材料成形原理考點(diǎn)

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1、·液態(tài)成型基礎(chǔ)·液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)晶體的結(jié)構(gòu)和性能主要決定于：組成晶體的原子結(jié)構(gòu)和他們之間的相互作用力與熱運(yùn)動(dòng)。液態(tài)金屬的主要特征：進(jìn)程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序。原子排列的幾個(gè)原子間距的小范圍內(nèi)，與其固態(tài)原子的排列方式基本一致，呈現(xiàn)出一定的有規(guī)律排列；而距離遠(yuǎn)的原子排列就不同于固態(tài)了，表現(xiàn)為無(wú)序狀態(tài)。理論模型：鋼球模型，晶體缺陷模型（能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏）。能量起伏：處于熱運(yùn)動(dòng)的原子能量有高有低，同一原子的能量也隨時(shí)間不停變化，時(shí)高時(shí)低。表現(xiàn)為各個(gè)原子間能量的不同和各個(gè)原子集團(tuán)間尺寸的不同。結(jié)構(gòu)起伏：液態(tài)金屬中存在由大量不停游動(dòng)

2、著得原子集團(tuán)組成，集團(tuán)內(nèi)為某種有序結(jié)構(gòu)，處于集團(tuán)外的原子則處于散亂的無(wú)序狀態(tài)，并且這些原子集團(tuán)不斷的分化組合，時(shí)而長(zhǎng)大時(shí)而減小，時(shí)而產(chǎn)生，時(shí)而消失，此起彼伏。濃度起伏：游動(dòng)集團(tuán)之間存在著成分不均勻性。表現(xiàn)為各個(gè)原子集團(tuán)之間成分的不同。實(shí)際金屬和合金的液體在微觀上是由成分和結(jié)構(gòu)不同的游動(dòng)原子集團(tuán)、空穴和許多固態(tài)、氣態(tài)或液態(tài)雜質(zhì)或化合物組成，而且還表現(xiàn)出能量起伏、結(jié)構(gòu)起伏及濃度起伏等三種起伏特征。粘滯性（黏度）的本質(zhì)：質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力的大小。影響?zhàn)ざ鹊囊蛩兀簻囟龋埸c(diǎn)，雜質(zhì)。黏度對(duì)液態(tài)形成過(guò)程的影響：a對(duì)液態(tài)金屬留態(tài)的影響b對(duì)

3、液態(tài)金屬凈化的影響表面張力是表面上存在的一個(gè)平行于表面且各向大小相等的張力。本質(zhì)：表面張力是由于物質(zhì)在表面上的質(zhì)點(diǎn)受力不均勻而產(chǎn)生的。影響界面張力的因素：熔點(diǎn)↑，溫度↓，溶質(zhì)（降低的稱為表面活性物質(zhì)，增加的稱為非表面活性物質(zhì)）。表面張力引起的附加壓力：液面凸起（不潤(rùn)濕）為正，液面下凹為負(fù)?！ひ簯B(tài)金屬的充型能力及其影響因素充型能力：液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整，輪廓清晰的鑄件的能力。液態(tài)金屬的充型能力首先取決于金屬本身的流動(dòng)能力（流動(dòng)性）同時(shí)又受外界條件，如鑄型性質(zhì)，澆注條件，鑄件結(jié)構(gòu)等的影響。流動(dòng)性：鑄造性能之一

4、，與金屬的成分、溫度、雜質(zhì)含量及其物理性質(zhì)有關(guān)。影響充型能力的因素及提高的措施a金屬性質(zhì)方面因素·合金的化學(xué)成分（2）結(jié)晶潛熱（3）金屬的熱物理性能（4）黏度（5）表面張力措施：（1）正確選擇合金成分（2）合理的熔煉工藝b鑄型性質(zhì)方面的因素·鑄型的蓄熱系數(shù)（2）鑄型的溫度（3）鑄型中的氣體(少)c澆注條件方面的因素·澆注溫度（高）（2）充型壓頭（增加金屬液靜壓頭）（3）澆澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（復(fù)雜越差）d鑄件結(jié)構(gòu)方面因素折算厚度（大）和復(fù)雜程度（簡(jiǎn)單）·金屬凝固過(guò)程中的傳熱研究鑄件溫度場(chǎng)得方法：實(shí)測(cè)法，數(shù)學(xué)解析法，數(shù)值模擬法

5、。不同界面熱阻條件下的溫度場(chǎng)：a鑄件在絕熱鑄型中凝固：在整個(gè)傳熱過(guò)程中，鑄件斷面的溫度分布是均勻地，鑄型內(nèi)表面溫度接近鑄件溫度。絕熱鑄型本身的熱物理性質(zhì)是決定整個(gè)系統(tǒng)傳熱過(guò)程的主要因素。b金屬-鑄型界面熱阻為主的金屬型中凝固：凝固金屬和鑄型中的溫度梯度忽略不計(jì)，認(rèn)為溫度分布是均勻的。傳熱過(guò)程取決于涂料層得熱物理性質(zhì)。c厚壁金屬型中的凝固：厚壁金屬型中凝固金屬和鑄型的熱阻不可忽略，因?yàn)榇嬖诿黠@溫度梯度。金屬-鑄型界面熱阻客忽略，鑄型內(nèi)表面和鑄件表面溫度相同。傳熱過(guò)程取決于鑄件和鑄型的熱物理性質(zhì)。d水冷金屬型中凝固：凝固金

6、屬表面溫度等于鑄型溫度，凝固傳熱的主要熱阻是凝固金屬的熱阻，鑄件中有較大的溫度梯度。鑄件溫度場(chǎng)的影響：金屬性質(zhì)（熱擴(kuò)散率大溫度均勻化能力大溫度梯度小溫度分布曲線平坦），鑄型性質(zhì)，澆注條件及鑄件結(jié)構(gòu)。凝固區(qū)域：固相區(qū)、凝固區(qū)、液相區(qū)。凝固區(qū)域兩部分：液相占優(yōu)勢(shì)的液固部分，固相占優(yōu)勢(shì)的固液部分。邊界：傾出邊界。固液部分：分為兩帶，兩帶邊界叫補(bǔ)縮邊界。鑄件的凝固方式：逐層凝固方式（結(jié)晶溫度范圍很小或斷面溫度梯度很大），體積凝固方式（結(jié)晶溫度范圍很寬或斷面溫度場(chǎng)比較平坦），中間凝固方式（結(jié)晶溫度范圍較窄或鑄件斷面溫度梯度較大）

7、。取決于凝固區(qū)域?qū)挾取Ｄ谭绞綄?duì)鑄件質(zhì)量的影響：鑄件的致密性和健全性。合金分為窄結(jié)晶溫度范圍合金（產(chǎn)生分散性縮松傾向小補(bǔ)縮性良好），寬...（容易發(fā)展成為樹(shù)枝發(fā)達(dá)的粗大等軸晶組織容易形成縮孔縮松），中等...。鑄件斷面凝固區(qū)域的寬度（鑄件的凝固方式）是由合金的結(jié)晶溫度范圍和溫度梯度兩個(gè)量決定。鑄件的凝固時(shí)間是指液態(tài)金屬充滿型腔后至凝固完畢所需要的時(shí)間，單位時(shí)間凝固層增長(zhǎng)的厚度稱之為凝固速度?！ひ后w金屬的流動(dòng)凝固過(guò)程中液態(tài)流動(dòng)主要包括自然對(duì)流，強(qiáng)迫對(duì)流及亞傳輸過(guò)程中引起的流動(dòng)。對(duì)結(jié)晶組織，溶質(zhì)分配，偏析，夾雜物的聚合等都

8、有影響。自然對(duì)流a浮力流（最普遍）：液態(tài)金屬在鑄型中冷卻和凝固過(guò)程中，由于各處溫度不同造成熱膨脹差異，以及液體各處成分不均勻等原因引起的密度不同而產(chǎn)生浮力，是重力場(chǎng)中產(chǎn)生對(duì)流的驅(qū)動(dòng)力。運(yùn)動(dòng)黏度越大，對(duì)流強(qiáng)度越小。b枝晶間中液體的流動(dòng)：枝晶間中液相密度不均勻產(chǎn)生的浮力流及凝固收縮引起的補(bǔ)縮液流是凝固過(guò)程中兩相區(qū)內(nèi)液體流動(dòng)的主要形式。