材料成形原理(B)答案.doc

一、填空（本大題共8小題，每空1分，共24分）1、液體原子的分布特征為 長程 無序、 短程 有序。實際液態(tài)金屬存在著能量、 結(jié)構(gòu) 和成分三種起伏 。2、物質(zhì)表面張力的大小與其內(nèi)部質(zhì)點間結(jié)合力大小成 正 比，界面張力的大小與界面兩側(cè)質(zhì)點間結(jié)合力大小成 反比。衡量界面張力大小的標(biāo)志是潤濕角的大小，潤濕角越小，說明界面能越 小 。非均質(zhì)形核過程，晶體與雜質(zhì)基底的潤濕角越小，非均質(zhì)形核率越 高 ；硫等雜質(zhì)元素降低Fe液表面張力，所以 增大 凝固熱裂紋傾向。 3、合金的液相線溫度TL及固相線溫度TS之差越大，其澆注過程的充型能力越 差 ，凝固過程越傾向于體積凝固方式，縮松形成傾向越 大 ，熱裂傾向越 大 。 4、根據(jù)“成分過冷”的判據(jù)，固液界面處的溫度梯度GL越 小 ，合金原始成分C0越 高 ，平衡分配系數(shù)K0（K01情況下）越 小 ，則成分過冷傾向越大。 5、對于氣體在金屬中溶解為吸熱反應(yīng)的情況，氣體的溶解度隨溫度 下降 而降低。氫在Fe液中溶解度隨熔滴過渡頻率的增大而 降低，隨焊接氣氛氧化性的 升高 而降低。 6、熔煉鋼時，根據(jù)脫磷反應(yīng)原理，提高脫磷效率的原則是希望 低 溫、高堿度、 強 氧化性（FeO）熔渣、熔渣的粘度低及足夠的渣量。7、影響鋼焊縫冷裂紋的三大主要因素是 約束力 、 氫的含量 以及 淬硬傾向 。 8、鑄件產(chǎn)生集中性縮孔及分散性縮松的根本原因是金屬的液態(tài)收縮和凝固收縮之和 大 于固態(tài)收縮，對產(chǎn)生集中性縮孔傾向大的合金，通常采用“ 順序 凝固”的工藝原則。二、概念（本大題共8小題，共16分）1 表面張力:表面上平行于表面切線方向且各方向大小相等的張力。表面張力是由于物體在表面上的質(zhì)點受力不均勻所致。2、鑄型的蓄熱系數(shù)表示鑄型從液態(tài)金屬吸取并儲存在本身中熱量的能力。3、溫度梯度是指溫度隨距離的變化率?；蜓氐葴孛婊虻葴鼐€某法線方向的溫度變化率。4、“成分過冷”：液態(tài)合金在凝固過程中溶質(zhì)再分配引起固液界面前沿的溶質(zhì)富集，導(dǎo)致界面前沿熔體液相線的改變而可能產(chǎn)生所謂的“成分過冷”。5、離異生長兩相的析出在時間上和空間上都是彼此分離的，因而形成的組織沒有共生共晶的特征。這種非共生生長的共晶結(jié)晶方式稱為離異生長，所形成的組織稱離異共晶。6、沉淀脫氧：是指溶解于液態(tài)金屬中的脫氧劑直接和熔池中的FeO起作用，使其轉(zhuǎn)化為不溶于液態(tài)金屬的氧化物，并脫溶沉淀轉(zhuǎn)入熔渣中的一種脫氧方式。7、偏析：合金在凝固過程中發(fā)生的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。8、熱影響區(qū)：焊接過程中，焊縫周圍未熔化的母材在加熱和冷卻過程中，發(fā)生顯微組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域。該區(qū)主要發(fā)生物理冶金過程。三、選擇（本大題共18小題，共18分）1、影響液態(tài)金屬的凝固過程的起伏不包括(D )溫度起伏 結(jié)構(gòu)起伏 成分起伏 組織起伏2、影響液態(tài)金屬粘度的主要因素不包括（B）化學(xué)成分 熔點 溫度 夾雜物3、當(dāng)潤濕角為（C ）時，稱為絕對潤濕A大于90 B小于90 C等于0 D等于1804、液態(tài)金屬本身的流動能力稱為（A）A.流動性 B.充型能力 C.剛直性 D.自然對流5、液態(tài)金屬本身的流動性與下列（D）無關(guān) A.成分 B.溫度 C.雜質(zhì)含量 D.外界因素6、.液態(tài)金屬充滿鑄型的時刻至凝固完畢所需要的時間為鑄件的（B）A.充型時間 B.凝固時間 C.結(jié)晶時間 D.蓄熱時間7、純金屬、成分接近共晶成分的液態(tài)金屬其凝固方式為（A）A.逐層凝固 B.中間凝固 C.流動凝固 D.糊狀凝固8、結(jié)晶溫度范圍大的液態(tài)金屬其凝固方式為（D）A.逐層凝固 B.中間凝固 C.流動凝固 D.糊狀凝固9、有關(guān)液態(tài)金屬的凝固過程的描述錯誤的是（C ）A降低系統(tǒng)自由能 B是一種相變 C增加系統(tǒng)自由能 D自發(fā)過程10、在穩(wěn)態(tài)階段，由固相中排出的溶質(zhì)量（B）界面處液相中擴散的量A大于 B等于 C小于 D.不確定11、由非共晶成分合金發(fā)生共晶凝固而獲得的共晶組織稱為（D ）A離異共晶組織 B層片共晶組織 C棒狀共晶組織 D偽共晶組織12、等軸晶的尺寸往往比表面細晶粒區(qū)的晶粒尺寸(C )。A.細小 B.相等 C.粗大 D.不確定13、加入生核劑的目的是( C)非均質(zhì)。A.形成 B.除去 C.強化 D.較少14、鑄型蓄熱系數(shù)越大，整個熔體的生核能力(C )。A. 越弱 B.不變 C.越強 D.以上都不對15、液態(tài)金屬與鑄型表面的潤濕性好，即潤濕角( B )。A. 越大 B.越小 C.恒定 D.可大可小16、在鑄型表面易于形成穩(wěn)定的凝固殼層，( B )柱狀晶的形成與生長。A.不利于 B. 有利于 C. 一定無影響 D.可能無影響17、液態(tài)金屬在冷卻凝固過程中，因氣體溶解度下降，析出的氣體來不及逸出而產(chǎn)生的氣體稱為(A )。A.析出性氣孔 B. 侵入性氣孔 C. 反應(yīng)性氣孔 D.都不對18、氣泡生核后要繼續(xù)(B )。A.減小 B. 長大 C.不變 D.不確定五、簡答（本大題共9小題，共42分）1、鑄件的凝固組織可分為幾類，它們分別描述鑄件凝固組織的那些特點？（6分）鑄件的凝固組織可分為宏觀和微觀兩方面。宏觀組織主要是指鑄態(tài)晶粒的形狀、尺寸、取向和分布情況；微觀組織主要描述晶粒內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形態(tài)，如樹枝晶、胞狀晶等亞結(jié)構(gòu)組織等。 影響液態(tài)充型能力的因素(1)金屬性質(zhì)方面的因素如合金的化學(xué)成分、比熱容、熱導(dǎo)率、粘度、雜質(zhì)及氣體含量等。(2)鑄型性質(zhì)方便的因素鑄型的阻力、蓄熱系數(shù)等。(3)澆注條件及鑄件結(jié)構(gòu)因素澆注溫度、澆注系統(tǒng)、靜壓頭壓力。逐漸結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、厚薄過渡面越多，則型腔結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動阻力越大，液態(tài)金屬充型能力就越差。2、闡述規(guī)則共晶共生生長機制（4分） 答：共晶結(jié)晶時，后析出相依附于先析出相析出，進而形成相互交疊的雙相晶核。兩相具有共同的生長界面，依靠溶質(zhì)原子在兩相界面前沿的橫向擴散，提供對方生長所需組元，耦合著共同向前生長，即為共晶共生生長。 3、內(nèi)生生長與外生生長 （4分）答：內(nèi)生生長：在熔體內(nèi)部形核并自由生長。是內(nèi)部等軸晶的生長機制。 外生生長：自型壁生核，由外向內(nèi)單向延伸的生長方式。是產(chǎn)生胞狀、柱狀樹枝晶的生長方式。 4、沉淀脫氧及其優(yōu)缺點（4分）答：沉淀脫氧：脫氧劑直接加入液態(tài)金屬內(nèi)部與FeO起作用，生成不溶于液態(tài)金屬的氧化物，并轉(zhuǎn)入熔渣的脫氧方式。 優(yōu)點：脫氧速度快，脫氧徹底。 缺點：脫氧產(chǎn)物難以徹底清除，易于形成夾雜。5、防止氣孔產(chǎn)生的措施（4分）（1）. 減少氫的來源?；瘜W(xué)方法或機械辦法清理焊絲或工件表面氧化膜。（2）. 合理選擇規(guī)范參數(shù)。鎢極氬弧焊選較大焊接電流和較快焊速。 熔化極氣體保護焊時選較低焊速并提高焊接線能量有利于減少氣孔。（3）. 采用氬氣中加少量CO2或O2的熔化極混合氣體保護焊。 （4）. 對厚的工件適當(dāng)預(yù)熱。 6、單相固溶體生長形貌隨成分過冷大小變化的規(guī)律（4分） 答：隨成分過冷的增大，單相固溶體由平面晶逐漸依次生長成胞狀樹枝晶，柱狀樹枝晶和等軸樹枝晶?；颍撼煞诌^冷增大，使形貌從平面晶胞狀晶柱狀樹枝晶等軸樹枝晶。7、試寫出“固相無擴散，液相只有有限擴散”條件下，哪些條件有助于形成“成分過冷”。（6分）(1)液相中溫度梯度GL小，即溫度場不陡。(2)晶體生長速度快（R大）。(3)液相線斜率mL大。(4)原始成分濃度C0高。(5)液相中溶質(zhì)擴散系數(shù)DL低。(6)K01時，K0大。8、保證熔焊焊接接頭的措施：（5分）(1)選擇合適的母材；(2)選擇合適的焊材；(3)控制焊接熱過程，保證焊縫金屬達到成分和組織要求及焊接接頭的力學(xué)性能；(4)控制HAZ的組織轉(zhuǎn)變，使接頭滿足設(shè)計和使用要求；(5)控制使焊接接頭性能下降且在局部加熱和冷卻過程中產(chǎn)生的成分偏析、夾雜、氣孔、裂紋、催化等缺陷。9、夾雜物對金屬性能的影響（