河北工程大學(xué)材料成型理論基礎(chǔ)練習(xí)題第1章

1、第1章 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一、填空題1.液體原子的分布特征為 遠(yuǎn)程 無(wú)序、 近程 有序，即液態(tài)金屬原子團(tuán)的結(jié)構(gòu)更類似于 固體 。2.實(shí)際液態(tài)金屬內(nèi)部存在 能量 起伏、 結(jié)構(gòu) 起伏和 成分 起伏 。3偶分布函數(shù)g(r) 的物理意義是距某 參考粒子 r 處找到另一個(gè)粒子的 幾率 ，換言之，表示離開參考原子（處于坐標(biāo)原點(diǎn)r=0）距離為r 位置的數(shù)密度(r)對(duì)于平均數(shù)密度o（=N/V）的相對(duì)偏差。4下圖中偶分布函數(shù)g(r)，液體g(r)為 c 圖，晶態(tài)固體g(r)為 a 圖，氣體g(r)為 b 圖。 （a） （b） （c）5.物質(zhì)表面張力的大小與其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力大小成 正 比，界面張力的大小與界面

2、兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力大小成 反 比。衡量界面張力大小的標(biāo)志是潤(rùn)濕角的大小，潤(rùn)濕角越小，說(shuō)明界面能越 小 。6.界面張力的大小可以用潤(rùn)濕角來(lái)衡量，兩種物質(zhì)原子間的結(jié)合力 越大 ，就潤(rùn)濕，潤(rùn)濕角 越小 ；而兩種物質(zhì)原子間的結(jié)合力 越小 ，就不潤(rùn)濕，潤(rùn)濕角 越大 。7液體的原子之間結(jié)合力（或原子間結(jié)合能U） 越大 ，則內(nèi)摩擦阻力越大，粘度也就 越高 。液體粘度隨原子間結(jié)合能U按指數(shù)關(guān)系增加，即（公式）： 。8.粘度隨原子間距 增大 而降低，隨溫度T 升高 而下降，合金元素的加入若產(chǎn)生負(fù)的混合熱Hm 則會(huì)使合金液的粘度 上升 ，通常，表面活性元素使液體粘度 降低 。9.鋼液中的MnO，當(dāng)鋼液的溫度為155

3、0時(shí)，對(duì)于r=0.0001m的球形雜質(zhì)，其上浮速度是多少？ 0.0071m/s 10.影響液態(tài)金屬充型能力的因素可歸納為 金屬性質(zhì) 、 鑄型性質(zhì) 、 澆注條件 、 鑄件結(jié)構(gòu) 四個(gè)方面的因素。11.鑄件的澆注系統(tǒng)靜壓頭 H 越高 ，液態(tài)金屬密度1及比熱C1、合金的結(jié)晶潛熱H 越大 ，澆注溫度T澆、鑄型溫度T型 越高 ，充型能力越強(qiáng)。12.設(shè)凝固后期枝晶間液體相互隔絕，液膜兩側(cè)晶粒的拉應(yīng)力為1.5×103Mpa，液膜厚度為1.1×10-6mm，根據(jù)液膜理論計(jì)算產(chǎn)生熱裂的液態(tài)金屬臨界表面張力= 0.825 N/m。二、選擇題1、下面哪些因素的變化可以同時(shí)降低液體的粘度？ CA、提

4、高液體溫度、降低原子間距、加入產(chǎn)生負(fù)的混合熱的合金元素或加入表面活性元素；B、提高液體溫度、增大原子間距、加入產(chǎn)生正的混合熱的合金元素或加入非表面活性元素；C、提高液體溫度、增大原子間距、加入產(chǎn)生正的混合熱的合金元素或加入表面活性元素；D、降低液體溫度、增大原子間距、加入產(chǎn)生正的混合熱的合金元素或加入表面活性元素。2、關(guān)于表面張力，下面哪一種說(shuō)法的是正確的？ BA、通過(guò)降低液體溫度、向系統(tǒng)中加入削弱原子間結(jié)合力的組元可以提高表面張力。B、對(duì)晶體而言，若表面為密排晶面（低指數(shù)晶面），其表面能及表面張力比非密排晶面的小?；谏鲜鲈颍w為維持其最穩(wěn)定的狀態(tài)，其表面往往為低指數(shù)（密排）晶面。C、加

5、入自由電子數(shù)目多的溶質(zhì)元素，以及加入表面活性元素可以降低合金液的表面張力。D、S、O 及N 等元素均明顯降低鋼液及鐵液的表面張力，而加入Cr 作為合金元素則使鐵液表面張力上升。3、下面哪種說(shuō)法是錯(cuò)誤的？ DA、表面張力在大體積系統(tǒng)中顯示不出它的作用，但在微小體積系統(tǒng)會(huì)顯示很大的作用。B、液體及固體為微小凸面（曲率半徑r 為正）時(shí)，其內(nèi)部壓力大于外部壓力，即：p1p2。C、液態(tài)鋁合金中同時(shí)存在大小不同的氫氣泡，由表面張力產(chǎn)生的附加壓力分別為P1 與P2，則P2P1。當(dāng)兩氣泡匯集接觸時(shí)，小氣泡中的氣體將迅速充入大氣泡而合并。D、鑄造過(guò)程中金屬液若易侵入砂型毛細(xì)管則形成粘砂。毛細(xì)管直徑D 及上方金屬

6、液靜壓頭H 越大，越容易產(chǎn)生粘砂，而金屬液表面張力 越小，則產(chǎn)生粘砂的毛細(xì)管臨界直徑DC（與型砂的粗細(xì)有關(guān)）越大。4、下面哪一種說(shuō)法的是正確的？ CA、兩個(gè)熔點(diǎn)不同的高的物質(zhì)，熔點(diǎn)高的物質(zhì)其表面張力必定比熔點(diǎn)低的物質(zhì)高。B、當(dāng)溶質(zhì)的原子體積小于溶劑原子體積，作為合金元素加入則降低整個(gè)系統(tǒng)的能量；而當(dāng)溶質(zhì)的原子體積大于溶劑原子體積，作為合金元素加入則降低整個(gè)系統(tǒng)的能量。C、一定溫度下，d/dc0 時(shí)，元素濃度的增加將引起表面張力的降低，則單位面積上的吸附量0，為正吸附，此時(shí)為表面活性元素。D、奧氏體鋼熔體的表面張力隨Ni 的增加而下降。5、對(duì)于特定合金，分別采用砂型、金屬型、熔模鑄造不同的工藝方

7、法，鑄件可以鑄造出的最小壁厚從小到大的正確排列順序?yàn)椋?AA、熔模鑄造、砂型、金屬型；B、金屬型、砂型、熔模鑄造；C、砂型、金屬型、熔模鑄造；D、熔模鑄造、金屬型、砂型。6、下面哪一種說(shuō)法的是錯(cuò)誤的？ BA、純金屬、共晶和金屬間化合物成分的合金，在相同過(guò)熱度情況下，比具有寬凝固溫度區(qū)間的流動(dòng)性好。B、Al-Si 合金共晶成分為Si12.6%，因此，從合金的性質(zhì)而言，流動(dòng)性最好的成分是Si12.6%。C、根據(jù)結(jié)晶溫度范圍寬的合金的停止流動(dòng)機(jī)理，當(dāng)向前流動(dòng)的液態(tài)金屬的前端析出1520的固相量時(shí)，便結(jié)成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，流動(dòng)就會(huì)停止。D、盡管“充型能力”與合金的“流動(dòng)性”緊密相關(guān)，合金的“流動(dòng)性”與“

8、充型能力”是兩個(gè)不同的概念。7、下面哪一種說(shuō)法的是錯(cuò)誤的？ DA、鑄型的蓄熱系數(shù)b2 越大，鑄型的激冷能力就越強(qiáng)，充型能力下降。反之，鑄型的b2 小，則充型能力提高。B、澆注溫度越高、充型壓頭越大，則液態(tài)金屬的充型能力越好。而鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、厚薄過(guò)渡面多，則型腔結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)阻力越大，液態(tài)金屬的充型能力越差。C、金屬型的蓄熱系數(shù)b2 是砂型的十倍或數(shù)十倍以上，為了使金屬型澆口和冒口中的金屬液緩慢冷卻，可以在涂料中加入b2 很小的石棉粉。D、某一牌號(hào)的合金鑄件出現(xiàn)“澆不足”缺陷而報(bào)廢，因此應(yīng)調(diào)整成分來(lái)縮小結(jié)晶溫度范圍，以提高其流動(dòng)性。8、關(guān)于液態(tài)金屬流動(dòng)性，下面哪一種說(shuō)法的是錯(cuò)誤的？ AA、在

9、相同的過(guò)熱度情況下，成分范圍C2.0%-4.3%的Fe-C 合金流動(dòng)性隨含C 量的增加而變差。B、特定成分的合金流動(dòng)性隨過(guò)熱度增大而變好。C、通常，在相同的條件下（相同鑄型性質(zhì)、澆注系統(tǒng)、澆注過(guò)熱度等）澆注各種合金的流動(dòng)性試樣，以試樣的長(zhǎng)度表示該合金的流動(dòng)性，并以所測(cè)得的合金流動(dòng)性表示合金的充型能力。D、可以認(rèn)為，合金的流動(dòng)性是在確定條件下的充型能力。對(duì)于同一種合金，可以用流動(dòng)性試樣研究各鑄造工藝因素對(duì)其充型能力的影響。三、簡(jiǎn)答題1、液態(tài)合金的流動(dòng)性和充型能力有何異同？如何提高液態(tài)金屬的充型能力？ 答：液態(tài)金屬的流動(dòng)性和充型能力都是影響成形產(chǎn)品質(zhì)量的因素；不同點(diǎn)：流動(dòng)性是確定條件下的充型能力，

10、它是液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力，由液態(tài)合金的成分、溫度、雜質(zhì)含量決定，與外界因素?zé)o關(guān)。而充型能力首先取決于流動(dòng)性，同時(shí)又與鑄件結(jié)構(gòu)、澆注條件及鑄型等條件有關(guān)。提高液態(tài)金屬的充型能力的措施：（1）金屬性質(zhì)方面：改善合金成分；結(jié)晶潛熱L要大；比熱、密度大，導(dǎo)熱率小;粘度、表面張力小。（2）鑄型性質(zhì)方面：蓄熱系數(shù)小；適當(dāng)提高鑄型溫度；提高透氣性。（3）澆注條件方面：提高澆注溫度；提高澆注壓力。（4）鑄件結(jié)構(gòu)方面：在保證質(zhì)量的前提下盡可能減小鑄件厚度；降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度。2、 某飛機(jī)制造廠的一牌號(hào)Al-Mg 合金（成分確定）機(jī)翼因鑄造常出現(xiàn)“澆不足”缺陷而報(bào)廢，如果你是該廠工程師，請(qǐng)問(wèn)可采取哪些工藝措施來(lái)提高成品率？ 答：機(jī)翼鑄造常出現(xiàn)“澆不足”缺陷可能是由金屬液的充型能力不足造成的，可采取以下工藝提高成品率：（1）使用小蓄熱系數(shù)的鑄型來(lái)提高金屬液的充型能力；采用預(yù)熱鑄型，減小金屬與鑄型的溫差，提高金屬液充型能力。（2）提高澆注溫度，加大充型壓頭，可以提高金屬液的充型能力。（3）改善澆注系統(tǒng)，提高金屬液的充型