材料成型原理(上)考试重点复习题
材料成形原理重难点复习题
簇周围是一些
的原子。由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中 出
去，同时又会有另一些原子 到该团簇中，此起彼伏，不断发生着这样的涨落过程，似乎原子
团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及其内部原子数量都随 和 发生着改变，这种现
象称为结构起伏。
7、在特定的温度下，虽然“能量起伏”和“结构起伏”的存在，但对于某一特定的液体，其团簇
细有关）越大。 4、下面哪一种说法的是正确的？ A、两个熔点不同的高的物质，熔点高的物质其表面张力必定比熔点低的物质高。 B、当溶质的原子体积小于溶剂原子体积，作为合金元素加入则降低整个系统的能量；而当溶质 的原子体积大于溶剂原子体积，作为合金元素加入则降低整个系统的能量。 C、一定温度下，dσ/dc＜0 时，元素浓度的增加将引起表面张力的降低，则单位面积上的吸附量 Γ ＞0，为正吸附，此时为表面活性元素。 D、奥氏体钢熔体的表面张力随 Ni 的增加而下降。
第一章
一、填空题
练习一
1、液体的表观特征有：
（1）类似于 体，液体最显著的性质是具有 性，即不能够象固体那样承受剪切应力；
（2）类似于 体，液体可完全占据容器的空间并取得容器 的形状；
（3）类似于固体，液体具有 表面；
（4）类似于固体，液体可压缩性很 。
2、按液体结构和内部作用力分类，液体可分为原子液体、分子液体及离子液体三类。其中，液态 金属属于 液体，各种简单及复杂的熔盐属于 液体。
，界面能越小，界面张力就越小。两相间的界面张力的溶质元素，由于造成合金表面双电层的电荷密度大，从而造成对表面压力大，
而使整个系统的表面张力
。
9.
二、选择题
1、下面哪些因素的变化可以同时降低液体的粘度？ A、提高液体温度、降低原子间距、加入产生负的混合热的 合 金 元 素 或 加入表面活性元素； B、提高液体温度、增大原子间距、加入产生正的混合热的 合 金 元 素 或 加入非表面活性元素； C、提高液体温度、增大原子间距、加入产生正的混合热的 合 金 元 素 或 加入表面活性元素； D、降低液体温度、增大原子间距、加入产生正的混合热的 合 金 元 素 或 加入表面活性元素。
材料成型原理考试卷
材料成型原理考试复习1.名词解释：①加工硬化:随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降②热变形:金属在再结晶温度以上的塑性变形。
热变形时加工硬化与再结晶过程同时存在，而加工硬化又几乎同时被再结晶消除。
③宏观偏析:铸件中各宏观区域化学成分不均匀的现象。
包括正常偏析、反常偏析和比重偏析。
宏观偏析造成铸件组织和性能的不均匀性④机械应力：物体由于外因而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。
⑤钎焊：用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法⑥均质（自发）形核：在均匀的液相中，靠自身的结构起伏和能量起伏形成新相核心的过程。
2.填空题①金属的铸造性能决定于金属的塑性和变形抗力②金属在加热时可能产生的缺陷有氧化、脱碳、过热、过烧、裂纹③按照气体的来源，铸件中的气孔主要分为析出性、侵入性、反应性三种。
④手工电弧焊时，焊条中焊芯的作用是作填充材料和导电⑤影响合金流动性的内因是金属成分外因有温度和杂质含量⑥铸造合金在凝固过程的收缩分液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段，其中液态收缩、凝固收缩是产生缩孔和缩松最主要的原因，而固态收缩是产生变形和裂纹的根本原因⑦冲裁时板料分离过程分为弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。
⑧铸件的凝固方式按凝固范围大小来划分的，有层状凝固、中间状凝固、体积凝固三种凝固方式。
纯金属和共晶成分易按层状方式凝固，宽结晶温度的合金易按体积方式凝固。
3.判断题①过冷度的大小取决于冷却速度和金属本性(T)②增加铸件的冷却速度加重了铸件的密度偏析 (F)③液态合金的充型能力即是合金的流动性 (F)④增加焊接结构的刚性可以减少焊接应力 (F)⑤对于铁碳合金，当温度一定时，随着含碳量的增加过热量也增加，粘度下降。
材料成型复习题(复习资料)
材料成型复习题(答案)一、1落料和冲孔：落料和冲孔又称冲裁，是使坯料按封闭轮廓分离。
落料是被分离的部分为所需要的工件，而留下的周边是废料；冲孔则相反。
2 焊接：将分离的金属用局部加热或加压，或两者兼而使用等手段，借助于金属内部原子的结合和扩散作用牢固的连接起来，形成永久性接头的过程。
3顺序凝固：是采用各种措施保证铸件结构各部分，从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒口的部分最先凝固，在向冒口方向顺序凝固，使缩孔移至冒口中，切除冒口即可获得合格零件的铸造工艺同时凝固：是指采取一些工艺措施，使铸件个部分温差很小，几乎同时进行凝固获得合格零件的铸造工艺4．缩孔、缩松液态金属在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞，这种孔洞称为缩孔，而细小而分散的孔洞称为分散性缩孔，简称缩松。
5.直流正接：将焊件接电焊机的正极，焊条接其负极；用于较厚或高熔点金属的焊接。
直流反接：将焊件接电焊机的负极，焊条接其正极；用于轻薄或低熔点金属的焊接。
6 自由锻造：利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件的成形过程。
模型锻造：它包括模锻和镦锻，它是将加热或不加热的坯料置于锻模模膛内，然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的锻造成型过程。
7.钎焊：利用熔点比钎焊金属低的钎料作填充金属，适当加热后，钎料熔化将处于固态的焊件连接起来的一种方法。
8.金属焊接性：金属在一定条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性。
9，粉末冶金：是用金属粉末做原料，经压制后烧结而制造各种零件和产品的方法。
二、1、铸件中可能存在的气孔有侵入气孔、析出气孔、反应气孔三种。
2、金属粉末的基本性能包括成分、粒径分布、颗粒形状和大小以及技术特征等。
3、砂型铸造常用的机器造型方法有震实造型、微震实造型、高压造型、抛砂造型等。
材料成型复习题
材料成型复习题一、名词解释1、缩孔、缩松2、顺序凝结和同时凝结3、宏观偏析、微观偏析4、流动性、充型能力5、民主自由膨胀、中断膨胀二、填空题1、现代制造过程分类一般分为，，。
2、一般用来表征液态金属的充型能力，用来表征液态金属的流动性。
3、影响液态金属充型能力的因素有、、、四个方面。
4、影响铸造合金收缩的因素有、、、。
5、铸成缩孔构成的基本条件就是，缩松构成的基本条件就是。
6、铸件实际收缩过程中受到的阻力分为、、三种。
7、铸成形变按构成原因相同分成，，三种形变。
8、铸件中往往存在各种气体，其中主要是，其次是和。
9、铸件中可能存在的气孔有、、三种。
10、按照熔炉的特点，铸成合金的选矿可以分成、、、等。
11、通常砂型铸成技术的浇筑系统结构主要由，，，共同组成。
12、砂型铸成常用的机器造型方法存有、、、等。
13、铸成生产中常用的机器制芯方法存有、、、。
14、常用的特种铸成方法存有、、、等。
三、简答题1、影响液态金属充型能力的因素有哪些？2、简述砂型铸造和特种铸造的技术特点。
3、详述铸件上冒口的促进作用和冒口设计必须满足用户的基本原则。
4、铸成成形的浇筑系统由哪几部分共同组成，其功能就是什么？5、选矿铸成合金应当满足用户的主要建议存有哪些？6、先行比较灰铸铁、铸成碳钢和铸成铝合金的铸成性能特点，哪种金属的铸成性能不好？哪种金属的铸成性能高？为什么？四、分析题1、论述金属的铸造性能。
金属的铸造性能不好会伴生哪些铸造缺陷？2、试分析图所示铸造应力框：(1)铸成形变侧边凝结过程属民主自由膨胀还是中断膨胀?(2)铸成形变侧边在凝结过程中将构成哪几类铸成形变?(3)在凝固开始和凝固结束时铸造应力框中1、2部位应力属什么性质(拉应力、压应力)?(4）铸成形变侧边加热至常温时，在1部位的c点将其锯断，ab两点间的距离l将如何变化（变小短、变长、维持不变）？3、先行分析如下图右图铸件：(1)哪些是自由收缩，哪些是受阻收缩?(2)受阻收缩的铸件形成哪一类铸造应力?(3)各部分应力属什么性质(拉应力、压应力)?一、名词解释：1、金属塑性变形2、自由锻、模锻、胎模锻3、落料、冲孔4、板料分离和成形5、金属的可锻性二、填空1、金属塑性成形的基本条件为、。
材料成型原理（上）考试重点复习题2
材料成型原理（上）考试重点复习题2（第⼀章）班级：姓名：学号成绩：座位：第排，左起第座1、偶分布函数g(r)物理意义是距某⼀参考粒⼦r 处找到另⼀个粒⼦的⼏率，换⾔之，表⽰离开参考原⼦（处于坐标原点r=0）距离为r 位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo （= N/V ）的相对偏差。
2、描述液态结构的“综合模型”指出，液态⾦属中处于热运动的不同原⼦的能量有⾼有低，同⼀原⼦的能量也在随时间不停地变化，时⾼时低。
这种现象称为能量起伏。
3、对于实际⾦属及合⾦的液态结构，还需考虑不同原⼦的分布情况。
由于同种元素及不同元素之间的原⼦间结合⼒存在差别，结合⼒较强的原⼦容易聚集在⼀起，把别的原于排挤到别处，表现为游动原⼦团簇之间存在着成分差异。
这种局域成分的不均匀性随原⼦热运动在不时发⽣着变化，这⼀现象称为浓度起伏。
4、粘度随原⼦间距δ增⼤⽽降低，随温度T 上升⽽下降，合⾦元素的加⼊若产⽣负的混合热H m ，则会使合⾦液的粘度上升，通常，表⾯活性元素使液体粘度降低。
5、两相质点间结合⼒越⼤，界⾯能越⼩，界⾯张⼒就越⼩。
两相间的界⾯张⼒越⼤，则润湿⾓越⼤，表⽰两相间润湿性越差。
6、液态⾦属的“充型能⼒”既取决于⾦属本⾝的流动性，也取决于铸型性质、浇注条件、铸件结构等外界因素，是各种因素的综合反映。
流动性与充型能⼒的关系可理解为前者是后者的内因。
7、作⽤于液体表⾯的切应⼒τ⼤⼩与垂直于该平⾯法线⽅向上的速度梯度的⽐例系数，以η表⽰，通常称为动⼒学粘度。
要产⽣相同的速度梯度dV X /dy ，液体内摩擦阻⼒越⼤，则η越⼤，所需外加剪切应⼒也越⼤。
粘度η的常⽤单位为 Pa ·s 或mPa ·s 。
8、铸型的C 2、ρ2、λ2越⼤，即蓄热系数b 2（2222ρλC b =）越⼤，铸型的激冷能⼒就越强，，⼜增⼤T ，所以f max 减⼩；同时固液阶段时间延长，所以钢铁材料中S 、O ⾼则热裂纹容易形成。
材料成形原理复习题
材料成形原理复习题1．粘度。
影响粘度大小的因素？粘度对材料成形过程的影响？1)粘度：是液体在层流情况下，各液层间的磨擦阻力。
其实质是原子间的结合力。
2)粘度大小由液态金属结构决定与温度、压力、杂质有关：(1)粘度与原子离位激活能U成正比，与相邻原子平衡位置的平均距离的三次方成反比。
(2)温度：温度不高时，粘度与温度成反比；当温度很高时，粘度与温度成正比。
(3)化学成份：杂质的数量、形状和分布影响粘度；合金元素不同，粘度也不同，接近共晶成份，粘度降低。
(4)材料成形过程中的液态金属普通要进行各种冶金处理，如孕育、变质、净化处理等对粘度有显著影响。
3)粘度对材料成形过程的影响(1)对液态金属净化(气体、杂质排出)的影响。
(2)对液态合金流动阻力与充型的影响，粘度大，流动阻力也大。
(3)对凝固过程中液态合金对流的影响，粘度越大，对流强度G越小。
2．表面张力。
影响表面张力的因素？表面张力对材料成形过程及部件质量的影响？1)表面张力：是金属液表面质点因受周围质点对其作用力不平衡，在表面液膜单位长度上所受的紧绷力或者单位表面积上的能量。
其实质是质点间的作用力。
2)影响表面张力的因素(1)熔点：熔沸点高，表面张力往往越大。
(2)温度：温度上升，表面张力下降，如Al、Mg、Zn等，但Cu、Fe相反。
(3)溶质元素(杂质)：正吸附的表面活性物质表面张力下降(金属液表面)；负吸附的表面非活性物质表面张力上升(金属液内部)。
(4)流体性质：不同的流体，表面张力不同。
3)表面张力影响液态成形整个过程，晶体成核及长大、机械粘砂、缩松、热裂、夹杂及气泡等铸造缺陷都与表面张力关系密切。
3．液态金属的流动性。
影响液态金属的流动性的因素？液态金属的流动性对铸件质量的影响？1)液态金属的流动性是指液态金属本身的流动能力。
2)影响液态金属的流动性的因素有：液态金属的成份、温度、杂质含量及物理性质有关，与外界因素无关。
3)好的流动性利于缺陷的防止：(1)补缩(2)防裂(3)充型(4)气体与杂质易上浮。
材料成型试题及答案
材料成型试题及答案 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】材料成型复习题（样卷）一、名词解释1落料和冲孔：落料和冲孔又称冲裁，是使坯料按封闭轮廓分离。
落料是被分离的部分为所需要的工件，而留下的周边是废料；冲孔则相反。
2 焊接：将分离的金属用局部加热或加压，或两者兼而使用等手段，借助于金属内部原子的结合和扩散作用牢固的连接起来，形成永久性接头的过程。
3顺序凝固：是采用各种措施保证铸件结构各部分，从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒口的部分最先凝固，在向冒口方向顺序凝固，使缩孔移至冒口中，切除冒口即可获得合格零件的铸造工艺同时凝固：是指采取一些工艺措施，使铸件个部分温差很小，几乎同时进行凝固获得合格零件的铸造工艺。
4．缩孔、缩松：液态金属在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞，这种孔洞称为缩孔，而细小而分散的孔洞称为分散性缩孔，简称缩松。
5.直流正接：将焊件接电焊机的正极，焊条接其负极；用于较厚或高熔点金属的焊接。
6 自由锻造：利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件的成形过程。
7模型锻造：它包括模锻和镦锻，它是将加热或不加热的坯料置于锻模模膛内，然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的锻造成型过程。
8.金属焊接性：金属在一定条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性。
9，粉末冶金：是用金属粉末做原料，经压制后烧结而制造各种零件和产品的方法。
10钎焊：利用熔点比钎焊金属低的钎料作填充金属，适当加热后，钎料熔化将处于固态的焊件连接起来的一种方法。
11直流反接：将焊件接电焊机的负极，焊条接其正极；用于轻薄或低熔点金属的焊接。
二、判断题（全是正确的说法）1、铸件中可能存在的气孔有侵入气孔、析出气孔、反应气孔三种。
材料成形原理重点及答案
一、名词解释1 表面张力—表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的张力。
表面张力是由于物体在表面上的质点受力不均匀所致。
2 粘度－表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的张力。
或作用于液体表面的应力τ大小及垂直于该平面方向上的速度梯度dvx/dvy的比例系数。
3 表面自由能(表面能)－为产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。
4 液态金属的充型能力－液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属充填铸型的能力。
5 液态金属的流动性－是液态金属的工艺性能之一，及金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。
6 铸型的蓄热系数－表示铸型从液态金属吸取并储存在本身中热量的能力。
7 不稳定温度场－温度场不仅在空间上变化，并且也随时间变化的温度场稳定温度场－不随时间而变的温度场（即温度只是坐标的函数）：8 温度梯度—是指温度随距离的变化率。
或沿等温面或等温线某法线方向的温度变化率。
9 溶质平衡分配系数K0—特定温度T*下固相合金成分浓度CS*及液相合金成分CL*达到平衡时的比值。
10 均质形核和异质形核－均质形核(Homogeneous nucleation) ：形核前液相金属或合金中无外来固相质点而从液相自身发生形核的过程，亦称“自发形核” 。
非均质形核(Hetergeneous nucleation) ：依靠外来质点或型壁界面提供的衬底进行生核过程，亦称“异质形核”。
11、粗糙界面和光滑界面－从原子尺度上来看，固－液界面固相一侧的点阵位置只有50％左右被固相原子所占据，从而形成一个坑坑洼洼凹凸不平的界面层。
粗糙界面在有些文献中也称为“非小晶面”。
光滑界面—从原子尺度上来看，固－液界面固相一侧的点阵位置几乎全部为固相原子占满，只留下少数空位或台阶，从而形成整体上平整光滑的界面结构。
也称为“小晶面”或“小平面”。
12 “成分过冷”及“热过冷”－液态合金在凝固过程中溶质再分配引起固－液界面前沿的溶质富集，导致界面前沿熔体液相线的改变而可能产生所谓的“成分过冷”。
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《材料成形原理》阶段测验（第一章） 班级： 姓名： 学号 成绩：1、下图中偶分布函数g(r)，液体g(r)为 c 图，晶态固体g(r)为 a 图，气体g(r)为 b 图。
（a ） （b ） （c ） 2、液态金属是由大量不停“游动”着的原子团簇组成，团簇内为某种有序结构，团簇周围是一些散乱无序的原子。
由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，此起彼伏，不断发生着这样的涨落过程，似乎原子团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及其内部原子数量都随 时间和空间发生着改变，这种现象称为 结构 起伏。
3、对于液态合金，若同种元素的原子间结合力F (A-A 、B-B) 大于 异类元素的原子间结合力F (A-B)，则形成富A 及富B 的原子 团簇 ，具有这样的原子团簇的液体仅有“拓扑短程序”；若熔体的异类组元具有负的 混合热 ，往往F (A -B)＞F (A-A 、B-B)，则在液体中形成具有A-B 化学键的原子团簇，具有这样的原子团簇的液体同时还有“ 化学 短程序”。
4、液体的原子之间结合力（或原子间结合能U ） 越大 ，则内摩擦阻力越大，粘度也就 越大 。
液体粘度η随原子间结合能U 按指数关系增加，即（公式）：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=T U TB B k exp k 203τδη。
5、加入 价电子 多的溶质元素，由于造成合金表面双电层的电荷密度大，从而造成对表面压力大，而使整个系统的表面张力 增大 。
6、铸件的浇注系统静压头H 越大 ，液态金属密度1ρ及比热1C 、合金的结晶潜热H ∆越大 ，浇注温度浇T 、铸型温度T 型 越高 ，充型能力越强。
7、两相质点间结合力越大，界面能越小，界面张力就越小。
两相间的界面张力越大，则润湿角 越大 ，表示两相间润湿性 越差 。
8、铸件的浇注系统静压头H 越大，液态金属密度1ρ及比热1C 、合金的结晶潜热H ∆ 越小，浇注温度浇T 、 铸型温度T 型越高 ，充型能力越强。
9、右图为碱金属液态的径向分布函数RDF ，请在图中标注液态K 的平均原子间距r 1的位置，并以积分面积（涂剖面线）表达液态K 的配位数N 1的求法。
见图中标注10、试总结原子间相互作用力、温度、原子间距、表面活性元素对液态金属的粘度、表面张力的总体规律。
（可写于背面）原子间相互作用力越大，粘度越大，表面张力越大；温度越高，粘度越小，表面张力越小；原子间距离越大，粘度越小，表面张力越小；表面活性元素降低金属粘度，降低表面张力。
（第二章） 班级： 姓名： 学号 成绩：1、 右图为半无限大平板铸件凝固过程的一维不稳定温度场示意图。
写出下列参数的含义：λ2为：铸型的热导率c 2为：铸型的比热容ρ2为：铸型的密度T i 为：界面处温度2222ρλc b =为：铸型的蓄热系数2、判断正误（划√或×）（1）其它条件相同，铸件温度场的温度梯度在砂型中小于金属型中的温度梯度。
（ × ）（2）砂型的蓄热系数小于金属型的蓄热系数。
（ √ ） （3）随凝固时间的延长，铸件温度场的温度梯度铸件变大。
（ × ）（4）其它条件相同，铜焊件的600℃的等温椭圆面积小于碳钢焊件相应椭圆面积。
（ √ ）（5）随铸件断面温度梯度的减小，相同合金铸件越趋向于逐层凝固方式。
（ × ）（6）其它条件相同，随碳钢含碳量的增大，铸件越趋向于体积凝固方式。
（ √ ）（7）其它条件相同，焊件板材厚度越小，焊件温度场的等温椭圆面积越小。
（ × ）（8）其它条件相同，焊接速度越大，焊件温度场的等温椭圆面积越小。
（ √ ）3、右图为某平板熔焊过程中焊件表面的温度分布状况。
在图中画出最小温度梯度方向，并指出焊接方向及当前热源位置。
答: 最小温度梯度方向:从A 向左；焊接方向:从A 到B ；当前热源位置:A4、右图为200mm 厚度的25#钢大平板铸件分别在金属型与砂型中的动态凝固曲线，根据图形分别说明：（1）金属型及砂型中距铸件表面75mm 处的起始凝固时刻及凝固结束时间答：起始凝固时间 凝固结束时间金属型7min 9min 砂型 25min 45min （2）指出金属型及砂型中铸件的凝固方式答:金属型中为逐层凝固方式；砂型中为体积凝固方式。
xT i 铸件 1a λ1 c 1 ρ1 铸型 2a λ2 c 2 ρ2 T 0 图2-3 无限大平板铸件凝固温度场分布 T 20 T 10 焊接方向（第三章）班级： 姓名： 学号 成绩：1、判断正误（划√或×）（每题5分）（1）金属熔体从高温冷却降温，一旦温度冷却至平衡熔点T m ，即开始发生凝固。
（×）（2）临界晶核半径r *与过冷度ΔT 成反比，即ΔT 越大（温度越低），则r *越小。
（√）（3）非均质形核与均质形核相比，两者临界半径r*相同，形核功ΔG *也相同，但前者临界过冷度ΔT *比后者小很多。
（×）（4）非均质形核过程，新生晶体与杂质基底之间的界面张力σSC 越小，润湿角θ越小，形核功ΔG *越小，形核临界过冷度ΔT *越小，形核率越高。
（√）（5）晶体按螺旋位错机制生长，任何情况下生长速度R 与过冷度ΔT 的平方成正比。
（×）（6）凝固界面微观结构，以及生长方式、方向及速度均完全取决于物质的热力学性质，与冷却条件等其它因素无关。
（×）2、填空（每题3分）（1）球状固体质点从金属液中开始形成时，只有其半径r 大于临界晶核半径r *时，其统自由能ΔG 随r 增大而减小，固体质点才能稳定存在，称为晶核；在r ＜r*时，G ∆随r 增大而增大，这时不稳定的固体质点还不能称为晶核，而只能称为晶胚。
而对应于r=r *的系统自由能最大值ΔG *称为形核功。
（2）临界晶核半径r *与过冷度ΔT 成反比关系。
形核功与过冷度的关系为ΔG *∝Δ2-T ，过冷度ΔT 越小，ΔG *越大，ΔT →0时，ΔG *→∞，这表明过冷度很小时不能形核，也从数学上证明了为什么物质凝固必须要有一定过冷度。
3、右图：①纵坐标G ∆表示什么？②曲线1、2分别代表什么？③在图上标注临界晶核半径r *及形核功ΔG *。
④结合V G ∆及SL σ写出G ∆对球形晶体r 的表达式；⑤推导临界晶核半径表达式r *T H T V m m s SL ∆⋅∆⋅⋅=σ2。
（5×3=25分） ①纵坐标G ∆表示系统的自由能改变；②1代表表面自由能变化，2代表体积自由能变化；③见课本54页图3-3；④SL S V SL V S V G A G V V G σππσ23r 4r 34+∆=+∆=∆;⑤()T H T V T TH G G V V G V G G S SL V VS SL SL S V SL S V ∆⋅∆⋅⋅=∆∆-=∆∆⋅-=⇒=+∆⇒=+∆=∂∆∂m m m m 22r ，代入得又2r 02r 0r 8r 4rσσσσππA 卷 4、根据Jackson 因子⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=νηαm kT H m ~指出：①α大小与凝固界面结构类型的关系；②界面结构与熔融熵f S ~∆的关系；③晶面族(密排或非密排晶面)对凝固界面粗糙度的影响。
（5×3=15分） ①α≤2时，界面为粗糙界面；α＞5时，界面为光滑界面；2＜α＜5时，界面可为光滑界面也可为粗糙界面。
② 熔融熵越小，越易形成粗糙界面。
③ 密排晶面易形成光滑界面，非密排晶面易形成粗糙界面。
材料成形原理》阶段测验（第四章）班级：姓名：学号成绩：1、判断正误（划√或×）（每题5分）（1）右图所示成分为C0的合金熔体，实际凝固结束时，其组织中必然为单相固溶体。
（×）（2）对于“平衡凝固”及“液相充分混合”所假设的溶质再分配条件下，固-液界面前沿不存在溶质富集层，即界面处及其前方的液相成分处处相同。
（√）（3）“液相部分混合”（有对流作用）的溶质再分配，若液相容积很大以及容积并非很大情况下，'x＞＞δN处的)'(xC L均为C0，。
（×）（4）G L=''')(=∂∂xLxxT表示凝固界面处液体实际温度梯度G L正好与)'(xTL曲线相切，为成分过冷是否出现的临界点。
（√）（5）如果某合金的当前凝固存在成分过冷程度处于“胞状晶”生长方式的范围内，若大幅度增大R，生长方式有向“柱状树枝晶”变化的可能。
（√）（6）生长方向性较强的非金属晶体，其等轴晶体的形貌为具有清晰的多面体结构。
（√）（7）柱状树枝晶的生长方向垂直于凝固界面，与热流相反而与晶体学取向无关。
（×）（8）较高纯度的二元规则共晶合金结晶时，由于A、B两组元的横向扩散，共生界面前沿难以形成成分过冷，一般以平坦的共生界面向前推进。
（√）（9）若突然增大定向凝固的工艺参数R，G L，一次枝晶间距及二次枝晶间距均变小。
（√）（10）规则共晶也可能出现胞状共晶或树枝状共晶形态。
这是由于第三组员在界面前沿形成2、右图中，若设△（1C*S=（C0），C*L=（（2）以合适的“{（3）在C= C0（4）在0'=x⎝⎛∂∂='')(LC xxCG（5）写出公式:CL3、写出“液相只有有限扩散”条件下成分过冷判别式；并依据此式讨论：R、G L、C0对成3=18分）答：“液相只有有限扩散”条件下成分过冷判别式讨论：R、C0越大，G L界面从无成分过冷时的平整凝固界面依次向胞状晶→胞状树枝晶→柱状树枝晶发展，当界面前方内部熔体的成分过冷度满足异质形核条件时，则出现内部等轴晶，从而发生内生生长。
4、如何从热力学上理解球状石墨的形成机理？(7分)答：在一般工业Fe-C合金中，由于氧、硫等第三组元杂质的影响，基面界面与铁液的张力大于柱面界面与铁液的张力，即σG-L[000l]＞σG-L[1010]，石墨以柱面与铁液相接触，则系统自由能较低，共晶石墨则以前述旋转孪晶生长机制沿[1010]方向生长，从而形成片状石墨结构的共生共晶组织。
在高纯度Fe-C合金共晶凝固中，或在工业铁液中加入微量的镁或铈等球化元素（球化处理），则基面界面与铁液的张力小于柱面界面与铁液的张力，即σG-L[000l]＜σG-L[1010]，领先相石墨的外露面为（0001）基面，往往按螺旋位错生长机制垂直于基面按[000l]方向生长，从而形成球状石墨+奥氏体晕圈的离异共晶组织。
也就是说，从热力学角度看，球状石墨形成的条件为：σG-L[000l]＜σG-L[1010]《材料成形原理》阶段测验（第五、七章）班级：姓名：学号成绩：1、判断正误（划√或×）（每题5分）（1）因型壁强烈激冷作用，结晶潜热从型壁导出，表面等轴晶生长方向垂直于型壁。