材料成形基本原理

一 填空题

1 液态金属中的起伏类型：能量起伏、结构起伏、浓度起伏。

2 流动性的影响因素：金属的成分、温度、杂质含量、物理性质。

3 粗糙界面：连续生长  光滑界面：侧向生长

4 规则共晶的形状：层片状（体积分数接近），棒状（体积分数相差大）

5 共晶生长界面失稳的影响因素：工艺因素（G/R）、熔体对流

6 铸件宏观组织的组成：激冷晶区、柱状晶区、内部等轴晶区

7 熔池结晶的特征：1 联生结晶 2 晶体成长的选择性与弯曲柱状晶 3 熔池凝固组织形态的多样性

8 熔池结晶的细化方法：1 晶粒细化 2 振动结晶 3 焊接工艺

9 焊接热循环的主要参数：1 加热速度2 最高加热温度3 相变温度以上的停留时间 3 冷却速度

10 焊接热影响区的硬化主要取决于：化学成分、冷却条件

11 焊接热影响区的脆化形式：粗晶脆化、析出脆化、组织转变脆化、热应变时效脆化、氢脆化、石墨脆化

12 焊接HAZ的韧化（防止开裂）措施：控制母材成分与组织（微合金化，控制轧制技术）、韧化处理（合理工艺）

13 偏析的分类：微观偏析、宏观偏析

14 塑性成形方式：晶内（滑移、孪生），晶界（滑动、转动）

15 塑性的影响因素：化学成分和合金成分、组织状态、变形温度、应变速率、

16 超塑性的分类：细晶、相变

17 影响金属塑性变形和流动的因素：摩擦、工具形状、金属各部分之间的关系、金属本身性质不均匀

18 残余应力的消除方法：热处理、机械处理

19 三种摩擦条件：库伦摩擦条件、最大摩擦条件、摩擦力不变条件

二 判断题

1 固态、液态、气态的结构比较：1 固态（长程有序，短程有序）2 液态（长程无序，短程有序）3 气态（长程无序，短程无序）。

2 非均质形核与均质形核的临界半径相同。

3 磁性转变不属于相变

4 经过调质处理的高强钢和具有沉淀强化及弥散强化的合金，焊后在热影响区产生软化

5 一次夹杂物是金属熔炼及炉前处理过程中产生的，二次夹杂物是液态金属在铸造过程中产生的

6 变形抗力是本身属性，而塑性是内因和外因共同作用的结果

7 库伦摩擦条件（冷变形）、最大摩擦条件（热变形）、摩擦力不变条件（塑性变形）

8 孕育：影响生核过程、细化晶粒  变质：影响生长机理

三 名词解释

1 充型能力：在充型过程中，液态金属充满型腔，获得形状完整，尺寸精确，轮廓清晰的铸件的能力，简称为充型能力。

2 流动性：在充型过程中金属液本身的流动能力，是液态金属的一项重要的工艺性能。

3 动力学过冷度：凝固时界面温度必须低于平衡熔点一定程度，晶体才能进行生长，这种凝固界面温度与平衡熔点的差值称为动力学过冷度。

4 成分过冷：固溶体合金在结晶时，溶质组元重新分配，在固液界面处形成溶质的浓度梯度，从而产生过冷，这种由于界面前沿液相中的成分差别引起的过冷度叫做成分过冷。

5 粗糙界面:固液界面中固相一侧的点阵位置有一半被固相原子所占据，形成坑坑洼洼、凹凸不平的界面结构。

6 光滑界面：固液界面中固相一侧的点阵位置几乎全部被固相原子所占据，只留下少数空位或台阶，从而形成整体上平整光滑的界面结构。

7 溶质再分配：在合金凝固过程中，溶质在液、固两相中发生的重新分布的现象。

8 平衡凝固：是指在凝固过程中液相及固相溶质成分完全达到平衡相图对应温度的平衡成分，只是一种理想状态，在实际凝固中一般不可能完全达到。

9 焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环。

10 偏析：合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀现象称为偏析。根据偏析范围的不同，可分为微观和宏观偏析两种

11 气孔：气体在金属中的含量超过其溶解体，或侵入的气体不被金属溶解时，会以分子状态的气泡存在于液态金属中。若凝固前气泡来不及排出，就会在金属内形成孔洞。这种因气体分子聚集而产生的孔洞称为气孔。

12 偏析夹杂物：是指合金凝固过程中因液固界面处液相内溶质元素的富集而产生的非金属夹杂物，其大小通常属于微观范畴

13 收缩：金属在液态、凝固态和固态冷却过程中发生的体积减少现象，称为收缩。是金属本身的性质。

14 热裂纹：金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的开裂现象，微观上具有沿晶开裂特征

15 冷裂纹：指金属经焊接或铸造成形后冷却到较低温度时产生的裂纹。

16 塑性：在外力作用下，材料能稳定地发生永久变形而不破坏完整性的能力

17 塑性成形：金属在固态状态下，利用金属的塑性使其产生永久变形而不破坏完整性的加工方法，又称压力加工。

18 最小阻力定律：当变形体质点有可能沿不同方向移动时，则物体各质点将沿着阻力最小的方向移动

19 残余应力：引起附加应力的外因去除后，在物体内残余的应力叫残余应力。残余应力是弹性应力，不超过材料的屈服应力，也是相互平衡成对出现。

 

四 简答题

1 黏度的影响因素及规律

  1）温度越高，黏度越低

  2）原子结合力越强，黏度越高

  3）表面活性元素存在，黏度越低；非表面活性元素存在，黏度越高

2 表面张力的影响因素及规律

  1）原子结合力越大，表面张力越大

  2）价电子数越多，表面张力越大

  3）原子体积越大，表面张力越大

  4）温度升高，表面张力越大

  5）加入削弱原子结合力的合金元素，表面张力越低；加入增强原子结合力的合金元素，表面张力越高。

3 充型能力的影响因素

  1）内因：金属性质（影响流动性）：1 结晶温度范围2 结晶潜热3 金属其他因素的作用（金属液黏度、表面张力、变质孕育处理、工艺条件）

  2）外因：铸型性质，浇注条件，铸件结构

4 非均质形核的影响因素

  1 基底与结晶相的晶格错配度越低，越有利于形核。

  2 冷却速度越大，越有利于形核。

  3 结晶相枝晶熔断和游离的越多，越有利于形核。

5 二元共晶组织的分类

  1 第一类共晶：界面结构（粗糙--粗糙），常见种类（金属--金属）

  2 第二类共晶：界面结构（粗糙--光滑），常见种类（金属--非金属）

  3 第三类共晶：界面结构（光滑--光滑），常见种类（非金属--非金属）

6 细等轴晶的获得方法

  1 合理的控制浇注工艺和冷却条件

    合理的浇注工艺：1 浇注温度：合理的降低浇注温度。2 浇注方式：强化对型壁的对流冲刷作用

    控制冷却条件：1 温度梯度小 2 冷却速度大

  2 孕育处理：加入物质 1 提高形核率 2 促进晶粒游离

  3 动力学细化：1 振动（铸型、超声波）2液相搅拌 3 流变铸型

7 焊接熔池的特殊性

  1 熔池的金属体积小，冷却速度快。

  2 熔池金属中不同区域温差很大，中心部位过热温度最高

  3 热源移动

  4 液态金属对流激烈

8 焊接过程的特殊性

  1 加热温度高

  2 加热速度快

  3 高温停留时间短

  4 自然条件下连续冷却

  5 加热的局部性和移动性

  6 在应力状态下进行组织转变

9 变形抗力的影响因素

  1 化学成分

  2 组织结构

  3 变形温度

  4 变形程度

  5 变形速度

  6 应力状态

  

五 论述题

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六 计算题

111页 第六题 第九题 346 第六题  第七题