材料成形原理-第十章_偏析
胞状偏析
固溶体合金凝固时，若成分过冷不大，晶体会呈胞状方式生长。胞 状结构由一系列平行的棒状晶体所组成，沿凝固方向长大，呈六方断面。 由于凝固过程中溶质再分配，当合金的平衡分配系数k0 < 1时，六方断 面的晶界处将富集溶质元素，如图10-3所示；当k0 > 1时，六方断面晶 界处的溶质会贫化。这种化学成分不均匀性称为胞状偏析。
（a)两个晶粒并排生长
晶 界 偏 析
两个晶粒彼此面对面生长，在固 /液界面处溶质被排出（k0 < 1）， 此外，其他低熔点的物质也会被排挤 到固/液界面，即在它们之间富集大 量溶质和低熔点物质；当两个晶粒相 遇时形成晶界，最后凝固的晶界部分 将含有较多的溶质和其它低熔点物质， 从而造成晶界偏析，如图（b）所示
图为冷速对镁合金 (Mg-0.2Ca)中Ca的 枝晶偏析的影响。可以看出，即使冷却速 度很小，SR仍大于1，这表明铸锭中仍存在 枝晶偏析，且随冷却速度的增大而增大。 当冷却速度增大到某一值后，再继续增加 冷却速度，枝晶偏析程度减轻。
枝 晶 偏 析
某元素在铸件中的枝晶偏析程度因其 它元素存在而又相当大的变化。例如，硫、 磷在碳钢中的枝晶偏析程度与碳含量有关， 如图10.5所示。 随着碳含量的增加，硫、磷在碳钢中的 枝晶偏析程度明显增加。这可能是由于碳改 变了硫、磷在钢中的分配系数和扩散系数的 缘故。 晶内偏析是不平衡结晶的结果，在热力 学上是不稳定的。如果采取一定的工艺措 施，使溶质进行充分扩散，就能够消除晶 内偏析。生产是那个常采用扩散退火或均 匀化退火来消除晶内偏析。
0.00 0.30 0.50 0.20 1.00 1.00 1.00 1.00 2 ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 1.0 4.0 1.20 4.0 2.50 4.50 3.0 0.10
1.00～ 8.0
偏析系数|1－ k0|
0.94
0.90
0.87
0.74
0.62
0.53
0.51
0.86
0.65
0.35
一、晶间液体的流动对宏观偏析的影响
以Al-Cu4.5%合金为例，分析v/u对宏观偏析的影响（如图612）。该合金的凝固收缩系数为β=0.057。
当 1 ，即 0.006 q 1 将代入公式（6-1），公式（6-1）与Scheil 方程完全一样，这说明在所选取的局部地区 （体积单元）其平均固相成分 Cs C0 ，无 宏观偏析。这里不难看出，不产生宏观偏析 的条件：
图10-3 胞状生长时溶质分布示意图
三、微观偏析的防止和消除
枝晶偏析是不平衡结晶的结果，在热力学上是不稳定的，如能设法使溶质原 子进行充分扩散即能消除枝晶偏析。把铸件加热到低于固相线100～200℃，长 期 保温，使溶质原子充分扩散，则可减轻或消除枝晶偏析。此即为均匀化退火。 图6-10为图6-4所示的Cu-Ni合金经均匀化退火后的组织及与之相对的特征X 射线强度曲线，可以看出，枝晶偏析基本消除。
一、晶间液体的流动对宏观偏析的影响
研究发现，液态金属沿枝晶间的流动对铸件产生宏观 偏析起着重要的作用。金属沿枝晶间流动的原因主要是： 1）熔体本身的流动驱使固液两相区内的液体流动； 2）由于凝固收缩的抽吸作用促使液体流动； 3）由于密度差而发生的对流。 在凝固过程中铸件中存在温差，因此，在同一时刻 铸件各处未凝液相的数量是不同的。
§6-2宏 观
偏
析
宏观成分偏析是铸锭，特别是合金铸锭和大型铸件生产中经常 遇到的一种铸造缺陷。它的形成不仅取决于合金自身的结晶特 点，而且与凝固过程中的传热、传质以及液相的流动方式密切 相关。本世纪以来，随着钢铁工业和科技的飞速发展，人们对 凝固中出现的各种宏观偏析现象进行了大量的、系统的研究。 在保证凝固前沿为平界面时，铸件内的宏观偏析可用Scheil方 程近似的描述。但在实际生产条件下，保证凝固前沿为平面是 困难的，往往存在两相区。此时，铸件生产宏观偏析的途径：1） 在铸件凝固早期，固相或液相的沉浮；2）在固液两相区内液体 沿枝晶间的流动。下面我们将就有关宏观偏析的问题进行讨论。
第10章 化学成分的不均匀性
东北大学秦皇岛分校：林晓娉
凝
液 态 金 属
降温凝固
固
缺
气泡
陷
气孔
滞留
气体元素 过饱和析出 杂质元素 非平衡凝固
化合物
低熔点共晶
夹渣
成分偏析
受 拘 束
热裂纹
应力 变形 缩孔 缩松 冷裂纹
体积 收缩
化学成分的不均匀性
铸件(锭)中化学成分不均匀的现象称为偏析。由于金属凝固过 程中的选分结晶，导致晶体中的偏析是不可避免的。偏析分为 两种： 微观偏析——晶粒尺寸范围（包括晶界）里的化学成分不均匀 现象。 宏观偏析——铸坯整个断面上化学成分不均匀现象。 偏析的分类 微观偏析 ：晶内偏析（枝晶偏析），晶界偏析 宏观偏析 ：正偏析，逆偏析，V型偏析和逆V型偏析， 带状偏析，重力偏析
图10.5碳对硫磷在铸锭 中枝晶偏析的影响
晶 界 偏 析
在合金凝固过程中，溶质元素和非金属夹杂物富集于晶界， 使晶界与晶内的化学成分出现差异，这种成分不均匀现象 称为晶界偏析。晶界偏析的产生有两种情况，如图10-2所 示。 两个晶粒并排生长，晶界平 行于生长方向，由于表面张力 平衡条件的要求，在晶界与液 相交界的地方，会出现一个凹 槽，深度可达10 ~ 8 μm。此 处有利于溶质原子的富集，凝 固后就形成了晶界偏析，如图 （a）所示。
0.34
枝
晶
偏
析
枝晶偏析比SR
枝晶中最高溶质浓度 SR 枝晶中最低溶质浓度
枝晶偏析的大小可用枝晶 偏析度Se
Cmax Cmin Se C0
Cmax－某组元在偏析区内的最高浓度 Cmin－某组元在偏析区内的最低浓度 C0－某组元的原始平均浓度
表10.2几种元素在钢锭中的枝晶偏析度Se 元素 Se S 2.0 P 1.5 C 0.6 W 0.6 V 0.4 Mo 0.4 Si 0.2 Cr 0.2 Mn 0.15 Ni 0.05
晶内偏析（枝晶偏析）
图6-2、图6-3分别表示含30%Cu的Ni-Cu固溶体合金在凝固时固 溶体中无扩散和有若干扩散时的晶体中心成分、表面成分以及平均 成分随温度的变化。
在实际铸造条件下，由于冷却速度快，固相中的溶质还未充 分扩散，液体温度降低，固液界面向前推进，又结晶出新成分 的晶粒外层，致使每个晶粒内部的成分存在差异。 这种存在于晶粒内部的成分不均匀性，称为晶内偏析。由于 固溶体合金多按枝晶方式生长，先结晶的枝干和后结晶的分枝 的成分也存在差异，而且分枝本身(内外层)、分枝与分枝间的 成分是不均匀的，故也称枝晶偏析。
s
K0—平衡分配系数； C0—原始浓度； fs—固相分数。
一、晶间液体的流动对宏观偏析的影响
若干个枝晶的范围内的平均固相成分：
q Cs C df s k 0c0 1 fs 0 k0 1 q
0 1 * s * C s 1
显然，若 C S等于C0 时，无宏观偏析，大于C0时，为正偏析，小 于C0时，为பைடு நூலகம்偏析。 决定 C S值得关键为q，上式即为宏观偏析的判断式。从上式可以 看 出，当C0一定时，q 是影响宏观偏析的决定因素。而当C0一定时， β亦为定值。因此对宏观偏析起决定作用的是v/u,即液体流动速度 与等温线移动速度比值得大小及两者的方向。
枝
晶
偏
析
冷却速度的影响 冷却速度v0对枝晶偏析的影响是通过和s体现的。
fS CS k0C0 1 1 k 0
DS
S2
曾认为，冷却速度愈大，枝晶偏析愈严 重。由上述结果可知，这种看法是不全面 的。增大冷却速度有时反而减轻枝晶偏析， 甚至当冷却速度增大到某一临界值(106～ 108℃/s)时，不仅固相的扩散不能进行， 液相中的扩散也被抑制，反而得到成分均 匀的非晶态组织。
10-1 微 观 偏 析
微观偏析按其形式分为胞状偏析、枝晶偏析和晶界偏析。 它们的表现形式虽不同，但形成的机理是相似的，都是合金 在结晶过程中溶质再分配的必然结果。 一、晶内偏析（枝晶偏析）
晶内偏析产生于具有结晶温度 范围，能形成固溶体的合金中，在 铸造条件下，当合金冷却较快时， 将形成不平衡结晶。 现在用图6-1说明固溶体合金C0 成分的不平衡结晶过程。
图6-7表示Cu-Sn8%合金单相 凝固时铸态组织中Sn在枝晶横截 面分布的等浓度线。已知Cu-Sn 合金的平衡分配系数K0=0.36，如 不考虑溶质在固相中的扩散，枝 干中心Sn的浓度应为K0C0=2.9%小 于6%。这说明溶质原子在固相中 的扩散是不可忽视的。
枝
晶
偏
析
当考虑固相中有扩散、液相均匀 混合时描述为：
DS
S2
DS－溶质在固相中的扩散系数 －局部凝固时间 S－枝晶间距一半
几种元素在铁中的k0和l1- k0l示于表10-1。可以看 出碳钢中，S、P、C是最易产生枝晶偏析的元素。
表10-1不同元素在铁中的偏析系数
元 素 P S B C V Ti M0 Mn Ni Si Cr
质量分数(%)
0.01 0.01 ～ ～ 0.03 0.04
化学成分的不均匀性
偏析也可根据铸件各部位的溶质浓度CS与合金原始平均浓度C0的偏 离情况分类。凡CS＞C0者，称为正偏析，CS＜C0者，称为负偏析。 这种分类不仅适用于微观偏析也适用于宏观偏析。 偏析是铸件的主要缺陷之一。偏析对铸件质量影响很大，主要表现 在以下几个方面： （1）微观偏析使晶粒范围内的物理和化学性能产生差异，影响铸件 的力学性能。有时使铸件难于加工。 （2）晶界偏析往往有更大的危害性，由于偏析使得低熔点共晶容易 集中在晶粒边界，即增加铸件在收缩过程中产生热裂的倾向性，又 能降低铸件的塑性。 （3）宏观偏析使铸件各部分的理学性能和物理性能产生很大差异， 影响铸件的使用寿命和工作效果。
材料成型原理 名词解释
滑移线场:当方形压头加载于均质、各向同性的塑性材料（土壤）时，最大剪应力轨迹在材料中的空间分布称为滑移线场。
滑移线场实际上就是一个剪切构造网络真实应力:拉伸（或压缩）试验时，变形力与当时实际截面积（而不是初始截面积）之比。
其数值是随变形量、温度与应变速率而变化的。
理想塑性:材料在常应力并不显示加工硬化，而只做塑性流动应力球张量：由一点处三个线应变(见应变)的平均应变所组成的应变张量。
金属充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力。
金属材料的焊接性：—定焊接技术条件下，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称为金属材料的焊接性平衡凝固：指凝固过程中的每个阶段都能达到平衡，即在相变过程中有充分时间进行组元间的扩散，以达到平衡相的成分。
偏析：合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析滑移线:在塑性力学中，变形体塑变区最大切应力的迹线。
冷变形：在再结晶温度以下（通常是指室温）的变形。
热变形：在再结晶温度以上的变形。
温变形：在再结晶温度以下，高于室温的变形熔渣的碱度焊接熔渣中碱性氧化物质量分数的总和与酸性氧化物质量分数总和的比值，叫焊接熔渣的碱度焊接热循环：在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程。
简单加载：加载过程中各应力分量按同一比例单调增长，应力主轴方向固定不变应力偏张量：应力偏张量是塑性变形时物体内一点的应力张量的分量随坐标变化而改变，但其应力张量不变量却是固定不变的，因此应力张量不变量可以反映物体变形状态的实质。
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。
焊接热影响区：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。
最小阻力定律：塑性变形体内有可能沿不同方向流动的质点只选择阻力最小方向流动的规律。
超塑性:是指材料在一定的内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。
偏析的分类
通过调整合金元素的比例，使合金成分更加均匀，降低偏析 的可能性。
控制冷却速度和温度梯度
要点一
控制冷却速度
在铸造过程中，通过调整冷却速度，使合金在凝固过程中 保持适当的温度梯度，避免过快或过慢的冷却导致偏析。
要点二
优化温度梯度
合理设置铸造模具的温度和加热/冷却系统，以形成有利于 合金顺序凝固的温度梯度，减少偏析的产生。
实例举证与讨论
实例
钢铁冶金中的反常偏析现象，如高碳钢中的 反常碳偏析
讨论
负偏析对材料的性能有重要影响，如导致力 学性能下降、耐蚀性降低等。因此，在冶金 和材料加工过程中需要采取措施避免或减少 负偏析的产生。例如，通过控制温度梯度和 溶质分配系数、采用合理的工艺参数等方法 来抑制负偏析的形成。
04
THANK YOU
感谢观看
目前对偏析的检测主要依赖于 金相显微镜、扫描电镜等传统 手段，这些方法的检测精度和 效率有待提高。未来需要开发 更先进的无损检测技术，实现 对偏析的快速、准确检测。
复杂合金体系中偏 析的控制
随着新型复杂合金的开发和应 用，其凝固过程中的偏析现象 更加复杂多变。如何有效控制 复杂合金中的偏析，是当前面 临的一个重要挑战。
优化铸造工艺参数设置
调整浇注温度和速度
根据合金的性质和铸件的结构，合理设置浇注温度和速度 ，确保合金液在型腔中均匀分布。
优化铸造压力和时间
通过调整铸造压力和时间，使合金在凝固过程中获得良好 的补缩效果，减少缩孔、疏松等缺陷的产生，从而降低偏 析的风险。
采用先进的铸造技术
如真空铸造、低压铸造等，这些技术能够减少合金液中的 气体和夹杂物，提高合金的纯净度和均匀性，从而降低偏 析的可能性。
偏析的分类
2011年8月3日
材料加工工程
6
• 在实际铸造条件下，由于冷却速度快，固相中的溶质还未充 分扩散，液体温度降低，固液界面向前推进，又结晶出新成分 的晶粒外层，致使每个晶粒内部的成分存在差异。
• 这种存在于晶粒内部的成分不均匀性，称为晶内偏析。由于 固溶体合金多按枝晶方式生长，先结晶的枝干和后结晶的分枝 的成分也存在差异，而且分枝本身(内外层)、分枝与分枝间的 成分是不均匀的，故也称枝晶偏析。
1.00～ 8.0
偏析系数|1－ k0|
0.94
0.90
0.87
0.74
0.62
0.53
0.51
0.86
0.65
0.35
0.34
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材料加工工程
11
枝晶偏析
枝晶偏析的大小可用 枝晶偏析度Se
Se Cmax Cmin C0
枝晶偏析比SR
枝晶中最高溶质浓度 SR 枝晶中最低溶质浓度
2011年8月3日
材料加工工程
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枝晶偏析
枝晶偏析的描述：
当不考虑固相中的扩散 时，用Scheil方程式描述：
CS k0C0 (1 fS )k0 1
应该指出的是，Scheil方程是在 假定固相没有溶质扩散的条件下导出的 ，是一种极端情况。实际上，特别是在 高熔点合金中，如碳、氮这些原子半径 较小的元素在奥氏体中扩散往往是不可 忽视的。
两种：
微观偏析——晶粒尺寸范围（包括晶界）里的化学成分不均匀 现象。
宏观偏析——铸坯整个断面上化学成分不均匀现象。
偏析的分类
微观偏析 ：晶内偏析（枝晶偏析），晶界偏析
宏观偏析 ：正偏析，逆偏析，V型偏析和逆V型偏析，
材料成型原理
材料成型原理第1章液态金属的结构与性质物相由界面包围的具有一定成分和结构的均匀体组织物相的机械混合物润湿性是指存在两种互不相溶液体，液体首先润湿固相表面的能力，即一种液体在一种固体表面铺展的能力或倾向性压力差物体两侧所受压力的差值现代晶体学表明，晶体的原子一定方式周期排列在三维空间的晶格结点上，表现出平移对称性特征，同时原子以某种模式在平衡位置上作热振动，相对于晶体这种原子有序排列，气体的分子原子，不停的做无规律运动。
液体表现出长程无序特征，液体结构表现出局域范围内的近程有序。
偶分布函数的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的概率。
晶态固体因原子以特定方式周期排列，其偶分布函数以相应的规律呈分立的若干尖锐峰，液体的g(r)出现若干衰减的钝化峰，直至几个原子间距后趋于直线g(r)等于1。
由于能量起伏，液体中大量不停游动着的局域有序原子团簇，时聚时散，此起彼伏，而存在结构起伏，实际金属的现象，还要复杂的多，除了能量起伏及结构起伏，还同时存在着浓度起伏。
长程有序：液体的原子相对于周期有序的晶体固态是不规则的，液体结构宏观上不具有平移、对称性。
黏度是液体内摩擦阻力大小的标志，黏度的物理意义可以视为：作用于液体表面的应力与垂直于该平面方向上的速度梯度的比例系数。
表面活性元素使液体黏度降低，非表面活性杂质的存在使黏度提高。
黏度的意义：黏度影响金属液的流动性进而影响铸件轮廓的清晰程度。
影响钢铁材料的脱硫，脱磷，扩散脱氧。
熔渣及金属液粘度降低对合金元素的过渡是有利的。
影响铸件内部缩孔或缩松、热裂的形成倾向。
影响精炼效果，夹杂、气孔的形成。
表面张力是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所致。
表面是产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。
表面与界面的差别在于后者泛指两相之间的交界面，前者指液体或固体与气体之间的交界面。
原子间结合力越大，表面内能越大，因此表面自由能越大，表面张力也就越大。
第一节 合金中的成分偏析——材料成型原理
1
合金在凝固过程中
什么叫偏析？
发生的化学成分不均 匀现象称为偏析
为什么会出现偏析？
偏析对合金的力学性能、
偏析的利弊？
偏析的分类
抗裂偏性析能主及要耐是腐蚀由性于能合等金有
程度不同的损害。偏析也有
在凝固过程中溶质再分
有益的一面，如利用偏析现
象配可和以扩净散化或不提充纯分金引属起等的。 .
转 线移能，量在注会界：使面上不前面沿数均的字匀液E程=相11度中.7加6形k成J剧/c杂m(见质图元下素中面富数三集字组层E数=，2据随3.9后中4k快J的/速cm下凝行固)。
第十一章 凝固缺陷与控制
17
增碳层 脱碳层
wC %
焊缝金属 x1
x2
母材金属
－x 实际熔合线
x
异种钢接头焊材一般采用高韧性的奥氏体焊材，由于焊缝富含碳化物形成
第十一章 凝固缺陷与控制
12
焊接熔池凝固时，随着柱状晶体的长大和固-液界面的 推进，会将溶质或杂质赶向焊缝中心。当焊接速度较大 时，成长的柱状晶会在焊缝中心相遇，在中心形成正偏 析。在拉伸应力作用下，焊缝极易产生纵向裂纹。
电弧位置
图11-6 快速焊时焊缝的区域偏析
第十一章 凝固缺陷与控制
13
Al-4.7Cu 合金铸件的逆偏析
11
偏正析常使偏铸析随件着性溶图能质11不-偏3 均析单匀系向凝数，固|1也时-k铸难0|的棒以内增通溶大质过而的热增分大布处。理但消对除于，偏但析 可系偏以a数析－利较反平用衡大而凝溶的减固合轻质金。的b，－正液当常相溶只偏质有析含扩量现散较象c高－对时液金，相属完合全进金混倾行合向提于d纯－体液精积相炼凝部。分固混，合
成分偏析
微观偏析的影响因素与消除措施
合金液、 合金液、固相线间隔 （宽）
偏析程度 的影响因 素
偏析元素的扩散能力 （弱） 冷却条件 （快）
微观偏析是一种不平衡状态， 微观偏析是一种不平衡状态，在热力学上是
•
不稳定的。 不稳定的。可通过扩散退火或均匀化退火来消
微观偏析程度一般用偏析系数|1－k0|
来衡量。|1－k0|值越大，固相和液相的浓 即将合金加热到低于固相线100～200℃的 除，即将合金加热到低于固相线 ～ ℃ 度差越大，晶内偏析越严重。 温度，进行长时间保温， 温度，进行长时间保温，使偏析元素进行充分
•表11-1
P
不同元素在铁中的偏析系数
二、宏观偏析
宏观偏析是指宏观尺寸上的偏析，包 括： 正常偏析 逆偏析 V形偏析和逆V形偏析 带状偏析与层状偏析 重力偏析
系数较大的合金，当溶质含量较高时，合金倾向于体积凝固， 系数较大的合金，液相只有扩散 c－液相完全混合 d－液相部分混合 a－平衡凝固 b－ 当溶质含量较高时，合金倾向于体积凝固， － － － － 可以利用溶质的正常偏析现象对金属进行提纯精炼。 可以利用溶质的正常偏析现象对金属进行提纯精炼。 偏析反而减轻。 偏析反而减轻。
收缩孔 正偏析 逆V偏析 偏析 V偏析 偏析
负偏析
铸锭产生V形和逆 形和逆V形 图11-5 铸锭产生 形和逆 形 偏析部位示意图
带状偏析常出现在铸锭或厚壁铸件中，有时是连 续的，有时则是间断的，偏析的带状总是和液-固 界面相平行。 带状偏析的形成是由于固-液界面前沿液相中存在 溶质富集层且晶体生长速度发生变化的缘故。 层状偏析 焊缝凝固中的层状偏析与带状偏析机理相同。
正常偏析随着溶质偏析系数|1-k0|的增大而增大。但对于偏析 的增大而增大。 正常偏析随着溶质偏析系数 的增大而增大 图11-3 单向凝固时铸棒内溶质的分布 偏析使铸件性能不均匀，也难以通过热处理消除， 偏析使铸件性能不均匀，也难以通过热处理消除，但
“偏析”现象的分析及解决
氧化铝类型对浇注料机理的影响
5 4.5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ4 3.5 D 50 [micron] 3 2.5 2 1.5
烧结氧化铝粉 Ball size =Na20 >200 <2600ppm
AM21 AM22
活性氧化铝粉 较容易导致偏析和促使这种现象的发生
A170 RA810 A172
1 0.5 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Binder phase %
170 140
71,4 11,4 17,2 100
无偏析现象
45
0,01% BA 0,01% BA + 0,01% BA + 0,005% BA 0,005 LiC 0,01 LiC + 0,025 LiC
过多的缓凝剂导致偏析效应可以通过加入碳酸锂来调整
•
举例说明由于添加剂而导致偏析效应
• 因为添加剂加入量或效果而要求多加水，近而导致偏析效应
•
过多缓凝剂加入量导致偏析效应
•
为了迎合合适的工作时间加入某种缓凝剂导致偏析效应 Æ Modify behaviour with addition of pH stablising additive
分散体系试验 :水的影响
Binder phase %
165
130
11
12
13
14
15
% Water addition (%)
在水加入量过多的情况下可以通过引入碳酸锂来调整 (0,0015-0,005%)
Using cyclindrical flow cone of 30mm x 50mm
分散体系试验 :缓凝剂的影响
浇注料工作时间 (mins)
材料成型原理名词解释
材料成型原理名词解释第一章1.金属的表面活性物质：使液态金属表面张力降低的溶质元素，称为该金属的表面活性物质。
2.金属的非表面活性物质：使液态金属表面张力增加的溶质元素，称为该金属的非表面活性物质。
3.充型能力：液态金属的充型能力是指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，即液态金属充满铸型的能力，简称充型能力。
4.流动性：液态金属本身的流动能力，称为“流动性”。
5.结构起伏：由于能量起伏，液体中大量不停“游动”着的局域有序原子团簇时聚时散、此起彼伏而存在“结构起伏”6.能量起伏：原子集团间的空穴或裂纹内分布着排列无规则的游离原子。
这样的结构不是静止的，而是处于瞬息万变的状态，即原子集团、空穴或裂纹的大小、形态和分布及热运动的状态都处于每时每刻都在变化的状态--液态中也存在着很大的能量起伏。
7.浓度起伏：由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，相互结合力较强的原子容易聚集在一起，而把别的原子排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异；而且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”。
8.相起伏：存在成分和结构不同的游动原子集团，在一些化学亲和力较强的元素的原子之间还可能形成不稳定的 (临时的)或稳定的化合物----相起伏。
9.折算厚度：折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积与表面积之比。
第二章1.逐层凝固方式：在恒温下结晶的纯金属、共晶成分的合金，断面上液体和固体由一条界线截然分开，没有“L+S”两相区，随温度下降，固体层不断加厚，逐步达到中心。
这种情况为“逐层凝固方式”。
2.体积凝固方式：若铸件断面温度场较平坦，温度梯度很小，或结晶温度区间很宽，铸件凝固的某一段时间内，某凝固区域在某时刻贯穿整个铸件断面时，则在凝固区域里既有已结晶的晶体，也有未凝固的液体，这种情况为“体积凝固方式”。
3.中间凝固方式：如果合金的结晶温度范围较窄，或者铸件断面的温度梯度较大，铸件断面上的凝固区域宽度介于两者之间时，则属于“中间凝固方式”。
材料成型技术基础--名词解释
名词解释一、二章(绪论+铸造成型)：1缩孔、缩松：液态金属在凝固的过程中，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，细小而分散的孔洞称为缩松。
2顺序凝固：指采用各种措施保证铸件结构各部分，从远离冒口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再向冒口方向顺序凝固的凝固方式。
3同时凝固：由顺序凝固的定义可得。
4偏析：铸件凝固后截面上不同部位晶粒内部化学成分不均匀的现象称为偏析。
5:宏观偏析：其成分不均匀现象表现在较大尺寸范围，也称为区域偏析。
6微观偏析：指微小范围内的化学成分不均匀现象。
7流动性：液态金属自身的流动能力称为“流动性”。
8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叫充型能力。
9正偏析：当溶质的分配系数K>1的合金进行凝固时，越是后来结晶的固相，溶质的浓度越低，这种成分偏析称之为正偏析。
10逆偏析：当溶质的分配系数K<1的合金进行凝固时，越是后来结晶的固相，溶质的浓度越高，这种成分偏析称之为逆偏析。
11：自由收缩：铸件在铸型中收缩仅受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力时，为自由收缩。
12：受阻收缩：如果铸件在铸型中的收缩除了受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力，还受到其他阻碍，则为受阻收缩。
13：析出性气孔：溶解于熔融金属中的气体在冷却和凝固的过程中，由于溶解度的下降而从合金中析出，当铸件表面已凝固，气泡来不及排除而保留在铸件中形成的气孔。
14：反应性气孔：浇入铸型的熔融金属与铸型材料、芯撑、冷铁或熔渣之间发生化学反应所产生的气体在、铸件中形成的孔洞，称为反应气孔。
15：侵入性气孔：浇注过程中熔融金属和铸型之间的热作用，使型砂和型芯中的挥发物挥发生成，以及型腔中原有的空气，在界面上超过临界值时，气体就会侵入金属液而不上浮逸出而形成的气孔。
三章（固态材料塑性成型）1金属塑性变形：是指在外力作用下，使金属材料产生预期的变形，以获得所需形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。
材料成型原理名词解释及分析
材料成型原理名词解释及分析名词解释能量起伏：原⼦能量存在不均匀性。
结构起伏：原⼦时聚时散。
浓度起伏：同种原⼦在不同原⼦团的分布量不同。
表⾯张⼒：⼀⼩部分液体单独在⼤⽓中出现时，⼒图保持球状形态，说明总有⼀个⼒的作⽤使其趋向球状，这个⼒为表⾯张⼒。
传热的基本⽅式：传到传热、对流换热和辐射换热。
三种计算凝固时间的⽅法：1理论计算法；2平⽅根定律；3折算厚度法。
匀质形核：在没有任何外来界⾯的均匀熔体的形核过程。
⾮均质形核：在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界⾯提供的衬底进⾏形核的过程。
粗糙界⾯：界⾯固相⼀侧的点阵位置只有50%左右被固相原⼦所占据，这些原⼦散乱的随机分布在界⾯上，形成⼀个坑坑洼洼，凹凸不平的界⾯。
平整界⾯：固相表⾯的点阵位置⼏乎全部被固相原⼦所占据，只留下少数空位；或者是在充满固相原⼦的界⾯上存在少数不稳定的孤⽴的固相原⼦，从⽽形成了⼀个总体上的平整光滑界⾯。
溶质再分配：从形核开始到凝固结束，在整个结晶过程中固液两相内部将不断进⾏着溶质元素的重新分布过程，称为合⾦结晶过程中的溶质再分配平衡凝固：在⼀定压⼒条件下，凝固体系的温度和成分完全由相应合⾦系的平衡相图所规定，这种理想状态下的凝固过程称为平衡凝固。
近平衡凝固过程：在固液界⾯处合⾦成分符合平衡相图，这种情况称为界⾯平衡，相应的凝固过程称为近平衡凝固过程，也成为正常凝固过程。
⾮平衡凝固过程：即使在固液界⾯处也不符合平衡相图的规定，产⽣所谓的溶质捕获现象，这类凝固过程称为⾮平衡凝固过程溶质平衡分配系数：平衡固相溶质浓度Cs与液相溶质浓度Cl之⽐为溶质平衡分配系数热过冷——液态凝固时所需过冷完全由传热所提供。
成分过冷：凝固时由于溶质再分配造成固液界⾯前沿溶质浓度变化，引起理论凝固温度的改变⽽在液固界⾯前液相内形成的过冷。
⾮⼩平⾯-⾮⼩平⾯共晶合⾦（⼜称规则共晶合⾦）：该类合⾦在结晶过程中，共晶两相α和β具有⾮⼩平⾯⽣长的粗糙界⾯，组成相的形态为规则的棒状或层⽚状。