2022年度材料成型原理題庫

1、陶瓷大學(xué)材料成型原理題庫熱傳導(dǎo)： 在持續(xù)介質(zhì)內(nèi)部或互相接觸物體之間不發(fā)生相對位移而僅依托分子及自由電子等微觀粒子熱運動來傳播熱量。熱對流： 流體中質(zhì)點發(fā)生相對位移而引起燒量傳播過程熱輻射： 是物質(zhì)由于自身溫度因素激發(fā)產(chǎn)生電磁波而被另一低溫物體吸取后,又重新所有或部分地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苓^程。均質(zhì)形核： 晶核在一種體系內(nèi)均勻地分布凝固： 物質(zhì)由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔噙^程過冷度：所謂過冷度是指在一定壓力下冷凝水溫度低于相應(yīng)壓力下飽和溫度差值成分過冷： 這種由固-液界面前方溶質(zhì)再分派引起過冷，稱為成分過冷偏析：合金在凝固過程中發(fā)生化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象殘存應(yīng)力：是消除外力或不均勻溫度場等作用后仍留在物體內(nèi)自相平衡內(nèi)應(yīng)力

2、定向凝固原則： 定向凝固原則是采用多種措施，保證鑄件構(gòu)造上各部分按距離冒口距離由遠及近，朝冒口方向凝固，冒口自身最后凝固。屈服準則： 是塑性力學(xué)基本方程之一，是鑒定材料從彈性進入塑性狀態(tài)判據(jù)簡樸加載; 在加載過程中各個應(yīng)力分量按同一比例增長，應(yīng)力主軸方向固定不變滑移線：塑性變形金屬表面所呈現(xiàn)由滑移所形成條紋本構(gòu)關(guān)系;應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系彌散強化：指一種通過在均勻材料中加入硬質(zhì)顆粒一種材料強化手段最小阻力定律：塑性變形體內(nèi)有也許沿不同樣方向流動質(zhì)點只選擇阻力最小方向流動規(guī)律邊界摩擦：單分子膜潤滑狀態(tài)下摩擦變質(zhì)解決：在液態(tài)金屬中添加少量物質(zhì)，以改善晶粒形核綠工藝孕育解決; 克制柱狀晶生長，達到細化晶

3、粒，改善宏觀組織工藝真實應(yīng)力：單向拉伸或壓縮時作用在試樣瞬時橫截面上是實際應(yīng)力熱塑性變形:金屬再結(jié)晶溫度以上變形塑性：指金屬材料在外力作用下發(fā)生變形而不破壞其完整性能力塑性加工：使金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形并獲得所需形狀一種加工工藝相變應(yīng)力：金屬在凝固后冷卻過程中產(chǎn)生相變而帶來0應(yīng)力變形抗力： 反映材料抵御變形能力超塑性: 材料在一定內(nèi)部條件和外部條件下，呈現(xiàn)出異常低流變應(yīng)力，異常高流變性能現(xiàn)象1 韌性金屬材料屈服時，密塞斯準則較符合實際。2 硫元素存在使得碳鋼易于產(chǎn)生開裂。3 塑性變形時不產(chǎn)生硬化材料叫做抱負塑性材料。4 應(yīng)力狀態(tài)中壓應(yīng)力，能充足發(fā)揮材料塑性。5 平面應(yīng)變時，其平均正應(yīng)力s

4、等于中間主應(yīng)力s。6 鋼材中磷使鋼強度、硬度提高，塑性、韌性 減少 。 7 材料在一定條件下，其拉伸變形延伸率超過100現(xiàn)象叫超塑性。8 材料通過持續(xù)兩次拉伸變形，第一次真實應(yīng)變?yōu)閑.1，第二次真實應(yīng)變?yōu)閑.25，則總真實應(yīng)變e0.35。9 固體材料在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性能力叫材料 塑性 。10 塑性成形中三種摩擦狀態(tài)分別是： 干 、邊界、流體。11 對數(shù)應(yīng)變特點是具有真實性、可靠性和可加性。12 就大多數(shù)金屬而言，其總趨勢是，隨著溫度升高，塑性增長。13鋼冷擠壓前，需要對坯料表面進行磷化-皂化潤滑解決。14 為了提高潤滑劑潤滑、耐磨、防腐等性能常在潤滑油中加入少量活性物質(zhì)總

5、稱叫添加劑。15 塑性指標常用測量措施 拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)實驗 。16 彈性變形機理 原子間距變化； 塑性變形機理 位錯運動為主。1、液態(tài)金屬或合金中一般存在 相（或構(gòu)造） 起伏、 濃度 起伏和 能量 起伏，其中在一定過冷度下，臨界核心由 相（或構(gòu)造） 起伏提供，臨界生核功由 能量 起伏提供。2、液態(tài)金屬流動性核心由 成分 、 溫度 和 雜質(zhì)含量 等決定。3、液態(tài)金屬（合金）凝固驅(qū)動力由 過冷度 提供，而凝固時形核措施有 均質(zhì)形核 和 異質(zhì)形核或 非質(zhì)形核 兩種。5、鑄件凝固過程中采用 振動 、 攪拌 和 旋轉(zhuǎn)鑄型 等物理措施實現(xiàn)動態(tài)結(jié)晶，可以有效地細化晶粒組織。6、孕育和變質(zhì)解決是控制金屬（合

6、金）鑄態(tài)組織核心措施，兩者核心辨別在于孕育核心影響 生核過程 ，而變質(zhì)則核心變化 晶體生長過程 。7、鍛造合金從澆注溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 液態(tài)收縮 、 凝固收縮 和 固態(tài)收縮 三個收縮階段。8、鑄件中成分偏析按范疇大小可分為 微觀偏析 和 宏觀偏析 兩大類。1液態(tài)金屬自身流動能力核心由液態(tài)金屬 成分 、 溫度 和 雜質(zhì)含量 等決定。2液態(tài)金屬或合金凝固驅(qū)動力由 過冷度 提供。3晶體宏觀生長措施取決于固液界面前沿液相中溫度梯度，當溫度梯度為正時，晶體宏觀生長措施為 平面長大措施 ，當溫度梯度為負時，晶體宏觀生長措施為 樹枝晶長大措施 。5液態(tài)金屬凝固過程中液體流動核心涉及 自然對流 和 逼迫

7、對流 。 6液態(tài)金屬凝固時由熱擴散引起過冷稱為 熱過冷 。7鑄件宏觀凝固組織一般涉及 表層細晶粒區(qū) 、 中間柱狀晶區(qū) 和 內(nèi)部等軸晶區(qū) 三個不同樣形態(tài)晶區(qū)。8內(nèi)應(yīng)力按其產(chǎn)生因素可分為 熱應(yīng)力 、 相變應(yīng)力 和 機械應(yīng)力 三種。9鍛造金屬或合金從澆鑄溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 液態(tài)收縮 、 凝固收縮 和 固態(tài)收縮 三個收縮階段。10鑄件中成分偏析按范疇大小可分為 微觀偏析 和 宏觀偏析 二大類。1、什么是縮孔和縮松？請分別簡述這兩種鍛造缺陷產(chǎn)生條件和基本因素？答：鍛造合金在凝固過程中，由于液態(tài)收縮和凝固收縮產(chǎn)生，往往在鑄件最后凝固部位浮現(xiàn)孔洞，稱為縮孔；其中尺寸細小并且分散孔洞稱為分散性縮孔，簡稱

8、縮松。 縮孔產(chǎn)生條件是：鑄件由表及里逐級凝固；其產(chǎn)生基本因素是：合金液態(tài)收縮和凝固收縮值之和不小于固態(tài)收縮值。 縮松產(chǎn)生條件是：合金結(jié)晶溫度范疇較寬，傾向于體積凝固。其產(chǎn)生基本因素是：合金液態(tài)收縮和凝固收縮值之和不小于固態(tài)收縮值。2.簡述提高金屬塑性核心途徑。答：一、提高材料成分和組織均勻性 二、合理選擇變形溫度和變形速度 三、選擇三向受壓較強變形措施 四、減少變形不均勻性12、對于低碳鋼薄板，采用鎢極氬弧焊較容易實現(xiàn)單面焊雙面成形（背面均勻焊透）。采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度不銹鋼板或鋁板會浮現(xiàn)什么后果？為什么？解：采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度不銹鋼板也許會浮現(xiàn)燒穿，這是由于不銹鋼材料導(dǎo)熱性

9、能比低碳鋼差，電弧熱無法立即散開緣故；相反，采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度鋁板也許會浮現(xiàn)焊不透，這是由于鋁材導(dǎo)熱能力優(yōu)于低碳鋼緣故。6、鑄件典型宏觀凝固組織是由哪幾部分構(gòu)成，它們形成機理如何?答：鑄件宏觀組織一般由激冷晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和內(nèi)部等軸晶區(qū)所構(gòu)成。表面激冷區(qū)形成：當液態(tài)金屬澆入溫度較低鑄型中時，型壁周邊熔體由于受到強烈激冷作用，產(chǎn)生很大過冷度而大量非均質(zhì)生核。這些晶核在過冷熔體中也以枝晶措施生長，由于其結(jié)晶潛熱既可從型壁導(dǎo)出，也可向過冷熔體中散失，從而形成了無方向性表面細等軸晶組織。 柱狀晶區(qū)形成：在結(jié)晶過程中由于模壁溫度升高，在結(jié)晶前沿形成合適過冷度，使表面細晶粒區(qū)繼續(xù)長大（也也許直接從

10、型壁處長出），又由于固-液界面處單向散熱條件（垂直于界面方向），處在凝固界面前沿晶粒在垂直于型壁單向熱流作用下，以表面細等軸晶凝固層某些晶粒為基底，呈枝晶狀單向延伸生長，那些主干取向和熱流方向相平行枝晶優(yōu)先向內(nèi)伸展并克制相鄰枝晶生長，在裁減取向不利晶體過程中，發(fā)展成柱狀晶組織。 內(nèi)部等軸晶形成： 內(nèi)部等軸晶區(qū)形成是由于熔體內(nèi)部晶核自由生長成果。隨著柱狀晶發(fā)展，熔體溫度降到足夠低，再加之金屬中雜質(zhì)等因素作用，滿足了形核時過冷度規(guī)定，于是在整個液體中開始形核。同步由于散熱失去了方向性，晶體在各個方向上長大速度是相等，因此長成了等軸晶。6、什么是金屬超塑性？超塑性變形有什么特性？答：在部分特定條件下

11、，如一定化學(xué)成分、特定顯微組織、特定變形溫度和應(yīng)變速率等，金屬會體現(xiàn)出異乎平常高塑性狀態(tài)，即所謂超常塑性變形。塑性效應(yīng)體現(xiàn)為如下多種特點：大伸長率、無縮頸、低流動應(yīng)力、相應(yīng)變速率敏感性、易成形。5、什么是加工硬化？產(chǎn)生加工硬化因素是什么？它對金屬塑性和塑性加工有何影響？ 答：加工硬化：在常溫狀態(tài)下，金屬流動應(yīng)力隨變形限度增長而上升。為了使變形繼續(xù)下去，就需要增長變形外力或變形功。這種現(xiàn)象稱為加工硬化。加工硬化產(chǎn)生因素核心是由于塑性變形引起位錯密度增大，導(dǎo)致位錯之間交互作用增強，大量形成纏結(jié)、不動位錯等障礙，形成高密度“位錯林”，使其他位錯運動阻力增大，于是塑性變形抗力提高。1、簡述滑移和孿生兩

12、種塑性變形機理核心辨別。 答： 滑移是指晶體在外力作用下，晶體一部分沿一定晶面和晶向相對于另一部分發(fā)生相對移動或切變?；瓶偸茄刂用芏茸畲缶婧途虬l(fā)生。 孿生變形時，需要達到一定臨界切應(yīng)力值方可發(fā)生。在多晶體內(nèi)，孿生變形是極另一方面要一種補充變形措施。9 . 對于低碳鋼薄板，采用鎢極氬弧焊較容易實現(xiàn)單面焊雙面成形（背面均勻焊透）。采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度不銹鋼板或鋁板會浮現(xiàn)什么后果？為什么？解：采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度不銹鋼板也許會浮現(xiàn)燒穿，這是由于不銹鋼材料導(dǎo)熱性能比低碳鋼差，電弧熱無法立即散開緣故；相反，采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度鋁板也許會浮現(xiàn)焊不透，這是由于鋁材導(dǎo)熱能力優(yōu)

13、于低碳鋼緣故。1.鑄件典型宏觀凝固組織是由哪幾部分構(gòu)成，它們形成機理如何?答：鑄件宏觀組織一般由激冷晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和內(nèi)部等軸晶區(qū)所構(gòu)成。表面激冷區(qū)形成：當液態(tài)金屬澆入溫度較低鑄型中時，型壁周邊熔體由于受到強烈激冷作用，產(chǎn)生很大過冷度而大量非均質(zhì)生核。這些晶核在過冷熔體中也以枝晶措施生長，由于其結(jié)晶潛熱既可從型壁導(dǎo)出，也可向過冷熔體中散失，從而形成了無方向性表面細等軸晶組織。柱狀晶區(qū)形成：在結(jié)晶過程中由于模壁溫度升高，在結(jié)晶前沿形成合適過冷度，使表面細晶粒區(qū)繼續(xù)長大（也也許直接從型壁處長出），又由于固-液界面處單向散熱條件（垂直于界面方向），處在凝固界面前沿晶粒在垂直于型壁單向熱流作用下，以表面

14、細等軸晶凝固層某些晶粒為基底，呈枝晶狀單向延伸生長，那些主干取向和熱流方向相平行枝晶優(yōu)先向內(nèi)伸展并克制相鄰枝晶生長，在裁減取向不利晶體過程中，發(fā)展成柱狀晶組織。內(nèi)部等軸晶形成：內(nèi)部等軸晶區(qū)形成是由于熔體內(nèi)部晶核自由生長成果。隨著柱狀晶發(fā)展，熔體溫度降到足夠低，再加之金屬中雜質(zhì)等因素作用，滿足了形核時過冷度規(guī)定，于是在整個液體中開始形核。同步由于散熱失去了方向性，晶體在各個方向上長大速度是相等，因此長成了等軸晶。5.試分析影響鑄件宏觀凝固組織因素，列舉獲得細等軸晶常用措施。 答：鑄件三個晶區(qū)形成是互相聯(lián)系互相制約，穩(wěn)定凝固殼層形成決定著表面細晶區(qū)向柱狀晶區(qū)過度，而制止柱狀晶區(qū)進一步發(fā)展核心則是中

15、心等軸晶區(qū)形成，因此凡能強化熔體獨立生核，增進晶粒游離，和有助于游離晶殘存和增殖多種因素所有將克制柱狀晶區(qū)形成和發(fā)展，從而擴大等軸晶區(qū)范疇，并細化等軸晶組織。 細化等軸晶常用措施：（1） 合理澆注工藝：合理減少澆注溫度是減少柱狀晶、獲得及細化等軸晶有效措施；通過變化澆注措施強化對流對型壁激冷晶沖刷作用，能有效地增進細等軸晶形成；（2）冷卻條件控制：對薄壁鑄件，可采用高蓄熱、快熱傳導(dǎo)能力鑄型；對厚壁鑄件，一般采用冷卻能力小鑄型以保證等軸晶形成，再輔以其他晶粒細化措施以得到滿意效果；（3）孕育解決：影響生核過程和增進晶粒游離以細化晶粒。（4）動力學(xué)細化：鑄型振動;超聲波振動;液相攪拌;流變鍛造，導(dǎo)

16、致枝晶破碎或和鑄型分離，在液相中形成大量結(jié)晶核心，達到細化晶粒目旳。7.試述焊接熔池中金屬凝固特點。答：熔焊時，在高溫熱源作用下，母材發(fā)生局部熔化，并和熔化了焊接材料互相混合形成熔池，同步進行短暫而復(fù)雜冶金反映。當熱源離開后，熔池金屬便開始了凝固。因此，焊接熔池具有如下部分特殊性。（1）熔池金屬體積小，冷卻速度快。在一般電弧焊條件下，熔池體積最大也只有30cm3 ，冷卻速度一般可達4100/s，。（2）熔池金屬中不同樣區(qū)域溫差很大、中心部位過熱溫度最高。熔池金屬中溫度不均勻，且過熱度較大，特別是中心部位過熱溫度最高，非自發(fā)形核原始質(zhì)點數(shù)將大為減少。（3）動態(tài)凝固過程。一般熔焊時，熔池是以一定速

17、度隨熱源而移動。（4）液態(tài)金屬對流劇烈。熔池中存在諸多復(fù)雜作用力，使熔池金屬產(chǎn)生強烈攪拌和對流，在熔池上部其方向一般趨于從熔池頭部向尾部流動，而在熔池底部流動方向和之正好相反，這一點有助于熔池金屬混和和純凈。2.偏析是如何形成？影響偏析因素有哪些？生產(chǎn)中如何避免偏析形成？答：偏析核心是由于合金在凝固過程中擴散不充足、溶質(zhì)再分派而引起。影響偏析因素有：1）合金液、固相線間隔；2）偏析元素擴散能力；3）冷卻條件。針對不同樣種類偏析可采用不同樣避免措施，具體有：（1）生產(chǎn)中可通過擴散退火或均勻化退火來消除晶內(nèi)偏析，立即合金加熱到低于固相線100200溫度，進行長時間保溫，使偏析元素進行充足擴散，以達

18、到均勻化；（2）避免和消除晶界偏析措施和晶內(nèi)偏析所采用措施相似，即細化晶粒、均勻化退火。但對于氧化物和硫化物引起晶界偏析，雖然均勻化退火也無法消除，必需從減少合金中氧和硫含量入手。（3）向合金中添加細化晶粒元素，減少合金含氣量，有助于減少或避免逆偏析形成。（4）減少鑄錠冷卻速度，枝晶粗大，液體沿枝晶間流動阻力減小，增進富集液流動，均會增長形成V形和逆V形偏析傾向。（5）減少溶質(zhì)含量，采用孕育措施細化晶粒，加強固-液界面前對流和攪拌，所有有助于避免或減少帶狀偏析形成。（6）避免或減輕重力偏析措施有如下多種：1）加快鑄件冷卻速度，縮短合金處在液相時間，使初生相來不及上浮或下沉；2）加入能阻礙初晶沉

19、浮合金元素。例如，在Cu-Pb合金中加少量Ni，能使Cu固溶體枝晶一方面在液體中形成枝晶骨架，從而制止Pb下沉。再如向Pb-17Sn合金中加入質(zhì)量分數(shù)為1.5%Cu，一方面形成Cu-Pb骨架，也可以減輕或消除重力偏析；3）澆注前對液態(tài)合金充足攪拌，并盡量減少合金澆注溫度和澆注速度。15、分析氫在形成冷裂紋中作用，簡述氫致裂紋特性和機理。答：（1）氫作用焊縫凝固時，高溫下溶入液態(tài)金屬中氫將來不及析出，呈過飽和態(tài)殘留在接頭中。由于氫原子體積小，因此可以在接頭中自由擴散，稱之為接頭中擴散氫。擴散氫易于在焊接熱影響區(qū)、焊趾、焊根等部位偏聚，使金屬脆化。特別是當這些部位存在顯微裂紋時，擴散氫易向裂紋尖端三向拉伸應(yīng)力區(qū)擴散、匯集，當接頭中擴散氫達到氫臨界含量時，將導(dǎo)致冷裂紋浮現(xiàn)。（2）氫致裂紋形成機理及特性v形成機理：接頭中擴散氫不僅使金屬脆化，當金屬內(nèi)部存在顯微裂紋等缺陷時，在應(yīng)力作用下，裂紋前沿會形成應(yīng)力