北京科技大学液态成形理论与工艺复习题讲解.docx

作业11、哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？以下现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏：（1）物质熔化时体积变化、熵变（及焓变）一般均不大。［注意：简答题此部分可略：如金属熔化时典型的体积变化△Vm／V（多为增大）为3～5％左右，表明液体原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。］（2）金属熔化潜热比其汽化潜热小得多（1／15～1／30），表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。2、实际液态金属的结构是怎样的？实际液态金属和合金由大量时聚时散、此起彼伏游动着的原子集团、空穴所组成，同时也含有各种固态、液态或气态杂质或化合物，而且还表现出能量、结构及浓度三种起伏特征，其结构十分复杂。1.过冷度对液固态转变单位体积自由能变化的作用，对均质形核临界形核半径、临界形核功、形核速率有何影响；PPT20之前2.试推导均质形核临界晶核半径;PPT16 173.试推导液固相转变单位体积自由能变化:PPT124.影响异质形核的因素：形核温度T：合金成分一定，过冷度大于某一值时，T↓，形核速率υ↑。形核时间：满足形核条件时，形核时间↑，形成晶核的数量n↑。形核基底的数量：其他条件一定时，形核基底数量↑，形成晶核的数量n↑接触角θ：接触角θ↓，形核速率υ↑。形核基底的形状：形核基底界面为凹面时，临界晶核体积最小，形核功也最小，最易形核。5.促进形核、抑制形核的措施及其应用举例促进形核：增大冷却速率；T；晶粒细化剂，异质形核；机械、超声振动，电磁搅拌，枝晶破碎。抑制形核：快冷，非晶；去除固相质点；悬浮熔炼或熔融玻璃隔离，避免坩埚表面成为异质形核的基体。6.粗糙界面与光滑界面的生长方式粗糙界面（金属）：连续长大光滑界面（非金属、亚金属）：侧面长大（二维晶核台阶、晶体缺陷台阶）连续生长：粗糙面的界面结构，有许多位置可供原子着落，液相扩散来的原子很容易被接纳并与晶体连接起来，且在生长过程中仍可维持粗糙界面结构。只要原子供应不成问题，就可以不断地进行“连续生长”。侧面生长：光滑面的界面结构，单个原子与晶面的结合较弱，容易跑走，因此，只有依靠在界面上出现台阶，然后从液相扩散来的原子沉积在台阶边缘，依靠台阶向侧面生长，故称为“侧面生长”。作业2（少很多看PPT）3、随着凝固速度的增加，定向凝固组织的变化规律极低速凝固→平面状；凝固速率增大→平界面失稳而形成胞晶；当生长速率达到一定值时→胞晶向枝晶转变；进一步增大生长速率→枝晶生长转变为更细的胞晶；在极高速下生长→平面凝固的界面4、二次枝晶臂的间距与局部凝固时间的关系λ2=A2tf:局部凝固时间；当合金成分一定时，A2为常数tf=△To：合金凝固温度间隔一次枝晶：λ1=A1GT-1/2R-1/4λ1:一次枝晶间距；A1：常数；GT：温度梯度；R：凝固速度5、什么叫溶质分配因数，平衡、近平衡、非平衡溶质分配因素的凝固条件有何特点溶质分配因数k：凝固过程固相溶质质量分数CS与液相溶质质量分数CL之比。k ＝CS／CL平衡凝固：极缓慢结晶条件下，充分进行固液界面附近的溶质迁移、固液相内部的溶质扩散。平衡凝固：在凝固的每个阶段，固、液两相中的成分均能及时、充分扩散均匀，液、固相溶质成分完全达到平衡状态图对应温度的平衡成分。近平衡凝固：凝固速率稍快时，固液界面附近的溶质迁移达到平衡；固液相内部的溶质扩散不能充分进行。非平衡凝固：凝固速率进一步加快，固液相内部的溶质扩散不能充分进行；固液界面附近的溶质迁移偏离平衡。作业33、名词解释：能量起伏、结构起伏、浓度起伏、粘度、运动粘度、雷诺数、层流、紊流、表面张力和表面能。1.能量起伏：液态金属中的原子热运动强烈，原子所具有的能量各不相同，且瞬息万变，这种原子间能量的不均匀性，称为能量起伏2.结构起伏: 由于液态原子处于能量起伏之中，原子团是时聚时散，时大时小，此起彼伏的，称为结构起伏3.浓度起伏: 对于多元素液态金属而言，同一种元素在不同原子团中的分布量不同，也随着原子的热运动瞬息万变，这种现象称为成分起伏4.粘度: 流体在层流流动状态下，流体中的所有液层按平行方向运动。在层界面上的质点相对另一层界面上的质点作相对运动时，会产生摩擦阻力。当相距1cm的两个平行液层间产生1cm/s的相对速度时，在界面1cm2面积上产生的摩擦力，称为粘滞系数或粘度5.运动粘度:液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，数值等于γ=η/ρ。6.表面张力:产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。与表面能大小、单位一致，从不同角度描述同一现象。7.表面能:表面自由能（简称表面能）为产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。8.雷诺数: 流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无因次量。9.层流：流体流动