刘雅政材料成形理论基础.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划刘雅政材料成形理论基础　　《材料成形技术基础》复习要点　　第一章绪论　　1.材料成形的分类和方法　　2.机器制造的一般过程　　第二章材料凝固理论　　1.凝固的概念　　2.状态函数的概念　　3.如何判别自发过程能否进行？两个判据的描述　　4.参图2-5，2-6，公式2-16，判定是否润湿　　5.自发形核和非自发形核的概念　　6.形核剂应具备的基本条件　　7.固液界面的结构与生长方式的关系为什么粗糙界面的晶体生长要比光滑界　　面容易？　　8.成分过冷判据的表达式，参图2-28说明GL/R和C0对晶体形态影响的关系　　9.微观偏析、宏观偏析、正偏析、逆偏析、密度偏析的概念　　10.什么是共生生长和离异生长？共生生长的两个基本条件是什么？　　11.“晕圈”是怎么产生的？　　12.逐层凝固和糊状凝固的概念从铸型条件、合金凝固温度范围、合金热导率、　　合金凝固温度等方面分析影响合金凝固方式的因素　　13.影响金属充型能力的因素　　14.合金凝固收缩的三个阶段　　15.获得细小等轴晶的工艺措施。

　　16.焊接熔池特征　　17.焊接中，改善凝固组织，防止粗晶产生的主要措施　　第三章材料成形热过程　　1.钢在加热中氧化和脱碳的影响因素、造成的危害、防止的措施　　第四章塑性成形理论基础　　1.塑性成形的概念、分类和主要成形方法　　2.屈服准则的概念，常用的两种屈服准则的表述、表达式及二者的差异　　3.区分塑性、变形力、变形抗力　　4.应力状态对塑性的影响　　5.应力球张量对塑性产生的影响　　第五章凝固成形技术　　1.流动性VS充型能力　　2.液态收缩、凝固收缩、固态收缩的概念　　3.铸造应力　　4.铸造时浇注位置和分型面的选择原则　　5.砂型紧实的方法　　6.砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、熔模铸造、离心铸造的特点　　及应用范围　　7.铸造工艺对铸件结构的要求　　8.合金的铸造性能对铸件结构的要求　　第六章塑性成形技术　　1.表6-1，基本塑性成形方法分类，特点及应用范围　　2.冲裁断面特征　　3.图6-1，冲裁变形过程及三个阶段　　4.墩粗、拔长变形特点及适用零件　　5.挤压成形方法及分类　　第七章焊接成形技术　　1.焊接方法分类　　2.焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊的特点及应用。

　　3.金属焊接性　　4.结构钢、不锈钢、有色金属焊接　　第八章表面成形及强化技术　　1.表面涂层技术和表面改性技术　　2.金属失效的基本形式　　第九章粉末冶金及陶瓷成形技术　　1.粉末合金制取的基本过程　　第十章塑料成型技术　　1.塑料的分类　　2.常用塑料名称及代号　　3.塑料的成型方法　　华中科技大学　　材料科学与工程学院试卷　　考试科目：材料成形理论基础班级：材控0601-0612考试日期：XX年12月17日　　姓名：班级：学号：　　评分　　一、简答题　　1．什么是焊接热循环，其主要参数有哪些？2．焊接过程中控制氢的措施有哪些？3．什么是主应力和应力主方向？(4分)4．平面应力状态的基本特征是什么？5．何谓塑性变形体积不变条件，如何表示？6．试解释平面变形？7．试解释Mises屈服准则？8．试解释Levy－Mises理论？9．液态金属的结构特征是什么？10．铸件凝固宏观组织的特征是什么？11.影响液态金属界面张力的主要因素是什么？　　二、阐述题　　12、绘图并文字说明一个杆状零件凝固时，在下列条件下固液界面及沿杆的长度方向的溶质浓度分布：　　固相无扩散，液相均匀混合；固相无扩散，液相有限扩散但无对流。

　　13、球墨铸铁铸件产生缩孔和缩松的机理是什么？如何防止凝固组织产生缩孔、缩松？　　14、为什么酸性焊条用锰脱氧，而碱性焊条用硅、锰、钛联合脱氧？　　15、为什么高强钢焊接时易在近缝区产生冷裂纹?　　三、计算题　　16.设受力体内一点的应力张量为　　?10??ij=0　　???-10　　0-100　　-10?　　?　　0?10??　　试求该点的应力张量不变量、主应力及主方向？　　17．已知材料中一点的应力状态为?ij　　?210　　??0???0　　0700　　0?　　?　　0，设材料单向拉伸试验时?70??　　的屈服应力为?s?140MPa，试分别根据Tresca屈服准则和Mises屈服准则判断该点处的材料处于何种状态？　　第1章液态金属的结构与性质　　1.液体原子的分布特征为远程无序、近程有序，即液态金属原子团的结构更类似于　　2.实际液态金属内部存在起伏、起伏和起伏　　3.物质表面张力的大小与其内部质点间结合力大小成比，界面张力的大小与界面两侧质点间结合力大小成比衡量界面张力大小的标志是润湿角θ的大小，润湿角θ越小，说明界面能越　　4.界面张力的大小可以用润湿角来衡量，两种物质原子间的结合力，就润湿，润湿角；而两种物质原子间的结合力，就不润湿，润湿角。

　　5.影响液态金属表面张力的主要因素是，，和　　N9?s/m6.钢液中的MnO，当钢液的温度为1550℃时，??，　　?液g?7000?/m3，?杂g?5400?/m3，对于r=的球形杂质，其上浮速度是多少？参考答案：/s　　7.影响液态金属充型能力的因素可归纳为合金本身性质、铸型性质、浇注方面、铸件结构方面四个方面的因素　　8.影响液态金属黏度的因素有合金成分、温度、非金属夹杂物　　9.合金流动性：合金本身的流动能力；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　　10.液态合金的流动性和充型能力有何异同？如何提高液态金属的充型能力？　　答：液态金属的流动性和充型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确定条件下的充型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂质含量决定，与外界因素无关而充型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关　　提高液态金属的充型能力的措施：　　金属性质方面：①改善合金成分；②结晶潜热L要大；③比热、密度大，导热率小;④粘度、表面张力小　　铸型性质方面：①蓄热系数小；②适当提高铸型温度；③提高透气性。

　　浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力　　铸件结构方面：①在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度；②降低结构复杂程度　　11.设凝固后期枝晶间液体相互隔绝，液膜两侧晶粒的拉应力为×10Mpa，液膜厚度为×10mm，根据液膜理论计算产生热裂的液态金属临界表面张力?=　　N/m　　12.表面张力：表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的张力　　13.粘度表达式：??3dvxD?D???，雷诺数：Re?dy??　　第2章凝固温度场　　1.铸件的凝固方式可以分为、和三种不同形式，影响合金凝固方式的两个主要因素是：和　　2.合金的凝固温度区间越大，液态合金充型过程中流动性越差，铸件越容易呈体积凝固方式　　3.研究铸件温度场的方法有数学解析法、数值模拟法和实测法等　　4.“平方根定律”公式为??　　凝固层厚度、K:凝固系数?2K2，写出公式中三个符号所代表的含义τ：凝固时间、ζ：　　5.比较同样体积大小的球状、块状、板状及杆状铸件凝固时间的长短　　解：一般在体积相同的情况下上述物体的表面积大小依次为：A球t块>t板>t杆K与根据　　6.右图为一灰铸铁底座铸件的断面形状，其厚度为30mm，利用“模数法”分析砂型铸造时底座的最后凝固部位，并估计凝固终了时间.　　解：将底座分割成A、B、C、D　　查表2-3得：K=(cm/min)　　对A有：RA=VA／AA=　　?A=RA2／KA2=　　对B有:RB=VB／AB=　　?B=RB2／KB2=　　对C有：RC=VC／AC=　　?C=RC2／KC2=　　对D有：RD=VD／AD=　　?D=RD2／KD2=　　7.写出平方根定律和折算厚度法则的公式，并解释两个公式的差别。

　　答：1）平方根定律：???2　　K2即??K；折算厚度法则：R?K　　2）?代表铸件凝固层厚度，适应薄板类铸件；R?V为折算厚度,可适用各种形状的铸件S　　8.影响铸件凝固方式的因素是什么？凝固方式与铸造性能和铸件质量之间有什么关系？答：1)影响铸件凝固方式的因素:结晶温度范围和温度梯度；　　2)a逐层凝固：集中缩孔大，易补缩，铸件较致密；热裂倾向小；流动性好所以，铸件质量好b体积凝固：不易补缩，易形成缩孔；流动性差；热裂倾向大；铸件不致密，性能较差c中间凝固：介于以上两者之间　　第3章金属凝固热力学与动力学　　1．金属结晶形核时，系统自由能变化△G由两部分组成，其中相变驱动力为，相变阻力为　　2.非均质形核过程，晶体与杂质基底的润湿角θ越小，非均质形核功?Ghe越，形核率越；非均质形核临界半径rhe与均质形核的关系为　　*rho　　3.为什么金属必须要有一过冷度才能发生液-固相变？　　4．什么是溶质平衡分配系数？设状态图中液相线和固相线为直线，证明其k0为常数　　*CS特定温度T下固相合金成分浓度C与液相合金成分浓度C达到平衡时的比值k0?　　*CL**s*L　　如上图：　　液相线：T－Tm＝mL(Cl-0)①**固相线：T－Tm＝mS(Cs-0)②**　　T*－TmmSCS②÷①得：*＝*T－TmmLCL*＝1　　CS即*CL*＝mLmS＝k0　　5.名词解释　　1）非均质形核与均质形核　　答：非均质形核：液态金属中新相以外来质点为基底进行形核的方式。

　　均质形核：形核前液相金属或合金中无外来固相质点而从液相自身发生形核的过程，所以也称“自发形核”　　2）粗糙界面与光滑界面　　答：粗糙界面：a≤2，固液界面上有一半点阵位置被原子占据，另一半位置则空着，微观上是粗糙的；光滑界面：a＞2，界面上的位置几乎被原子占据，微观上是光滑的　　3）粗糙界面与光滑界面及其判据　　答：固－液界面固相一侧的点阵位置有一半左右被固相原子所占据，形成凸凹不平的界面结构，称为粗糙界面；固－液界面固相一侧的点阵位置几乎全被固相原子所占据，只留下少数空位或台阶，称为光滑界面根据jachson因子大小可以判断：???　　α≤2的物质，凝固时固-液界面为粗糙面，　　α＞5的物质，凝固时界面为光滑面，　　6.液态金属凝固的驱动力由提供，而凝固时的形核方式有、两种　　7.对于溶质平衡分配系数K0>1时，K0越大，最终凝固组织的成分偏析越常将∣1-K0∣称为　　8.设理想液体在凝固时形成的临界核心是边长为a*的立方体形状;　　(1)求均质形核时的a*和△G*的关系式　　(2)　　4?LSVsTm*a?　　?Hm?T9.设Ni的最大过冷度为319℃，已知Tm＝1453℃,△Hm＝1870J/mol，σ摩尔体积为Vs=求△G*均和r*均　　参考答案：r*均=*10－9m△G*均=*10－17J　　10.晶体长大时，有三种长大方式，长大速度按顺序依次为：连续、缺陷、和二维形核。

金属从其自身熔体中结晶，一般以连续方式长大　　11.为什么均质生核和非均质生核的临界晶核半径相。