材料成型原理问答及名词解释.doc

完整word版)材料成型原理问答及名词解释
1、凝固原则分为同时凝固和顺序凝固两种。
2、定向凝固技术中的最重要的两个工艺参数分别为温度梯度和抽拉速度。
3、从原子尺度看，合金固-液界面的微观结构可分为两大类，即粗糙界面和光滑界面。
4、铸件中的气孔分为析出性和反应性气孔。
5、通过激冷法和深过冷两种途径可实现合金的快速凝固。
6、铸件内部柱状晶区的范围取决于稳定凝固壳层和内部等轴晶区的出现。
1．液态金属本身的流动能力主要由液态金属的成分、温度和杂质含量等决定。
2．液态金属或合金凝固的驱动力由过冷度提供。
3．晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度，当温度梯度为正时，晶体的宏观生长方式为平面长大方式，当温度梯度为负时，晶体的宏观生长方式为树枝晶长大方式。
5．液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。
6．液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为热过冷。
7．铸件宏观凝固组织一般包括表层细晶粒区、中间柱状晶区和内部等轴晶区三个不同形态的晶区。
8．内应力按其产生的原因可分为热应力、相变应力和机械应力三种。
9．铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个收缩阶段。
10．铸件中的成分偏析按范围大小可分为微观偏析和宏观偏析二大类。
2．晶体结晶时，有时会以枝晶生长方式进行，此时固液界面前液体中的温度梯度为负。
3．灰铸铁凝固时，其收缩量远小于白口铁或钢，其原因在于碳的石墨化膨胀作用。
4.孕育和变质处理是控制金属（或合金）铸态组织的主要方法，两者的主要区别在于孕育主要影响生核过程，而变质则主要改变晶体生长方式。
5．液态金属成形过程中在固相线附近产生的裂纹称为热裂纹，而在室温附近产生的裂纹称为冷裂纹。
9．铸件凝固方式有逐层凝固、体积凝固、中间凝固，其中逐层凝固方式容易产生集中性缩孔，一般采用同时凝固原则可以消除；体积凝固方式易产生分散性缩松，采用顺序凝固原则可以消除此缺陷。
10．金属塑性加工就是在外力作用下使金属产生塑性变形加工方法。
11．塑性反映了材料产生塑性变形的能力，可以用最大变形程度来表示。
12．塑性变形时，由于外力所作的功转化为热能，从而使物体的温度升高的现象称为温度效应。
13．在完全不产生回复和再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷变形。
14．多晶体塑性变形时，除了晶内的滑移和产生，还包括晶界的滑动和转动。
15．单位面积上的内力称为应力。
16．物体在变形时，如果只在一个平面内产生变形，在这个平面称为塑性流平面。
17．细晶超塑性时要求其组织超细化、等轴化和稳定化。
1、凝固区域的补缩边界：凝固区域中固相占优势的固液部分中两个带的边界叫补缩边界
2、液固相变驱动力：液相和固相两相自由能之差称为相变驱动力
3、热应力：铸件在凝固和其后的冷却过程中，由于各部分冷却速度不同，造成同一时刻收缩量的不一致，导致内部彼此制约而产生的应力
4、成分过冷：由溶质再分配导致界面前方熔体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷度称为成分过冷
5．晶体择优生长：在树枝晶生长过程中，那些与热流方向相平行的枝晶较之取向不利的相邻枝晶会生长得更为迅速，其优先向内伸展并抑制相邻枝晶的生长，这种相互竞争淘汰的晶体生长过程称为晶体的择优生长。
6．定向凝固原则：定向凝固原则是采取各种措施，保证铸件结构上各部分按距离冒口的距离由远及近，朝冒口方向凝固，冒口本身最后凝固。
7．灰铸铁的“自补缩能力” ：灰铸铁共晶团中的片状石墨，与枝晶间的共晶液体直接接触，片状石墨长大时产生的体积膨胀大部分作用在所接触的晶间液体上，迫使液体通过枝晶间通道去充填奥氏体枝晶间由于液态收缩和凝固收缩所产生的小孔洞，从而大大降低了灰铸铁产生缩松的严重程度。
8．偏析：一般情况下，铸件凝固后，从微观晶粒内部到宏观上各部位，化学成分都是不均匀的，这种现象称为偏析。
9．点的应力状态：是受力物体内一点应力的完整描述，是用过受力物体内一点互相正交的三个微分面上的九个应力分量来表示该点的应力，由于切应力互等，故一点的应力状态取决于六个独立的应力分量。
10．加工硬化：金属的变形抗力随着塑性变形程度增加而增加的现象。
11．静态再结晶：当变形金属加热到较高温度时，将形成一些位错密度很低的新晶粒，这些晶粒不断增加和扩大，逐渐取代已变形的高位错密度的晶粒。这一过程称为静态再结晶。
12．过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度的差，称为过冷度。
13．液态成形：将液态金属浇入铸型后，凝固后获得一定形状和性能的铸件或铸锭的加工法。
14．复合材料：有两种或两种以上物理和化学性质不同的物质复合组成的一种多相固体。
15．定向凝固；定向凝固是使金属或合金在熔体中定向生长晶体的一种工艺方法。
16．溶质再分配系数：凝固过程中固－液界面固相侧溶质质量分数与液相中溶质质量分数之比，称为溶质再分配系数。
（9）解释枝晶缩颈现象产生的原因及其对晶粒游离作用的影响？
由于在枝晶的根部，富集的溶质最不易排出，使该部位偏析程度最为严重，生长受到强烈抑制；同时，远离根部的其他部位则由于界面前方的溶质易于通过扩散和对流而均化，因此面临较大的过冷，其生长速度要快得多。故在晶体生长过程中将产生根部缩颈现象，生成头大根小的枝晶。在液态金属的机械冲刷和温度波动的作用下，熔点最低而又最脆弱的缩颈极易断开，晶粒自型壁或枝晶干脱落，使枝晶破碎，然后在低温下各自生长成为新的游离晶。
（11）简述提高金属塑性的主要途径。
提高材料的成分和组织的均匀性；合理选择变形温度和变形速度；选择三向受压较强的变形方式；减少变形的不均匀性。
（1）影响液态金属凝固过程的因素有哪些？
影响液态金属凝固的过程的主要因素是化学成分；冷却速率是影响凝固过程的主要工艺因素；液态合金的结构和性质等对液态金属的凝固也具有重要影响。
（2）热过冷与成分过冷有什么本质区别？
热过冷完全由热扩散控制。成分过冷由固－液界前方溶质的再分配引起的，成分过冷不仅受热扩散控制，更受溶质扩散控制。
（3）简述铸件（锭）典型宏观凝固组织的三个晶区
表面细晶粒区是紧靠型壁的激冷组织，由无规则排列的细小等轴晶组成；中间柱状晶区由垂直于型壁彼此平行排列的柱状晶粒组成；内部等轴晶区由各向同性的等轴晶组成。
（4）对于厚大金属型钢锭如何获得细等轴晶组织？
降低浇注温度，有利于游离晶粒的残存和产生较多的游离晶粒；对金属液处理，向液态金属中添加生核剂，强化非均质形核；浇注系统的设计要考虑到低温快速浇注，使游离晶不重熔；引起铸型内液体流动，游离晶增多，获得等轴晶。
（5）简述铸锭典型宏观凝固组织的三个晶区及其组成
表面细晶粒区是紧靠型壁的激冷组织，由无规则排列的细小等轴晶组成；中间柱状晶区由垂直于型壁彼此平行排列的柱状晶粒组成；内部等轴晶区由各向同性的等轴晶组成。
（6）产生成分过冷必须具备哪两个条件？
第一是固－液界面前沿溶质的富集而引起成分再分配；第二是固－液界面前方液相的实际温度分布，或温度分布梯度GL必须达到一定的值。
（7）厚大铸件（在干砂型中浇注）欲获得细等轴晶组织，应采取哪些措施？
降低浇注温度，有利于游离晶粒的残存和产生较多的游离晶粒；对金属液处理，向液态金属中添加生核剂，强化非均质形核；浇注系统的设计要考虑到低温快速浇注，使游离晶不重熔；引起铸型内液体流动，游离晶增多，获得等轴晶。
（8）什么是缩孔和缩松？请分别简述这两种铸造缺陷产生的条件和基本原因？
铸造合金在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩的产生，往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞，称为缩孔；其中尺寸细小而且分散的孔洞称为分散性缩孔，简称缩松。
缩孔产生的条件是：铸件由表及里逐层凝固；其产生的基本原因是：合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。
缩松产生的条件是：合金的结晶温度范围较宽，倾向于体积凝固。其产生的基本原因是：合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。
（10）多晶体的塑性变形有哪些方式？
多晶体的塑性变形有晶内变形和晶间变形两种。晶内变形的主要方式是滑移和孪生；晶间变形主要表现为晶粒之间的相互作用和转动。
（12）铸件凝固过程产生集中缩孔的基本原因是什么？为什么灰铸铁具有“自补缩能力”？
液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，若液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充,往往在铸件最后凝固的地方出现孔洞。灰铸铁共晶团中的片状石墨，与枝晶间的共晶液体直接接触，片状石墨长大时产生的体积膨胀大部分作用在所接触的晶间液体上，迫使液体通过枝晶间通道去充填奥氏体枝晶间由于液态收缩和凝固收缩所产生的小孔洞，从而大大降低了灰铸铁产生缩松的严重程度。