材料成形原理簡答

阻止液態金屬內氣體的析出

4.試分析縮孔，縮松形成條件及形成原因的異同

答：縮孔形成的原因是合金的液態收縮和凝固收縮值大於固態收縮值。產生條件是鑄件由表及裡地逐層凝固。形成縮松的基本原因

也是由於合金的液態收縮和凝固收縮大於固態收縮，但形成縮松的條件是金屬的結晶溫度範圍較寬，傾向於體積凝固或同時凝固方式，

斷面厚度均勻及鑄件在凝固後期不易得到外部液態金屬的補充，往往在軸線區域產生縮松

1 為什麼通常擠壓加工的延伸係數要比拉拔加工的高很多？

答案：擠壓加工時工件所受的應力狀態為強烈的三向壓應力，其靜水壓力分量較高，這種應力狀態有利於充分發揮金屬材料的塑性，可以使其產生較大的塑性變形；而拉拔加工時工件所受的應力狀態為兩向壓應力一向拉應力，其靜水壓力分量較低，不利於充分發揮金屬材料的塑性，因此能夠產生的塑性變形程度較低。

提高金屬材料強度的措施有：

(1) 晶粒細化(晶界強化)；(2) 加工硬化(位錯強化)；(3) 亞晶強化；

(4) 固溶強化；(5) 第二相強化(沉澱強化)；(6) 相變強化；

答案：單晶體塑性變形的主要機制有滑移與孿生。

滑移是指在力的作用下，晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對於晶體的另一部分發生相對移動。

孿生是在切應力作用下，晶體的一部分沿著一定的晶面(孿生面)和一定的晶向(孿生方向)發生均勻切變，變形後，晶體的變形部分與未變形部分構成了鏡面對稱關係，鏡面兩側晶體的相對位向發生了改變。

晶體的滑移過程，實質上就是位錯的移動和增殖的過程。而孿生是通過部分位錯橫掃孿生面而進行的。

答案：多晶體金屬的塑性變形有以下主要特點：

(1) 各晶粒變形的不同時性。(2) 各晶粒變形的相互協調性。

(3) 晶粒之間、晶內與晶界之間變形的不均勻性。

多晶體金屬塑性變形的主要機制有：

(1) 晶內變形，包括滑移、孿生；(2) 晶間變形，包括滑動、轉動

某些特定狀態下的金屬材料在拉伸試驗時，具有明顯的上下屈服點及屈服平台，此時在應力卻保持不變或作微小波動的情況下變形可繼續進行，這種現象稱為屈服效應。

具有屈服效應的金屬在深加工時，當金屬變形量恰好處在屈服延伸範圍時，金屬表面會出現粗糙不平、變形不均的痕跡，稱為呂德斯帶，是一種外觀表面缺陷。

屈服效應是由於金屬中的溶質氣團對位錯的釘扎作用而引起，為避免其對製品深加工的影響，一般在深加工之前先進性小量變形以使金屬越過屈服平台，即使位錯擺脫溶質氣團的釘扎。

晶粒越小，則金屬屈服強度越高，塑性越好。

晶粒細化提高金屬屈服強度的主要原因是晶粒尺寸減小，則晶內位錯運動距離縮短，晶界上塞積的位錯減少，所形成的畸變程度減小、應力集中程度減弱，不易於開動周圍硬取向晶粒的位錯，即變形抗力增加。

晶粒細化提高金屬塑性的主要原因是晶粒尺寸減小，則單位體積內晶粒數目增多，由於多晶體各晶粒取向是隨機分布的，這樣處於變形有利的軟取向晶粒在整個體積中的分布就更為均勻，變形時產生的變形也更為均勻，從而不容易產生破壞。

提高金屬材料塑性的途徑有：

(1) 提高材料成分和組織的均勻性

(2) 合理選擇變形溫度和應變速率

(3) 選擇三向壓縮性較強的變形方式

(4) 減小變形的不均勻性