液态成形原理名词解释及简答题
液态成型
液态成形原理第一章液态金属的结构和性质1.液态成形：是液态金属充满型腔并凝固后获得符合要求的毛坯或零件的工艺技术。
2.晶界粘滞流动：把金属加热到熔点附近时，离位原子数大为增加。
在外力的作用下，这些原子作定向运动，造成晶粒间的相对流动。
(金属的熔化是从晶界开始的)3.熔化潜热：在熔点温度的金属转变为同温度的液态金属时，金属要吸收大量的热量(金属由固态变为液态，体积膨胀约为3~5%)。
4.在熔点和过热度不大时，液态金属的结构是接近固态金属而远离气态金属的。
5.液态金属：是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质及气泡所组成的“混浊”液体。
6.粘度（粘滞性）：在作相对运动的两流体层的接触面上，存在一对等值而反向的作用力来阻碍两相邻流体层作相对运动的性质。
7.粘滞性的本质：原子间结合力的大小。
8.粘度在材料成形过程中的影响。
A．对液态金属净化的影响-粘度↑杂质和气泡上升的速度↓B．对液态合金流动阻力的影响-粘度↑流动阻力↑C．对液态过程中液态合金对流的影响-粘度↑对流强度↓9.表面张力：液态金属表面有一个平行于表面且各向大小相等的张力。
10.影响表面张力的因素：A．熔点。
熔点↑原子间结合力↑表面张力↑B．温度。
温度↑表面张力↓（但对铁碳合金、铜合金，温度↑表面张力↑）C．溶质原子表面活性元素，使表面张力↓非表面活性元素，使表面张力↑11.充型能力mold-filling capacity：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(充型能力是外因（铸型）和内因（流动性）的共同结果) 12.液态金属的流动性：液态金属本身的流动能力。
第二章 液态金属的结晶形核1. 液态金属的凝固是一个体系自由能降低的自发过程。
它的驱动力是由过冷度提供。
2. 过冷度：ΔT=T m -T （T m ：熔点）3. 均质生核homogeneous nucleation :依靠液态金属内部自身结构自发地形核过程。
材料成型原理及工艺第一章液态成型工艺基础理论
态 陷产生，导致成型件力学性能，
成 特别是冲击性能较低。
型 2. 涉及的工序很多，难以精确控
的 制，成型件质量不稳定。
缺 3.由于目前仍以砂型铸造为主，
点：
自动化程度还不很高，且属于热 加工行业，因而工作环境较差。
4.大多数成型件只是毛坯件，需 经过切削加工才能成为零件。
液态成型原理及工艺
冲天炉出铁
缸体等。
液态成型原理及工艺
液 (3) 成本较低
态
所用原料大都来源广泛，价格
成
低廉，一般不需要昂贵的设备。
型
的 (4)成型件尺寸精度高
优
成型件与最终零件的形状相似、
点：
尺寸相近，因而切削加工余量可 减少到最小，从而减少了金属材
料消耗，节省了切削加工工时。
液态成型原理及工艺
液
1. 组织疏松，晶粒粗大，成型件 内部常有缩孔、缩松、气孔等缺
液态成型原理及工艺
一、液态合金的流动性
1、合金流动性：是指液态合金本身的
流动能力。
合金的流动性用浇注 流动性试样的方法来 衡量。流动性试样的 种类很多，如螺旋形、 球形、α形、真空试 样等等，应用最多的 是螺旋形试样，如图11所示。
图1-1 液态成型原理及工艺
合金流动性主要取决于合金化学成分。对应着纯 金属、共晶点和形成金属间化合物的成分，流动 性出现最大值；而有结晶温度范围的合金，流动 性下降。这是因为纯金属和共晶成分的合金是在 恒温下结晶的，凝固层表面光滑，对尚未凝固的 金属液流动阻力小，因此流动性好；如图1-2a。
液态成型原理及工艺
绪 论 复习题
1、什么是液态成型？优缺点有哪些？
液态成型原理及工艺
第一章液态成型工艺基础理论
液体成形的原理
液体成形的原理液体成形是一种加工方法，通过控制液体的流动和凝固过程，将液体转变成所需形状的制品。
液体成形可以分为凝胶注射成形、热塑性流体力学、电致动力学和磁性制造等多种方法。
这些方法广泛应用于各个领域，例如塑料、金属和陶瓷等材料的成形。
液体成形的原理主要涉及到液体的流变性质、液体的凝固行为以及成形工艺参数的控制等方面。
下面将从这几个方面详细阐述液体成形的原理。
首先是液体的流变性质。
液体的流变性质是指液体在受力作用下变形的能力。
液体的流变性质由其黏度、流变应力、流变应变等参数来描述。
黏度是指液体抵抗剪切变形的能力，流变应力是指在外力作用下液体发生变形所受到的应力，流变应变是指液体在外力作用下发生的变形程度。
液体具有流变性质，可以通过调整液体的黏度、流变应力和流变应变等参数来实现液体成形的需要。
其次是液体的凝固行为。
液体在凝固过程中，其流变性质会发生变化，从流动状态转变为固态状态。
液体凝固的过程受到多种因素的影响，例如温度、压力、成分等。
通常液体凝固的过程是从一个高温阶段开始，液体逐渐冷却，直至达到凝固温度，形成固态制品。
在凝固的过程中，液体的流变性质会发生变化，黏度会增加，流变应力和流变应变也会发生变化。
液体成形还需要控制成形工艺参数。
成形工艺参数包括温度、压力、时间等。
这些参数的选择和控制直接影响到成形的效果和制品的质量。
例如，在凝胶注射成形中，需要控制注射的速度、压力和时间，以确保液体能够填充整个模具，并且形成所需形状的制品。
在热塑性流体力学中，需要控制加热和冷却的速度，以及应用的压力和时间，以便将液体加热到可塑化的温度，然后迅速冷却形成制品。
在电致动力学和磁性制造中，需要控制电场或磁场的强度和方向，以及液体的导电性或磁性，来实现液体的定向操控和成形。
液体成形的原理其实就是通过控制液体的流变性质、凝固行为和成形工艺参数，实现将液体转变成所需形状的制品的过程。
液体成形广泛应用于各个领域，例如塑料制品的注塑成形、金属制品的压铸和铸造、陶瓷制品的注浆成形等。
液态成型原理
空间点阵:指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是人为的对晶体结构的抽象。?扩展位错：通常指一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态。?扩散：热激活的院子通过自身的热震动克服束缚而迁移它处的过程。?自扩散：不依赖于浓度梯度，而仅由热振动而产生的扩散。?互扩散：在置换式固溶体中，两组元互相扩散。?
4）割阶与原位错不在同一滑移面上，只能通过攀移运动，所以割阶是位错运动的障碍---?割阶硬化。?
加工硬化:金属经冷塑性变形后，其强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化。原因：随变形量增加,?位错密度增加，由于位错之间的交互作用(堆积、缠结)，使得位错难以继续运动，从而使变形抗力增加；这是最本质的原因。?均匀形核:新相晶核是在母相中存在均匀地生长的，即晶核由液相中的一些原子团直接形成，不受杂质粒子或外表面的影响。?非均匀形核：新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附于液相中的杂质或外来表面形核。?结构起伏:液态结构的原子排列为长程无序，短程有序，并且短程有序原子团不是固定不变的，它是此消彼长，瞬息万变，尺寸不稳定的结构，这种现象称为结构起伏。?
间隙扩散：这是原子扩散的一种机制，对于间隙原子来说，由于其尺寸较小，处于晶格间隙中，在扩散时，间隙原子从一个间隙位置跳到相邻的另一个间隙位置，形成原子的移动。?反应扩散:伴随有化学反应而形成新相的扩散称为反应扩散。?空位扩散：扩散原子从正常位置跳动到邻近的空位，即通过原子与空位交换位置而实现扩散。每次跳迁须有空位迁移与之配合。?
பைடு நூலகம்
交割：当一位错在某一滑移面上运动时，会与穿过滑移面的其他位错交割。?位错交割的特点?
铸件成形原理(液态成形原理)知识点
1.实际金属的液态结构：实际金属和合金的液体由大量时聚时散，此起彼伏游动着的原子团簇及空穴所组成。
能量起伏、结构起伏、浓度起伏。
原子集团内的有序排列——近程有序；液态金属原子无规律排列——远程无序2.粘度系数简称粘度，是用来表征液体粘滞性大小的系数，τ=ττττττ，液体内摩擦阻力大小的表征。
影响因素：原子间结合能U（↑）、原子间距δ（↓）、温度T（↓）、合金组元或微量元素—高熔点合金（高）共晶合金（低）3.表面张力（σ或ϒ）：物质表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的宏观张力。
物体倾向于减小其表面积而产生表面张力（单位N/m，1dyn/cm=10−3N/m）。
影响因素：界面（表面）张力与原子间的结合力（↑，润湿角cosτ=τGS−τLSτGL）、温度（↓）、元素价电子数目、合金杂质元素附加压力——当液体表面弯曲时，在表面张力作用下，液面内和液面外存在一个压力差∆p4.液态金属的充型能力：在充型过程中，液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、尺寸精确，轮廓清晰的铸件的能力影响因素：金属性质（流动性）、铸型性质（蓄热系数b2）、浇注条件（浇注温度、充型压力、浇注系统）、铸件结构。
5.金属的加热膨胀：温度升高，振动能量增加，振动频率和振幅加大；原子间距，原子能量升高6.熔化潜热：金属在熔点，由固态变为同温度的液态时，要吸收大量的热量，称为熔化潜热7.毛细现象——润湿管壁的液体在细管里升高，而不润湿管壁的液体在细管里降低。
液体的表面张力导致的附加压力8.折算厚度（平方根）法（铸件凝固时间）：τ模=K√τ凝或√τ凝=τ模τ，K−凝固系数9.铸件凝固方式：(1)逐层凝固：断面温度梯度很大，或窄结晶温度范围的合金，纯金属、共晶成分合金(2)体积凝固：断面温度场较平坦，或宽结晶范围的合金(3)中间凝固：断面温度梯度较大，或较窄结晶范围的合金影响因素：(1)合金结晶温度范围(2)铸件断面上的温度梯度10.凝固动态曲线：11.过冷类型：(1)动力学过冷ΔT k(2)曲率过冷ΔT r(3)压力过冷ΔT p(4)热过冷ΔT T(5)成分过冷ΔT c凝固界面及其前沿的过冷度ΔT=ΔT k +ΔT r +ΔT p +ΔT T +ΔT c12. 凝固形核：(1) 均质形核——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。
(材料成形原理液态成形原理)1.3界面现象
形变
形变是从初始工件形状到成 形结束形状的过程，会受到 材料的韧性、强度和刚度的 影响。
断裂
在成形过程中，材料可能会 发生断裂。这会对成形件的 性能产生不利的影响。
常见的成形技术类型
1 锻造
2 深抽
用压力将材料挤压成形，以产生所需的 形状。
利用模具和加热处理，将材料压成平面 或凸出的形状。
3 挤压
4 投铸
将材料塑料化，从模具压出所需形状。
在熔融状态下，将材料倒入模具中，并 在凝固前使其凝固。
成形后的加工和处理
成形后的部件还需要进一步的加工和处理，以使它们符合最终产品的要求和标准。
切割和打磨
这种加工技术可以使零件更加平整和匀称，以适应其他部件或设计要求。
热处理和冷却处理
通过在材料上施加热量和冷却，可以改变其硬度、强度、弹性和韧性等性质。
温度影响
温度变化会影响传质的 速度，因为更高的温度 意味着分子更具活力。
传质的控制
控制传质是很困难的， 因为往往需要定期进行 测试和分析。
了解流体流动
流体在成形过程中的流动性质是至关重要的，因为它们对成形件的质量产生着深刻的影响。
1
流体特性
流体是由分子和粒子组成的，因此它们的性质非常像，包括表面张力和粘度。
2
方向与速度
流体的方向和速度可以影响成形过程的质量和性质。如果流动不均匀，会留下缺 陷。
3
流移模型
通过研究不同的流体流动模型，可以更好地了解流体的流动行为。
材料性质对成型的影响
不同类型的材料具有不同的化学和物理性质，这些性质会对成形过程产生很大的ห้องสมุดไป่ตู้响。
材料选择
选择材料时，考虑流动性、 温度行为、热膨胀和化学反 应等因素。
铸件成形原理(液态成形原理)知识点
1.实际金属的液态结构：实际金属和合金的液体由大量时聚时散，此起彼伏游动着的原子团簇及空穴所组成。
能量起伏、结构起伏、浓度起伏。
原子集团内的有序排列——近程有序；液态金属原子无规律排列——远程无序2.粘度系数简称粘度，是用来表征液体粘滞性大小的系数，τ=ττττττ，液体内摩擦阻力大小的表征。
影响因素：原子间结合能U（↑）、原子间距δ（↓）、温度T（↓）、合金组元或微量元素—高熔点合金（高）共晶合金（低）3.表面张力（σ或ϒ）：物质表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的宏观张力。
物体倾向于减小其表面积而产生表面张力（单位N/m，1dyn/cm=10−3N/m）。
影响因素：界面（表面）张力与原子间的结合力（↑，润湿角cosτ=τGS−τLSτGL）、温度（↓）、元素价电子数目、合金杂质元素附加压力——当液体表面弯曲时，在表面张力作用下，液面内和液面外存在一个压力差∆p4.液态金属的充型能力：在充型过程中，液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、尺寸精确，轮廓清晰的铸件的能力影响因素：金属性质（流动性）、铸型性质（蓄热系数b2）、浇注条件（浇注温度、充型压力、浇注系统）、铸件结构。
5.金属的加热膨胀：温度升高，振动能量增加，振动频率和振幅加大；原子间距，原子能量升高6.熔化潜热：金属在熔点，由固态变为同温度的液态时，要吸收大量的热量，称为熔化潜热7.毛细现象——润湿管壁的液体在细管里升高，而不润湿管壁的液体在细管里降低。
液体的表面张力导致的附加压力8.折算厚度（平方根）法（铸件凝固时间）：τ模=K√τ凝或√τ凝=τ模τ，K−凝固系数9.铸件凝固方式：(1)逐层凝固：断面温度梯度很大，或窄结晶温度范围的合金，纯金属、共晶成分合金(2)体积凝固：断面温度场较平坦，或宽结晶范围的合金(3)中间凝固：断面温度梯度较大，或较窄结晶范围的合金影响因素：(1)合金结晶温度范围(2)铸件断面上的温度梯度10.凝固动态曲线：11.过冷类型：(1)动力学过冷ΔT k(2)曲率过冷ΔT r(3)压力过冷ΔT p(4)热过冷ΔT T(5)成分过冷ΔT c凝固界面及其前沿的过冷度ΔT=ΔT k +ΔT r +ΔT p +ΔT T +ΔT c12. 凝固形核：(1) 均质形核——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。
第七章 金属的液态成形
缩松：分散在铸件内部分散而细小的缩孔，大多分布在 铸件中心轴线处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。形成 的原因与缩孔基本相同。 缩孔及缩松使铸件力学性能下降，防止其发生的主要 措施是“定向凝固”，通过增设冒口、冷铁等一些工艺措施 ，使凝固顺序形成向着冒口方向进行，如下图。远离冒口的 部位先凝固，冒口最后凝固，使缩松和缩孔产生在冒口处。 或在铸件厚大部位增设冷铁，以加快该处的凝固速度。
第七章 金属的液态成形
什么是金属的液态成形: 即将液态金属浇入与零件形状相适应的铸型空腔 中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的工艺方法,亦 称铸造. 金属的液态成形的作用: 金属的液态成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。 按铸型材料的不同，金属液态成形可分为砂型铸造和特 种铸造（包括压力铸造、金属型铸造等）。 其中砂型铸 造产品成本最低，应用最普遍，所生产的铸件要占铸件 总量的80%以上。但工艺过程较复杂不易控制，，铸件内 部常有缩孔、夹渣、气孔、裂纹等缺陷产生，导致铸件 力学性能，特别是冲击性能较低。
• （2） 浇注温度 • 浇注温度越高，液态合金的流动性越好，若过高，铸 件易产生缩松、粘沙等缺陷。一般浇注温度控制在：铸钢 1520~1620℃；铸铁1230~1450℃；铝合金680~780℃。 • （3）铸型填充条件 • 内浇道横截面小、型腔表面粗糙、型砂透气性差都会增加 液态合金的流动阻力；铸型材料的导热性过大，使液体金 属凝固快，同样会降低流动性。
f) 挖砂造型
活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋 条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时，先起出 主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费时，工人 技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出部 分、难以起模的铸件。
活块造型
三箱造型的铸型由上、中、下三型构成。中型高度 需与铸件两个分型面的间距相适应。三箱造型操作 费工。主要适用于具有两个分型面的单件、小批生 产的铸件。
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一、名词解释。
过冷度：金属的理论结晶温度和实际结晶温度的差值均质形核：在没有任何外来的均匀熔体中的形核过程异质形核：在不均匀的熔体中依靠外来杂质或者型壁面提供的衬底进行形核的过程异质形核速率的大小和两方面有关，一方面是过冷度的大小，过冷度越大形核速率越快。
二是和界面有关界面和夹杂物的特性形态和数量来决定，如果夹杂物的基底和晶核润湿，那么形核速率大。
形核速率：在单位时间单位体积内生成固相核心的数目液态成型：将液态金属浇入铸型之，凝固后获得具有一定形状和性能的铸件或者铸锭的方法复合材料：有两种或者两种以上物理和化学性质不同的物质复合组成一种多相固体定向凝固：使金属或者合金在熔体中定向生长晶体的方法溶质再分配系数：凝固过程当中，固相侧溶质质量分数和液相侧溶质质量分数的比值流动性是确定条件下的充型能力，液态金属本身的流动能力叫做流动性液态金属的充型能力是指液态金属充满铸型型腔获得完整轮廓清晰的铸件能力影响充型能力的因素：（1）金属本身的因素包括金属的密度、金属的比热容、金属的结晶潜热、金属的粘度、金属的表面张力、金属的热导率金属的结晶特点。
（2）铸型方面的因素包括铸型的蓄热系数、铸型的温度、铸型的密度、铸型的比热容、铸型的涂料层、铸型的透气性和发气性、铸件的折算厚度（3）浇注方面的因素包括液态金属的浇注温度、液态金属的静压头、浇注系统中的压头总损失和影响液态金属凝固过程的因素：主要因素是化学成分冷却速度是影响凝固过程的主要工艺因素液态合金的结构和性质以及冶金处理（孕育处理、变质处理、微合金化）等对液态金属的凝固也有重要影响液态金属凝固过程当中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流，自然对流是由于密度差和凝固收缩引起的流动，由密度差引起的对流成为浮力流。
凝固过程中由传热。
传质和溶质再分配引起液态合金密度的不均匀，密度小的液相上浮，密度大的下沉，称为双扩散对流，凝固以及收缩引起的对流主要主要产生在枝晶之间，强迫对流是由液体受到各种方式的驱动力产生的对流，例如压力头。
机械搅动、铸型震动、外加磁场。
铸件的凝固方式：层状凝固方式（动态凝固曲线之间的距离很小的时候）、体积凝固方式（动态凝固曲线之间的距离很大的时候）、中间凝固方式（介于中间情况的时候）、影响铸件凝固方式的因素有二：一是合金的化学成分，二是铸件断面上的温度梯度。
热力学能障动力学能障：热力学能障是右被迫处于高自由能过度状态下的界面原子产生的他能直接影响系统自由能的大小，动力学能障是由于金属原子穿越界面过程引起的，他与驱动力的大小无关，而仅仅取决于界面的结构和性质，例如激活自由能。
单从热力学条件来看，液相的自由能已经大于固相的自由能，固相为稳定相，相变应该没有能障，但是要想液相原子具有足够的的能量越过高能界面，还需动力学条件，因此液态金属凝固过程中必须克服热力学和动力学两个能障。
液态金属在成分、温度、能量、上不是均匀的，即存在成分、能量、结构的三个起伏，正是这三个起伏去克服热力学和动力学能障，使凝固过程能够进行下去。
凝固过程当中溶质分配的平衡条件：凝固界面上溶质迁移的平衡、固相液相内部扩散的平衡。
热过冷：金属凝固时所需过冷度完全由传热所提供仅由熔体实际温度分布决定、成分过冷：凝固时由于溶质再分配，固液前沿溶质浓度变化，引起理论凝固温度的改变而在固液界面前液相内形成的过冷，这种由于固液界面前方溶质再分配引起的过冷叫做成分过冷成分过冷对晶体的外貌有什么影响：无成分过冷平面生长，窄成分过冷胞状生长，较宽成分过冷区柱状树枝晶生长，宽成分过冷区自由树枝晶生长。
就合金的宏观结晶状态而言，平面生长、胞状生长柱状树枝晶生长都属于一种晶体自型壁生核然后由外向内单向延伸的生长方式，称为外生长，而等轴晶是在液体的内部自由生长的，称为内生长。
枝晶距离指的是相邻同次枝晶之间的垂直距离热过冷完全由热扩散控制，成分过冷不仅由热扩散控制还和溶质扩散相关。
产生成分过冷具备两个条件：固液界面前沿的溶质的富集而引起成分再分配、固液界面前方液相的实际温度分布必须达到一定值。
获得全部柱状晶的条件：激冷铸型形成稳定的凝固层防止晶体游离、提高金属的纯度减小成分过冷缩颈的能力、减少液体的流动，提高浇注温度使晶体游离重熔厚达铸件获得等轴晶的办法：（1）降低浇注温度，有利于游离晶粒的残余和产生较多的游离晶粒。
（2）对金属液进行处理，加入形核剂强化非均质形核。
（3）浇注系统的设计应该考虑到低温快速浇注使游离晶粒不重熔（4）使晶体内液体流动，有利于大量游离晶粒的生成。
在熔点温度的固态金属变为同温度的液态金属的时候，金属要吸收大量的热量，称为融化潜热铸锭典型宏观组织的三个晶区及其组成：表面细晶区是紧靠型壁的激冷组织，由无数细小等轴晶组成。
中间的柱状晶区由垂直于型壁且彼此平行排列的柱状晶组成。
内部的等轴晶区由各向同性的等轴晶组成影响液体金属粘度的主要因素是化学成分、温度、夹杂物。
一般的难容化合物的液体粘度较高，熔点低的共晶成分合金粘度较低。
液体的粘度随着温度的升高粘度降低。
液态金属中呈固态的非金属夹杂物使液态金属的粘度增加。
冶金处理对液态金属的粘度也有一定的影响，如孕育变质晶粒细化处理等。
粘度的实质是原子之间的结合力影响表面张力的因素：熔点熔点沸点高则表面张力也大。
温度表面张力随着温度的升高而降低。
溶质元素溶质元素对表面张力的影响分为两大类一类是使表面张力降低的元素，我们叫这类元素为表面活性元素，其表面含量大于内部含量，我们叫他为正吸附元素另外一类是使表面张力升高的元素，我们叫这类元素为非表面活性元素。
其表面含量少于内部含量，称为负吸附元素。
29润湿角在p16毛细现象是液体对管壁的润湿引起的半固态合金的优点：对铸型的热腐蚀小，可以对黑色或者其他熔点的合金成型，填充平稳减少气体的卷入提高致密度，可实现自动化可告诉成型。
半固态合金的特性：热容量低于液相，粘度高于液相，填充的时候已经有固相的存在，可与其他材料复合液体金属在枝晶之间流动的驱动力来自于三方面，一是凝固时的收缩，二是液体化学成分的变化引起的密度变化，三是液体、固体在温度降低冷却收缩时产生的收缩力。
铸件的凝固时间指的是液态金属充满铸型的时刻到凝固完毕所需要的时间，单位时间内凝固层增长的厚度为凝固速度晶体（纯金属）宏观长大的方式取决于界面前方液体中的的温度分布，即温度梯度，在结晶界面前方存在正温度梯度和负温度梯度，当温度梯度为正的时候晶体以平面方式长大，当温度梯度为负的时候晶体以树枝晶的方式生长。
晶体的微观长大方式分为粗糙界面和平整界面为什么过冷度是液态金属凝固的驱动力？因为只有实际结晶温度低于理论结晶温度，才能满足晶体结晶的热力学条件，过冷度越大固液两相的自由能相差更大，液态金属结晶的驱动力也更大，结晶速度也越快。
成分过冷区的宽度随着凝固速度的增加而减小，随着扩散系数的增大而增大溶质再分配不仅由平衡分配系数k0决定还受自身扩散性质的制约，液相中的对流强弱等因素也将影响溶质再分配。
在普通的工业条件下从热力学考虑当非共晶成分的合金较快的冷却到两条液相线所包围的影线区域内时液相内两相达到饱和两相具备了同时析出的条件但是一般总是某一相先析出然后在其表面上析出另外一相于是开始了两相竞争析出的共晶凝固过程最后获得百分之百的共晶组织。
影响成分过冷的因素有工艺因素和合金本身的因素。
工艺因素：液相中温度梯度gl越小成分过冷越大，晶体生长速度越快成分过冷越大。
合金本身因素：ml越大即液相线的斜率大、原始成分的c0大液相中溶质扩散系数dl越低、k0>1时候k0越大k0<1时k0越小则成分过冷越大.上述的工艺因素是可以控制的规则共晶凝固和非规则共晶凝固的异同规则共晶凝固时候影响其组织形态的因素规则共晶、非规则共晶、伪共晶组织、片层间距加入生核剂的目的是强化非均质形核，根据生核质点的作用过程，生核剂主要分为以下几种：（1）直接作为外加晶核的生核剂，这种生核剂是与被细化相具有界面共格对应的高熔点物质或者同类金属、非金属碎粒，他们与被细化的相之间有较小的界面能，润湿角小，作为有效的基底促进自发形核。
（2）能生成较高熔点稳定化合物的生核剂，生核剂中的元素能与液态金属中的元素形成较高熔点的稳定化合物，这类化合物与被细化相之间具有界面共格关系和较小的界面能（3）通过在液相当中微区富集使结晶相提前弥散析出形成的生核剂，（4）强成分过冷元素的生核剂，这类元素通过在生长的固液界面前沿的富集，使晶粒根部或者树枝晶分枝根部产生细弱缩颈，易于通过熔体的流动以及冲击而产生晶粒的游离，这类生核剂产生的强成分过冷也能强化界面前沿熔体内部的非均质形核，强成分过冷元素的界面富集对晶体生长有抑制作用，降低晶体的生长速率，也使晶粒细化。
《材料成型原理》试卷A试题与答案一、铸件形成原理部分（共40分）1、概念（每小题3分共12分）(1)过冷度；(2)液态成形；(3)复合材料；(4)定向凝固；答案：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。
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。
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。
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。
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。
2、回答下列问题（每小题6分共18分）（1）影响液态金属凝固过程的因素有哪些？（6分）答案：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？（6分）答案：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（6分）答案：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。
3、对于厚大金属型钢锭如何获得细等轴晶组织？（10分）答案：：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。
1、解释下列概念（共9分，每小题3分）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。
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。
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。