材料成形原理习题集与答案.pdf

材料成形理论基础习题 第一部分 液态金属凝固学 2.1 纯金属和实际合金的液态结构有何不同？举例说明。 2.2 液态金属的表面张力和界面张力有何不同？表面张力和附加压力有何关 系？ 2.3 液态合金的流动性和冲型能力有何异同？如何提高液态金属的冲型能力/ 2.4 钢液对铸型不浸润，θ＝180°，铸型砂粒间的间隙为0.1cm，钢液 3 在1520℃时的表面张力 σ=1.5N/m,密度ρ ＝7500kg/m 。求产生机 液 械粘砂的临界压力；欲使钢液不粘入铸 型而产生机械粘砂，所允 许的压头 H 值是多少？ 2.5 根据 Stokes 公式计算钢液中非金属夹杂物 MnO 的上浮速度，已知 钢液温度为1500℃，η＝0.0049N.s/m2 3 , ρ =7500kg/m ,ρ =5400 液 MnO kg/m3,MnO 呈球行，其半径 r＝0.1mm。 3.1 设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)证明在相同过冷度下均质形核时，球形晶核较立方形晶核更易形成。 * * 3.2 设 Ni 的最大过冷度为 319℃，求△G 和 r ，已知θm＝1453℃。L＝ 均 均 -1870J/mol， -5 2 3 σLC=2.25 ×10 J/cm ,摩尔体积为 6.6cm . 3.3 什么样的界面才能成为异质结晶核心的基底？ 3.4 阐述影响晶体生长的因素。 4.1 用 Chvorinov 公式计算凝固时间时，误差来源于哪几方面？半径相 同的圆柱和球体哪个误差大？大铸型和小铸型哪个误差大？金属 型和砂型哪个误差大? 4.2 立方体、等边圆柱和球形冒口，试证明球形冒口的补缩能力最强。 4.3 焊接熔池有何特征？对凝固过程有何影响？ 4.4 何谓凝固过程的溶质再分配？它受哪些因素的影响？ 4.5 设状态图中液相线和固相线为直线，证明平衡常数 k0 ＝Const。 4.6 Al-Cu 相图的主要参数为 CE ＝33%Cu,C =5.65％, Tm＝660℃,T ＝ E sm 548℃。用Al－1％Cu 合金浇一细长试样，使其从左至右单向凝固， 冷却速度足以保持固－液界面为平界 面，当固相无Cu 扩散，液相 中Cu 充分混合时，求： * * (1)凝固10％时，固液界面的C 和C 。 S L (2)共晶体所占的比例。 (3)画出沿试棒长度方向 Cu 的分布曲线，并标明各特征值。 5.1 何谓热过冷和成分过冷？成分过冷的本质是什么/ 5.2 影响成分过冷的因素有哪些？哪些是属于可控制的工艺因素？成 分过冷对晶体的生长方式有何影响？晶体的生长方式只受成分过 冷的影响吗？ 5.3 影响成分过冷范围的因素有哪些？它对