材料加工原理部分习题.PDF

《材料加工》 原理部分习题 第一章 绪论 第二章 液态金属及其加工 1. 己知 700 ℃时 Al 液的表面张力为860 ×10−3 N ⋅m −1 ，求 Al 液中形成r 1μm 和 r 0.1μm 的球形气泡各需要多大的附加压力∆P ？ 2. 已知钢液温度为 1550℃，η 0.0049Ns/m 2 ，ρ 7500kg / m 3 ，MnO 夹杂的密度 l ρMnO 5400kg / m3 。若MnO 夹杂为球形，半径为0.1mm，求它在钢液中的上浮速度？ 3. 金属元素 Fe 的结晶潜热∆H 6611J/mol ，熔点 T = 18llK ，固／液界面张力 m m σ 2.04 ×10−5 J / cm2 ，临界过冷度∆T ∗ 276 ℃，试求，临界形核半径r ∗ ？假如 sl Fe 的原子体积为1.02 ×10−23 cm3 ，求临界晶核所含的原子数？ 4. 常用金属如Al、Zn、Cu、Fe、Ni 等，从液态凝固结晶和从气体凝结结晶时的界面结构 与晶体形态会有什么不同？ 5. 用简单的示意图表示一个孪晶凹角是怎样加速液/固界面生长速度的？ 6. 石墨的层状晶体结构使得它易形成旋转孪晶。旋转孪晶是石墨层状晶体的上下层之间旋 转一定角度而形成的。旋转之后石墨晶体的上下层之间应保持有好的共格对应关系以减 少界面能，问石墨晶体旋转孪晶的旋转角可能有哪些？ 第三章 材料加工中的流动与传热 1. 以实例分析流体在运动过程中产生吸气现象的条件。 2. 在铸型的浇注过程中，铸型与液态金属界面上的温度分布是否均匀？其程度与哪些因素 有关？ 3. 对凝固潜热的处理有哪些方法？如何合理的选用？ 4. 用平方根定律计算凝固时间，其误差对半径相同的球体和圆柱体来说，何者为大？对大 铸件和小铸件来说何者为大？对熔点高者和熔点低者和者为大？ 5. 在热处理的数值计算中，热物性参数如何确定？为何特别强调表面传热系数的作用？如 何选择和确定表面传热系数？ 6. 焊接热过程的复杂性体现在哪些方面？ 7. 焊接热源有哪几种模型？焊接传热的模型有哪几种？ 8. 热源的有效功率q 4200W ，焊速υ 0.1cm/ s ，在厚大件上进行表面堆焊，试求准 稳态时 A 点（x =-2.0cm，y＝0.5cm，z＝0.3cm）的温度。（低碳钢的热物性参数： a 0.1cm2 / s ，λ 0.42W /(cm ⋅℃）） 第四章 金属的凝固加工 1. Ge-0.001％ Ga 合金定向凝固，设 Ga 在合金液体中的扩散系数D 5 ×10−5 cm / s ， L 平衡分配系数 k 0.1 ，液相线斜率 mL 4K / %Ga ，界面推进速度 R 8 ×10−3 cm / s 。试问：（1）若采取强制对流，边界层厚度δ 0.005cm ，当凝固 到50％时所形成的固相成分为多少？（2）若完全没有对流，当合金凝固到50％时，为 了保持平界面前沿，液相内的温度梯度应符合什么条件？ 2. Al-l％Cu 合金，共晶成分CE 33% ，Cu 在Al 中的最大固溶度CSM 5.65% ，Al 的 熔点T 660 ℃，共晶温度T 548 ℃，假设平衡分配系数k 和液相线斜率m 均为 m E L 常数。该合金定向凝固时，Cu 在合金液体中的扩散系数DL