考试B卷参考答案唐飞等同窗整理.docx

《材料成形原理》时期考试（第一章）班级：姓名：学号成绩：—座位：第排，左起第座一、偶散布函数域r）物理意义是距某一参考粒子r处找到另一个粒子的概率、换言之，表示离开参考原子（处于坐标原点r=0）距离为r位置的数密度（?（r）关于平均数密度0<>（=N/V）的相对误差二、描述液态结构的“综合模型”指出，液态金属中处于热运动的不同原子的能，有高有低，同一原子的能量也在随时刻不断地转变,时高时低这种现象称为能的起伏3、关于实际金属及合金的液态结构，还需考虑不同原子的散布情形由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在不同，结合力盘L的原子容易聚集在一蹈，把别的原于排斥到别处，表现为游动原于团簇之间存在着成份不同这种局域成份的不均匀性随原于重运动_在不时发生着转变，这一现象称为浓度起伏4、粘度随原子间距［增大而降低,随温度T上升而下降,合金元素的加入假设产生负的混合热”\那么会使合金液的粘度上升，通常，表面活性元素使液体粘度上低=五、两相质点间结合力越大，界面能越小，界面张力就越小两相间的界面张力越大,那么润湿角越大，表示两相间润湿性越差.六、液态金属的“充型能力”既取决于金属本身的流动性，也取决于铸型性质、浇注条件、件件结构等外界因素,是各类因素的综合反映。

流动性与充型能力的关系可明白得为前者是后者的内因7、作用于液体表面的切应力t大小与垂直于该平面法线方向上的速度梯度的比例系数，以n表示，通常称为动力学粘度,要产生相同的速度梯度dVx/dy,液体内摩擦阻力越大,则〃越大,所需外加剪切应力也越大，粘度〃的经常使用单位为Pas或mPa»s八、铸型的2、小、石越大，即 蓄热 系数由（% =唇记） 越大，铸型的激冷能力就 越强 ，金属液于其中维持液态 的时刻就越短，充型能力越差 ,r. A8、右图为碱金属液态的径向散布函数，请在图中标注液态Cs的平均原子间距门的位置，并以求积分而积（如涂剖面线）表达液态Cs的配位数N1的求法参见A卷K的小N,求法）9、依据图1-12的数据及阻碍规律，试运用凝固热裂纹的“液膜理论”分析讨论S、0含量对铁基合金热裂纹的作用答：S、O是原子半径小，在金属中容易进入到溶剂的间隙使势能增加，从而被排斥到金属的表面而富集，为表面活性元素因为这些元素的金属性很弱，自由电子很少，因此表面张力小，一样使金属表面张力降低因此S、0含量越多，致使铁液表面张力b下降另外，S、0形成低熔点化合物，使凝固后期晶粒间液膜厚度T增加，同时维持液态到更低温度（时刻延长，凝固温度范围仃也增大I由液膜拉断临界应力公式&=芋可知，S、0既降低铁液的b,又增大7,因此.狐u减小；同时固液时期时刻延长，因此钢铁材料中S、O高那么热裂纹容易形成。

《材料成形原理》时期考试（第二章）2、判定正误（划J或X）（1）随凝固时刻的延长，铸件温度场的温度梯度铸件变小V）（2）其它条件相同，铸件温度场的温度梯度在湿砂型中小于干砂型中的温度梯度X）（3）金属型的蓄热系数小于砂型的蓄热系数X）（4）其它条件相同，不锈钢焊件的400c的等温椭圆面积小于铝焊件的相应椭圆面积X）（5）随铸件断面温度梯度的增大，相同合金铸件越趋向于体积凝固方式X）（6）其它条件相同，焊件板材厚度越大，焊件温度场的等温椭圆面积越大X）（7）铝合金铸件在共晶成份点呈逐层凝固方式；其它条件相同，成份离共晶成份点越远铸件越趋向于体积凝固方式V）（8）其它条件相同，焊接速度越大，焊件等温椭圆长轴与短轴之比越大V）3、右图为某平板熔焊进程中焊件表面的温度散布状况在图中画出最大温度梯度方向，并指出当前热源位置与移动方向最大温度梯度方向：A-B当前热源位置：A移动方向：A-B 成绩:4、右图为200mm厚度的25#钢大平板铸件别离在金属型与砂型中的动态凝固曲线依照图形别离说明：（1）金属型及砂型中距铸件表面50mm处的起始凝固时刻及凝固终止时刻起始凝固时刻：金属:5min砂型:17min终止时刻：金属：7min砂型：42min（2）在动态凝固曲线的右边虚线框内画出20分钟时砂型中铸件断面的相区散布（液、固、固+液）。

《材料成形原理》时期考试（第三章）班级：姓名：学号（1）金属熔体从高温降温，只有温度冷却至平稳熔点力〃以下具有必然过冷度，才可能发生凝固V）（2）过冷度达到AT*以后，原子团簇平均半径r°已达临界尺寸，开始大量形核△T*明白得为大量形核过冷度V）♦♦♦♦（3）非均质形核与均质形核相较，前者临界半径产、形核功AG*及临界形核过冷度△尸均比后者小很多X）（4）凝固界面微观结构类别（粗糙界面仍是滑腻界面），热力学上要紧取决于物质的熔融增大小熔融燧越高，凝固界面结构越趋向于成为滑腻界面V）（5）粗糙界面属性的物质依照持续生长方式，其生长速度与过冷度的平方成正比X）（6）非均质形核进程，新生晶体与杂质基底之间的界面张力sc越大，润湿角6越大，形核功AG*越大，形核临界过冷度A"越大，形核率越高X）二、填空（每题3分）（1）过冷度增大，r*及AG*下降，形核率I增大，过冷度△丁较小时，均质形核的形核率儿乎始终为零当温度降到某一程度，达到临界过冷度（△〃），形核率迅速增大.研究说明，Tm左右，由此可见,均质形核需要专门大的过冷度2）均质晶核形成的晶核为球体，系统自由能转变AG由两部份组成，其中，液-固体积自由能之差（由引发）为相变驱动力,而固-液界面能（由引发）那么阻碍相变。

3）形核功AG*的大小为临界品核表面能的1/3倍，它是均质形核所必需克服的能量障碍答：标注见教材P60； T*；III受时Kn =G*/C…3、右图中，液态合金成份为Coo假设在冷却进程中按平稳方式凝固（液相及固相成份均按相图转变），在图上别离标出ThT2及任意特定温度T与液相线、固相线的交点（6个）成份；写出T*温度时长概念式20分）4、写出Jackson因子表达式；指出a大小与凝固界面结构类型的关系、过冷度与界面粗糙度关系（5x3=15分）答：见教材P68-P70五、推导凝固相变驱动力表达式AGy=-"Z（5分）答：见教材P58-P59《材料成形原理》时期考试（第四章）班级:成绩:姓名：学号一、判定正误（划J或X）（每题5分）（1）“平稳凝固”条件下，凝固后零件断面的成份均匀地为Cs=C（）o因此“平稳凝固”开始时晶体析出的成份即为CoX）（2）在“平稳凝固”及“液相充分混合”所假设的溶质再分派条件下，固-液界面处的固相及液相成份小、Ci随凝固进程的进行均始终在不断升高V）（3）在“液相只有有限扩散”溶质再分派条件下，当达到稳固状态时，界面处及其前方液相成份随时刻转变均符合警2=且溶质富集层之外的成份均为dtCl=Cqo（V）(4)伉＜心dx表示凝固界面处液体实际温度梯度Gl小于曲线V=0-o处的切线，此表达式为鼠修过泠的形成条件。

V）（5）若是某合金的当前凝固存在成份过冷程度处于“胞状晶”生长方式的范围内，假设大幅度增大液体实际温度梯度Gl,凝固界面有向“平整界面”转变的可能V）（6）不管是纯金属仍是合金，只有当凝固界眼前形成负温度梯度，才可显现过冷现象X）（7）成份过冷较小时胞状晶生长方向垂直于固-液界面，与晶体学取向无关V）（8）方向性较弱的金属固溶体，其等轴树枝晶外缘圆滑，无清楚齐整的棱角V）（9）灰铸铁y-Fe与G（石墨）共晶反映进程，领先相石墨呈片状生长且不断发生分枝及弯曲，而奥氏体那么以非封锁晕圈形式包围着石墨片一路长大，这种不规那么的共晶生长不属于共生生长范围X）（10）交替平行排列的层片状规那么共晶两相具有一起的凝固界面，且为等温面V）二、假设设△G）=Co/K°—Co,右图中：A=（ACo）,表达凝固界面处由于溶质富集引发的成份升fi_；B=（DJR）,表达.溶质富集层的“特点距离"；C=（ACoe-'）,表达距界面X二B时溶质富集高度为AC/e°x'=0处浓度梯度为：G=蛆92]（4x7=28分）液相只有有限扩散凝固条件下溶质再分配,1》人“DJR3、增强铸型对铸件的冷却能力，对铸件晶体的一次及二次枝晶间距有何阻碍？关于特定铸型条件的相同铸件，铸件内部的枝晶间距与其表面的有何区别？同一铸件不同屋段的部位呢？（12分）答：增强铸型对铸件的冷却能力L次.二次技晶间距均减小；铸件表面R、Gl较大，枝晶间距较小，而铸件内部凝固老是晚于表面，由第二章可知,铸件温度场的温度梯度G随时刻的延长而变小，凝固速度也相应减慢，即R、Gl随时刻减小，所之内部枝晶间距较大；同理，同一铸件薄壁处平均之间间距小于厚壁处。

4、与单相固溶体凝固相较，鬲相协名服小平面属性的二元规那么共晶合金凝固界眼前沿的溶质富集情形有哪两方面的显著不同？（10分）答：（1）由于共晶两相界眼前以横向扩散占主导，溶质富集程度大大降低，且同一截面不同位置成份不同2）溶质富集层的宽度（V方向）也大为减小，由单相凝固时的大于数百微米尺度减小为几微米乃至更小一一假设以共晶片层距衡量，由数百片层距的尺度降为约半个片层距的尺度，数学上表达：由大于两倍〃特点距离〃24减小为"2（那个地址入为片层距）A《材料成形原理》时期考试（第五、七章）班级:姓名:学号成绩:1、判定正误（划J或X）（每题5分）（1）因型壁强烈激冷作用，结晶潜热从型壁导出，表面等轴晶生长方向垂直于型壁X）（2）依照内部等轴晶“型壁脱落与游离理论”，适当降低浇铸温度可幸免游离晶体的重熔,因此可增进并细化内部等轴晶（V）（3）超声波的细化晶粒作用主若是振动引发枝晶熔断而引发的X）（4）从本质上说，孕育主若是阻碍生核进程和增进晶粒游离以细化晶粒：而变质那么是改变晶体的生长机理，从而阻碍晶体形貌V）（5）焊缝常以“联生结晶”方式由边缘向内推动，柱状晶生长方向垂直于焊接方向X）（6）氮、氢在铁液和铝液中的溶解度均随温度升高而增大，温度越高，溶入气体越多。

X）（7）气体溶解度与其分压的平方根成正比气体在熔池中溶解度随焊接电压而降低V）（8）熔滴过渡频率随焊接电流提高，因此，提高焊接电流可降低焊缝的［H［、［N］o（4）（9）增大焊接气氛的氧化性，既可降低氢的溶解度，也可降低氮的溶解度X）（10）在“金属-氧-氧化物”系统中，氧实际分压｛ps｝大于金属氧化物的分解压〃2,那么金属被氧化V）（11）柱状晶骨干取向与热流方向平行的枝晶优先迅速生长，而取向不利的相邻枝晶因进展缓慢却慢慢被淘汰，这种相互竞争海汰的晶体生长进程称为晶体择优生长V）气除使金属氧化外，还（12）在液态铁存在的温度，H2O气的氧化性比CO?小，但H2O600 1000 1400 1800 2200 2600T/V 氮、氧在铁中的溶解度与温度的关系403020 /30D 74G⑤会提高气相中H2的分压，致使金属增氢V）二、右图为氮、氢在铁中溶解度曲线，试回答：（20分）（1）气体溶解度常以什么单位表达：mL/（100g）;（2）氮、氢在铁液中溶解为何种热效应：出_热反映：（3）说明什么缘故曲线高温结尾处氮、氢溶解度会下降：温度接近Fe的沸点，铁液汽化渐强，从而显著减小了第、氢实际分压；（4）已知凝固进程氢溶解度下降，假设将氢看做Fe的溶质，那么凝固中共平稳分派系数Ko=C*s/11（填〉或V）（5）比较固态铁的。