《材料成形原理》階段測驗
（第一章）
班級姓名學號成績
座位：第排， 左起第座
1、偶分布函式g(r)物理意義是距某一參考粒子r處找到另乙個粒子的機率 ，換言之，表示離開參考原子（處於座標原點r=0）距離為r位置的數密度ρ(r)對於平均數密度ρo（= n/v ）的相對偏差。
2、描述液態結構的「綜合模型」指出，液態金屬中處於熱運動的不同原子的能量有高有低，同一原子的能量也在隨時間不停地變化，時高時低。這種現象稱為能量起伏。
3、對於實際金屬及合金的液態結構，還需考慮不同原子的分布情況。由於同種元素及不同元素之間的原子間結合力存在差別，結合力較強的原子容易聚集在一起，把別的原於排擠到別處，表現為游動原子團簇之間存在著成分差異。這種局域成分的不均勻性隨原子熱運動在不時發生著變化，這一現象稱為濃度起伏。
4、粘度隨原子間距δ 增大而降低，隨溫度t 上公升而下降，合金元素的加入若產生負的混合熱hm，則會使合金液的粘度上公升 ，通常，表面活性元素使液體粘度降低 。
5、兩相質點間結合力越大 ，介面能越小，介面張力就越小。兩相間的介面張力越大，則潤濕角越大 ，表示兩相間潤濕性越差 。
6、液態金屬的「充型能力」既取決於金屬本身的流動性，也取決於鑄型性質、 澆注條件、鑄件結構等外界因素，是各種因素的綜合反映。流動性與充型能力的關係可理解為前者是後者的內因。
7、作用於液體表面的切應力τ大小與垂直於該平面法線方向上的速度梯度的比例係數，以η表示，通常稱為動力學粘度 。要產生相同的速度梯度dvx/dy，液體內摩擦阻力越大，則η越大，所需外加剪下應力也越大 。粘度η的常用單位為 pa·s 或 mpa·s 。
8、鑄型的c2、ρ2、λ2越大，即蓄熱係數b2（）越大，鑄型的激冷能力就越強 ，金屬液於其中保持液態的時間就越短，充型能力越差 。
8、右圖為鹼金屬液態的徑向分布函式，請在圖中標註液態cs的平均原子間距r1的位置，並以求積分面積（如塗剖面線）表達液態cs的配位數n1的求法。（參見a卷k的r1、n1求法）
9、依據圖1-12的資料及影響規律，試運用凝固熱裂紋的「液膜理論」分析討論s、o含量對鐵基合金熱裂紋的作用。
答：s、o是原子半徑小，在金屬中容易進入到溶劑的間隙使勢能增加，從而被排擠到金屬的表面而富集，為表面活性元素。因為這些元素的金屬性很弱，自由電子很少，因此表面張力小，同樣使金屬表面張力降低。
所以s、o含量越多，導致鐵液表面張力下降。此外，s、o形成低熔點化合物，使凝固後期晶粒間液膜厚度t增加，同時保持液態到更低溫度（時間延長，凝固溫度範圍△t也增大）。由液膜拉斷臨界應力公式可知，s、o既降低鐵液的，又增大t，所以fmax減小；同時固液階段時間延長，所以鋼鐵材料中s、o高則熱裂紋容易形成。
《材料成形原理》階段測驗
（第二章）
班級姓名學號成績
1、 右圖為半無限大平板鑄件凝固過程的一維不穩定溫度場示意圖。寫出下列引數的含義：
λ1 為：鑄件的熱導率
c1 為：鑄件的比熱容
ρ1為： 鑄件密度
t10為： 鑄件的起始溫度，通常為澆注溫度
為：鑄型的熱擴散率
2、判斷正誤（劃√或×）
（1）隨凝固時間的延長，鑄件溫度場的溫度梯度鑄件變小。（ √ ）
（2）其它條件相同，鑄件溫度場的溫度梯度在溼砂型中小於幹砂型中的溫度梯度。（ × ）
（3）金屬型的蓄熱係數小於砂型的蓄熱係數。（ × ）
（4）其它條件相同，不鏽鋼焊件的400℃的等溫橢圓面積小於鋁焊件的相應橢圓面積。（ × ）
（5）隨鑄件斷面溫度梯度的增大，相同合金鑄件越趨向於體積凝固方式。（ × ）
（6）其它條件相同，焊件板材厚度越大，焊件溫度場的等溫橢圓面積越大。（ × ）
（7）鋁合金鑄件在共晶成分點呈逐層凝固方式；其它條件相同，成分離共晶成分點越遠鑄件越趨向於體積凝固方式。（ √ ）
（8）其它條件相同，焊接速度越大，焊件等溫橢圓長軸與短軸之比越大。（ √ ）
3、右圖為某平板熔焊過程中焊件表面的溫度分布狀況。在圖中畫出最大溫度梯度方向，並指出當前熱源位置與移動方向。
最大溫度梯度方向：a→b
當前熱源位置：a
移動方向：a→b
4、右圖為200mm厚度的25#鋼大平板鑄件分別在金屬型與砂型中的動態凝固曲線。根據圖形分別說明：
（1）金屬型及砂型中距鑄件表面50mm處的起始
凝固時刻及凝固結束時間
起始凝固時刻： 金屬: 5min 砂型: 17min
結束時間： 金屬：7min 砂型：42min
（2）在動態凝固曲線的右側虛線框內畫出20分
鐘時砂型中鑄件斷面的相區分布（液、固、固+液）。
材料成形原理》階段測驗
（第三章）
班級姓名學號成績
（1）金屬熔體從高溫降溫，只有溫度冷卻至平衡熔點tm以下具有一定過冷度，才可能發生凝固。（√ ）
（2）過冷度達到δt *之後，原子團簇平均半徑r°已達臨界尺寸，開始大量形核。δt *理解為大量形核過冷度。（ √）
（3）非均質形核與均質形核相比，前者臨界半徑r*、形核功δg*及臨界形核過冷度δt*均比後者小很多。（ × ）
（4）凝固介面微觀結構類別（粗糙介面還是光滑介面），熱力學上主要取決於物質的熔融熵大小。熔融熵越高，凝固介面結構越趨向於成為光滑介面。（ √ ）
（5）粗糙介面屬性的物質按照連續生長方式，其生長速度與過冷度的平方成正比。（ × ）
（6）非均質形核過程，新生晶體與雜質基底之間的介面張力σsc越大，潤濕角越大，形核功δg*越大，形核臨界過冷度δt*越大，形核率越高。（ × ）
2、填空（每題3分）
（1）過冷度δt增大，r*及δg*下降，形核率i 增大 。過冷度δt較小時，均質形核的形核率幾乎始終為零 。當溫度降到某一程度，達到臨界過冷度（δt*），形核率迅速增大 。
研究表明，δt*≈ 0.2 tm左右，由此可見，均質形核需要很大的過冷度。
（2）均質晶核形成的晶核為球體，系統自由能變化由兩部分組成，其中，液-固體積自由能之差（由引起）為相變驅動力，而固-液介面能（由引起）則阻礙相變。
（3）形核功δg*的大小為臨界晶核表面能的 1/3倍 , 它是均質形核所必須克服的能量障礙 。
3、右圖中，液態合金成分為c0。假設在冷卻過程中按平衡方式凝固（液相及固相成分均按相圖變化），在圖上分別標出t1、t2 及任意特定溫度t*與液相線、固相線的交點(6個)成分；寫出t*溫度時k0定義式。（20分）
答：標註見教材p60；溫度時。
4、寫出jackson因子表示式；指出大小與凝固介面結構型別的關係、過冷度與介面粗糙度關係（5×3=15分）
答：見教材p68- p70。
5、推導凝固相變驅動力表示式（5分）
答：見教材p58-p59。
《材料成形原理》階段測驗
（第四章）
班級姓名學號成績
1、判斷正誤（劃√或×）（每題5分）
（1）「平衡凝固」條件下，凝固後零件斷面的成分均勻地為cs =c0。所以「平衡凝固」開始時晶體析出的成分即為c0。（ × ）
（2）在「平衡凝固」及「液相充分混合」所假設的溶質再分配條件下，固-液介面處的固相及液相成分c、c隨凝固過程的進行均始終在不斷公升高。（ √ ）
（3）在「液相只有有限擴散」溶質再分配條件下，當達到穩定狀態時，介面處及其前方液相成分隨時間變化均符合，且溶質富集層以外的成分均為cl =c0。（√）
（4）gl＜表示凝固介面處液體實際溫度梯度gl小於曲線處的切線，此表示式為成分過冷的形成條件。（ √ ）
（5）如果某合金的當前凝固存在成分過冷程度處於「胞狀晶」生長方式的範圍內，若大幅度增大液體實際溫度梯度gl，凝固介面有向「平整介面」變化的可能。（ √ ）
（6）無論是純金屬還是合金，只有當凝固界面前形成負溫度梯度，才可出現過冷現象。（×）
（7）成分過冷較小時胞狀晶生長方向垂直於固-液介面，與晶體學取向無關。（ √）
（8）方向性較弱的金屬固溶體，其等軸樹枝晶外緣圓滑，無清晰齊整的稜角。（ √ ）
（9）灰鑄鐵γ-fe與g（石墨）共晶反應過程，領先相石墨呈片狀生長且不斷發生分枝及彎曲，而奧氏體則以非封閉暈圈形式包圍著石墨片一起長大，這種不規則的共晶生長不屬於共生生長範疇。（× ）
（10）交替平行排列的層片狀規則共晶兩相具有共同的凝固介面，且為等溫面。（ √ ）
2、若設△c0=c0/ k0－c0，右圖中：a=( △c0 ),表達凝固介面處由於溶質富集引起的成分公升高 ；b=( ), 表達溶質富集層的「特徵距離」 ；c表達距介面x』=b時溶質富集高度為△c0/e 。處濃度梯度為：
（4×7=28分）
3、增強鑄型對鑄件的冷卻能力，對鑄件晶體的一次及二次枝晶間距有何影響？對於特定鑄型條件的相同鑄件，鑄件內部的枝晶間距與其表面的有何區別？同一鑄件不同壁厚的部位呢？（12分）
答：增強鑄型對鑄件的冷卻能力，一次、二次枝晶間距均減小；鑄件表面較大，枝晶間距較小，而鑄件內部凝固總是晚於表面，由第二章可知，鑄件溫度場的溫度梯度g隨時間的延長而變小，凝固速度也相應減慢，即隨時間減小，所以內部枝晶間距較大；同理，同一鑄件薄壁處平均之間間距小於厚壁處。
材料成型原理複習題
第二章材料成形熱過程 1 與熱處理相比，焊接熱過程有哪些特點？答 1 焊接過程熱源集中，區域性加熱溫度高 2 焊接熱過程的瞬時性，加熱速度快，高溫停留時間短 3 熱源的運動性，加熱區域不斷變化，傳熱過程不穩定。2 影響焊接溫度場的因素有哪些？試舉例分別加以說明。熱源的性質 焊接工藝引數 被焊金屬的熱...
材料成型基礎複習題
複習題一 填空題 1 材料力學效能的主要指標有疲勞強度等 2 在靜載荷作用下，設計在工作中不允許產生明顯塑性變形的零件時，應使其承受的最 大應力小於若使零件在工作中不產生斷裂，應使其承受的最大應力小於 3 rel s 表示rr0.2 r0.2 表示其數值越大，材料抵抗能力越強。4 材料常用的塑性指標...
材料成型基礎複習題
一 名詞解釋 1 鑄造 將液態金屬澆注到與零件的形狀相適應的鑄型型腔中冷卻後獲得鑄件的方法。2 熱應力 在凝固冷卻過程中，不同部位由於不均衡的收縮而引起的應力。3 收縮 鑄件在液態 凝固態和固態的冷卻過程中所發生的體積縮小的現象，合金的收縮一般用體收縮率和線收縮率表示。4 金屬型鑄造 用重力澆注將熔...