bào)廢，如果你是該廠工程師，請問可采取哪些工藝措施來提高成品率？答：機(jī)翼鑄造常出現(xiàn)“澆不足”缺陷可能是由金屬液的充型能力不足造成的，可采取以下工藝提高

5、成品率：（1）調(diào)整鑄型性質(zhì)。使用小蓄熱系數(shù)的鑄型來提高金屬液的充型能力；采用預(yù)熱鑄型，減小金屬與鑄型的溫差，提高金屬液充型能力。（2）改善澆注條件。提高澆注溫度，加大充型壓頭，改善澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高金屬液的充型能力。1.液態(tài)金屬凝固過程中的液體流動主要包括自然對流和強(qiáng)迫對流。自然對流是由密度差和凝固收縮引起的流動。強(qiáng)迫對流是由液體受到各種方式的驅(qū)動力而產(chǎn)生的流動。2.鑄件的凝固方式：動態(tài)凝固曲線的水平距離很小或等于零時，這時鑄件凝固區(qū)很小或根本沒有，稱這種凝固方式為層狀凝固方式（凝固過程中容易補(bǔ)縮，組織致密，性能好）；若水平距離很寬，凝固范圍很大時

6、，稱為體積凝固（不易補(bǔ)縮，易產(chǎn)生縮松、夾雜、開裂等缺陷，鑄件性能差）；介于二者之間的稱為中間凝固方式。3.影響鑄件凝固方式的因素：一是合金的化學(xué)成分；二是鑄件斷面上的溫度梯度。4.均質(zhì)形核和異質(zhì)形核的臨界尺寸相同，異質(zhì)形核阻力小。對于外來固相的平面基底而言，促進(jìn)異質(zhì)形核的能力取決于結(jié)晶相與它之間的潤濕角θ的大小。5.晶體宏觀長大方式取決于界面前方液體中的溫度分布，即溫度梯度。在結(jié)晶界面前方存在兩種溫度梯度——正溫度梯度和負(fù)溫度梯度。當(dāng)溫度梯度為正時，晶體以平面方式長大；當(dāng)溫度梯度為負(fù)時，晶體則以樹枝晶方式生長。6.什么樣的界面才能成為異質(zhì)結(jié)晶核心的

7、基底？答：從理論上來說，如果界面與金屬液是潤濕得，則這樣的界面就可以成為異質(zhì)形核的基底，否則就不行。但潤濕角難于測定，可根據(jù)夾雜物的晶體結(jié)構(gòu)來確定。當(dāng)界面兩側(cè)夾雜和晶核的原子排列方式相似，原子間距離相近，或在一定范圍內(nèi)成比例，就可以實(shí)現(xiàn)界面共格相應(yīng)。安全共格或部分共格的界面就可以成為異質(zhì)形核的基底，完全不共格的界面就不能成為異質(zhì)形核的基底。7.粗糙界面與光滑界面概念及其判據(jù)：固－液界面固相一側(cè)的點(diǎn)陣位置有一半左右被固相原子所占據(jù)，形成凸凹不平的界面結(jié)構(gòu)，稱為粗糙界面；固－液界面固相一側(cè)的點(diǎn)陣位置幾乎全被固相原子所占據(jù)，只留下少數(shù)空位或臺階，稱為光滑

8、界面。根據(jù)Jackson因子α大小可以判斷：α≤2的物質(zhì)，凝固時固-液界面為粗糙面，α＞5的物質(zhì)，凝固時界面為光滑面。8.