第三章 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1、第三章 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1、加熱時(shí)原子距離的變化如圖12所示，試問原子間的平衡距離R0與溫度有何關(guān)系? R0、R1、R2.的概念？答：溫度的變化，只改變?cè)拥拈g距，并不改變?cè)娱g的平衡位置，即R0不變。而R0,R1,R2.是溫度升高時(shí)，原子振動(dòng)的中心位置。因?yàn)闇囟壬?，振幅加大但曲線（W-R）是不對(duì)稱的，所以振幅中心發(fā)生變化。2、圖1-1縱坐標(biāo)表示作用力，金屬原子的運(yùn)動(dòng)可以看成是一種振動(dòng)，其振動(dòng)在圖中如何表示的？物質(zhì)受熱后為什么會(huì)膨脹？答：振幅在圖中的表示：如圖1-2中數(shù)條的平行線。加熱時(shí)，能量增加，原子間距增加，金屬內(nèi)部空穴增加，即產(chǎn)生膨脹。3、圖1-1中的Q是熔化潛熱嗎？在熔化溫度下，

2、金屬吸收熱量而金屬溫度不變，熔化潛熱的本質(zhì)是什么？答：Q不是熔化潛熱。在熔化溫度下金屬吸收熱量體積膨脹做功增加系統(tǒng)內(nèi)能（電阻，粘性都發(fā)生突變）原子排列發(fā)生紊亂。在熔點(diǎn)附近，原子間距為R1,能量很高，但是引力大，需要向平衡位置運(yùn)動(dòng)，當(dāng)吸收足夠能量-熔化潛熱時(shí)，使原子間距>R1,引力減小，結(jié)合鍵破壞，進(jìn)入熔化狀態(tài)，熔化潛熱使晶粒瓦解，液體原子具有更高的能量而金屬的溫度并不升高。（使晶粒瓦解，并不是所有結(jié)合鍵全部破壞）4、通過哪些現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)說明金屬熔化并不是原子間的結(jié)合力全部被破壞？答：（1）體積變化：固態(tài)氣態(tài)：體積無限膨脹。固態(tài)到液態(tài)，體積僅增加35%，原子間距僅增加11.5%。（2）熵值變

3、化：Sm/S 僅為0.130.54%（3）熔化潛熱：原子結(jié)合鍵只破壞了百分之幾（4）X線衍射分析：液態(tài)金屬原子分布曲線波動(dòng)于平衡密度曲線上下第一峰位置和固態(tài)衍射線極為相近，其配位數(shù)也相近，第二峰值亦近似。距離再大，則與固態(tài)衍射線遠(yuǎn)了，液態(tài)金屬中原子的排列在幾個(gè)原子間距的范圍內(nèi)，與其固態(tài)的排列方式基本一致。5、純金屬和實(shí)際金屬在結(jié)構(gòu)上有何異同？試分析鑄鐵的液態(tài)結(jié)構(gòu)。答：純金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)：接近熔點(diǎn)的液態(tài)金屬是由和原子晶體顯微晶體和“空穴”組成。實(shí)際金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)：存在著兩種起伏：能量起伏，濃度起伏。微觀上是由結(jié)構(gòu)和成分不同的游動(dòng)原子集團(tuán)，空穴和許多固態(tài)，氣態(tài)，液態(tài)化合物組成，是一種渾濁液體，而從化

4、學(xué)鍵上看除了金屬基體與其合金元素組成的金屬鍵外，還存在著其他化學(xué)健。鑄鐵的液態(tài)結(jié)構(gòu)：Fe為基體金屬，含C,Si，少量Mn，S,P液體以Fe為主可能含有SiO2,MnS,FeS等雜質(zhì)，還可能有H2,N2,O2等氣體，而大部分C,Si,Mn,S,P基體均勻分布在液體中。6、試分析能量起伏和濃度起伏在在生核中的作用。答：生核時(shí)必須有一定大小的晶胚，這需能量起伏，使原子集團(tuán)達(dá)到一定大小才能成核。而濃度起伏對(duì)二相以上液態(tài)金屬成核很重要，一定的濃度起伏才可能瞬時(shí)達(dá)到某一相的要求。7、斯托克斯公式在什么條件下方可應(yīng)用？在充型過程中雜質(zhì)在金屬液的上浮或者下沉速度能否用此公式描述？答：斯托克斯公式（stoks）

5、：條件：雜質(zhì)上升過程保持或近似球形且上升很慢，且雜質(zhì)很?。╮<0.1mm）,滿足。 充型過程：雜質(zhì)物半徑很小，可使用stoks公式。8、同一種元素在不同液態(tài)金屬中的表面吸附作用以及同一種元素在同一種液態(tài)金屬中的表面吸附作用是否相同？為什么？答：同一種元素在不同液態(tài)金屬中表示吸附作用不同。因?yàn)椋翰煌簯B(tài)金屬的不同。 同種液態(tài)金屬與界不同。9、液態(tài)金屬的表面張力和界面張力有何異同？表面張力和附加壓力有何區(qū)別和聯(lián)系？答：液態(tài)金屬的表示張力指 液-氣：表示單位長度上作用著力。液態(tài)金屬的界面張力指 液-固，液-液：不同相界面上單位長度作用著力。.潤濕時(shí)不潤濕時(shí)附加壓力是表示由力引起的.10、試推導(dǎo)

6、答：R1,R2的意義：任一曲度的曲率半徑：表示（任一曲度）上通過某點(diǎn)做垂直于此表面的直線，在通過此線做一平面，此平面與表面的截線為曲面，曲率半徑即為與此曲線相垂直的圓心的曲率半徑即為R1垂直于第一個(gè)平面在做一個(gè)平面此第二平面亦通過垂直直線并與表面相交由此可得第二個(gè)截線和第二個(gè)曲率半徑，即為R2圖中為任一截面的小截面，具有兩個(gè)曲率半徑R1和R2,我們可以將截面取的足夠小，以使R1和R2基本是定值。若表面向外移動(dòng)而形成比額外表面所需之功為：F=（xdy+ydx）在表面二邊將有壓力差P，作用在xy面上病經(jīng)過dz的距離相應(yīng)的功為W=P.xydz自相似三角形的比較可得：11、在球鐵液中，石墨球的半徑鐵水包高為0.5m，求石墨球從包底上升到包頂?shù)臅r(shí)間。答：V=12、設(shè)鋼液與砂型絕對(duì)不濕潤，鋼的密度為7000表面張力為1.5N/m，求其填充5mm的薄板時(shí)所需的附加壓頭，計(jì)算說明什么？答：說明澆鑄5mm鋼板需要的壓頭不高，可以滿足。13、1593的鋼液加鋁脫氧生成，如能使此顆粒上浮到鋼液表面得到質(zhì)量較好的鋼。加入脫氧產(chǎn)物在1524mm處生成，