材料成型原理章节复习资料
材料成型原理重点整理
材料成型原理重点整理第一篇：材料成型原理重点整理液态金属结构可以这样描述：液态金属由许多近程有序的原子集团组成，这些原子集团原子排列规则，有激烈的原子热运动和大量空穴，存在较大的能量起伏。
同时，这些原子集团和空穴时聚时散，时大时小，处于瞬息万变的状态。
液态金属冷却到冷却到平衡结晶温度Tm（熔点）时，并没有开始结晶，而是冷却到低于Tm时，固相才开始结晶析出（形核并长大），这种现象叫做过冷平衡结晶温度Tm与实际结晶温度T之间的温度差称为过冷度（△T），△T= Tm –T。
金属凝固的驱动力，主要取决于过冷度△T。
过冷度越大，凝固的驱动力越大。
液相内部出现晶核时系统自由能对变化：当过冷液体中出现晶核时，系统自由能将产生变化。
系统自由能的变化由两部分组成，一部分是体积自由能变化，即固、液相之间的体积自由能差△GV。
它使系统的自由能降低，它是相变的驱动力；另一部分是界面能变化，由于晶核形成的同时，也形成了新的液一固相界面，因而产生了新的界面能△Gi。
这部分能量将导致系统的自由能增大，它是相变的阻力。
图为在三种曲率不同的表面上形核的示意图，它们具有相同的润湿角和晶核曲率半径，但是显然包含的原子数不同。
显然在凸面上形成的晶核包含原子数最多，平面上次之，凹面上最少。
可见，即使是同一种物质作为形核基底，起形核能力也不同，跟界面的曲率方向和大小有关，凹面的形核能力最强。
一般来说形核剂应该满足以下几个条件：1.失配度小、完全共格对应，方式的界面能最低，促进非自发形核的能力最强，形核率也最大。
2.粗糙度大、在基底上存在凹坑时，形核能力较强。
故表面粗糙不平的形核剂对促进形核有利。
3.分散性好、若形核剂聚集成团，大大降低了有效基底面积，对形核有不利影响。
4.高温稳定性好，形核剂在高温熔体中使用，如发生分解、氧化，或者与熔体发生一些化学反应，形核剂将发生变质，不能起到促进形核的作用。
金属结晶为什么需要过冷度呢？结晶在什么条件下才能自发进行呢？这是由结晶的热力学条件所决定的。
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。
材料成形复习提纲
材料成形复习提纲
一、引言
1.材料成形的定义和重要性
2.材料成形的分类和应用领域
二、材料成形的基本原理
1.材料变形与本构关系
2.材料变形的影响因素
3.材料成形的力学行为
三、塑性成形
1.压力与应力
2.塑性变形的基本形式
3.塑性成形的分类和工艺
4.塑性成形的优点和局限性
四、焊接成形
1.焊接工艺的分类和原理
2.焊接接头的设计和准备
3.焊接材料和设备的选择
4.焊接质量控制和检验
五、热处理技术
1.热处理的目的和作用
2.热处理的分类和工艺
3.热处理对材料性能的影响
4.热处理过程控制和参数选择
六、表面处理技术
1.表面处理的目的和作用
2.表面处理的分类和工艺
3.表面处理对材料性能的影响
4.表面处理过程控制和参数选择
七、材料成形的质量控制与检验
1.质量控制的重要性和原则
2.常用的成形质量检验方法
3.质量缺陷的分析和处理
八、新型材料成形技术
1.新型材料与成形技术的关系
2.新型材料成形技术的研究进展
3.新型材料成形技术的应用前景
九、结语
1.材料成形的发展趋势和挑战
2.对材料成形的思考和展望。
材料成型复习提纲(完整版)
题型与比例：选择题20%，填空题30% ，是非题20%，其他30%第一章1.铸件的凝固方式有：逐层凝固、糊状凝固、中间凝固2.合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。
3.液态金属本身的流动性能力称为流动性。
4.液态合金充满型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力，称为充型能力。
5.影响合金流动性的因素：1.合金的种类2.合金的成分3.浇注的条件4.铸型的充填条件6.灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铝合金次之，铸钢最差。
7.收缩是铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。
收缩是合金的物理本性，在铸造过程中，因收缩可能会导致铸件产生缩孔、缩松、应力、变形和裂纹等缺陷。
8.缩孔是在铸件最后凝固的部分形成容积较大而且集中的空洞。
9.缩松是细小而分散的空洞。
10.定向凝固（顺序凝固）在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，在远离冒口的部分安放冷铁，使铸件上远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。
11.铸造内应力按产生的原因不同，分为热应力、收缩应力、相变应力。
热应力主要是铸件冷却中，由于冷却速度不同而引起不均衡收缩所产生的应力。
热应力使冷却较慢的厚壁处或心部受拉伸，冷却较快的薄壁处或表面受压缩。
12.一般铸件冷却到弹性状态后，收缩受阻才会产生收缩应力，而且收缩应力表现为拉应力或切应力。
13.同时凝固：采取措施使铸件各部分无温差或温差尽量小，几乎同时进行凝固。
自然时效：将铸件置于露天场地半年以上，让其缓慢地发生变形，内应力消除。
热时效（人工时效）又称去应力退火，将铸件加热到550~650°C，保温2~4h，随炉慢冷至150~220°C，然后出炉。
14.热裂一般是在凝固末期，金属处于固相线附近的高温时形成的。
热裂纹的特征是裂纹短，缝隙较宽，形状曲折，裂口表面氧化较严重15.冷裂的特征是裂纹细小，呈连续直线状，具有金属光泽或微氧化色。
《材料成型原理》复习重点
一、名词解释1 表面张力2 粘度3 表面自由能(表面能)4 液态金属的充型能力5 液态金属的流动性6 铸型的蓄热系数7 不稳定温度场和稳定温度场8 温度梯度9 溶质平衡分配系数K010 均质形核和异质形核11、粗糙界面和光滑界面12 “成分过冷”与“热过冷”13 内生生长和外生生长14 枝晶间距15 共生生长和离异生长16 孕育与变质17 联生结晶18 择优生长19 快速凝固20 气体的溶解度21 熔渣的碱度22、长渣和短渣23 熔渣的氧化和还原能力24 扩散脱氧25 沉淀脱氧26 真空脱氧27 偏析28 微观和宏观偏析29 气孔30、冷裂纹和热裂纹31 溶质再分配32 热流密度33 焊接34 热影响区35 焊接线能量E36 焊接的合金化37 合金化的过渡系数38 熔合比39 内力40 内应力41 焊接瞬时应力42 焊接残余应力43 焊接变形44 裂纹45 塑性46 热塑性变形47、张量48 塑性49 简单加载50、应力球张量51、加工硬化52、应变速率53、滑移54、主切应力平面55、平面应变状态56、附加应力二、简答题1 实际液态金属的结构2 液态金属表面张力的影响因素3 简述大平板铸件凝固时间计算的平方根定律4 铸件凝固方式的分类5 简述Jackson因子与界面结构的关系6 试写出“固相无扩散，液相只有有限扩散”条件下“成分过冷”的判据，并分析哪些条件有助于形成“成分过冷”。
7 写出成分过冷判别式（在“固相无扩散，液相为有限扩散”条件下），讨论溶质原始含量C0、晶体生长速度R、界面前沿液相中的温度梯度GL对成分过冷程度的影响，并以图示或文字描述它们对合金单相固溶体结晶形貌的影响。
8 层片状共晶的形核和长大方式9. 铸件的凝固组织可分为几类，它们分别描述铸件凝固组织的那些特点？11 防止气孔产生的措施12 夹杂物对金属性能的影响13.常见焊缝中的夹杂物有几类，它们会对焊缝产生哪些危害？14 试比较缩孔与缩松的形成机理15. 简述凝固裂纹的形成机理及防止措施。
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。
材料成型复习资料
一、名词解释1.充型能力——液态金属充满型腔的能力。
2.均质形核——在没有外来界面的均匀熔体中形核的过程。
3.溶质再分配——液态金属从形核到完全凝固过程中，固液两相不断进行着溶质元素的交换。
4.析出性气孔——液态金属冷却过程中，因气体溶解度下降，析出的气体来不及逸出而产生的气孔。
5.焊接接头——主要由焊缝、熔合区、热影响区、母材组成。
6.T8/5——金属元素从800℃降到500℃所需的时间。
7.过渡系数——熔敷金属中的实际含量与原始含量之比。
8.熔合比——焊缝中未熔化母材所占比例。
9.体积力——与变形体内各质点质量成正比的力。
10.应力张量——表示应力状态的九个分量构成一个二阶张量。
11.塑性——固体材料在外力作用下发生的永久变形，而不被破坏其完整性的能力。
12.屈服准则——描述不同应力下变形体有弹性状态进入塑性状态，并持续塑性状态所必须遵循的条件。
13.本构方程——塑性变形过程中表示应力状态与应变状态的数学关系式。
二、选择题1.下列哪一项不是液态金属的凝固过程起伏状态（ D ）。
A.能量起伏B.结构起伏C.成分起伏D.组织起伏2.下列不属于影响液态金属表面张力的因素是（ A ）。
A.化学成分B.温度C.熔点D.溶质元素3.异质形核速率与下列哪种方式无关（ B ）。
A.过冷度B.合金成分C.基底形态D.界面4.成分过冷引起的原因是（ C ）。
A.温度梯度B.平衡系数C.溶质再分配D.成分过冷度5.铸件的性能要求具备明显的方向性，应选择（ C ）组织。
A.平面晶B.胞状晶C.柱状晶D.等轴晶6.液态金属内部或与铸型之间发生化学反应而产生的气孔，成为（ B ）。
A.析出性气孔B.反应性气孔C.侵入性气孔D.缩孔7.下列关于熔焊、压焊和钎焊的说法错误的是（ D ）。
A.熔焊最有利于实现原子间的结合，是金属焊接的最主要方法。
B.使用熔点高于450℃的钎料进行的钎焊成为硬钎焊。
C.熔焊和钎焊微观上相同的，都在连接处形成共同晶粒。
《材料成形原理》复习资料(doc 15页)
《材料成形原理》复习资料(doc 15页)《材料成形原理》复习题(铸)第二章 液态金属的结构和性质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，各液层间的摩擦阻力。
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)化学成分：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，接近共晶成分，粘度降低。
(4)材料成形过程中的液态金属一般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：液态金属的成分、温度、杂质含量及物理性质有关，与外界因素无关。
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材料成型原理章节复习资料
第一章
结构起伏：原子团与空穴的变化现象；
三种起伏现象：温度起伏、结构起伏、成分起伏；这三种起伏现象影响液态金属的凝固的过程，从而对产品的质量产生重要的影响。
粘度：液态金属由于原子间作用力大为削弱，且其中存在大量的空穴，其活动性比固态金属要大得多，呈液体的性质。
表面张力：使单独出现在大气中的一小部分液体趋向球状的力。
表面张力的实质：液体或固体同空气或真空接触的界面叫表面。
表面具有特殊的性质，由此产生一些表面特有的现象-----表面现象。
流变铸造：金属或合金在凝固温度区间给以强烈的搅拌，使晶体的生长形态发生变化，有本来是静止状态的树枝晶转变梅花状或接近于球形的晶粒。
第二章
流动性：液态金属本身的流动能力；
影响：流动性对于排除液体金属中的气体和杂质，凝固过程的补缩、防止开裂，获得优质的液态成形产品有着重要的影响。
液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。
自然对流：由密度差和凝固收缩引起的流动。
强迫对流：由液体受到各种方式的驱动力而产生的流动。
传热的三种基本方式：传导传热、对流换热、辐射换热。
第三章
液态金属凝固的驱动力：液态金属凝固的驱动力是由过冷度提供的，过冷度越大，凝固驱动力也就越大。
过冷度为零时，驱动力则无。
所以金属不能在无过冷度的情况下凝固。
热力学能障：由被迫处于高自由能过度状态下的界面原子所产生。
动力学能障：由金属原子穿越界面过程所引起。
均质形核：在没有任何外来界面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提供的衬底进行形核的过程。
异质核心基底形态与核心容积的关系：
按晶核原子数：凸面上形成的晶核原子数最多，平面上次之，凹面上最少。
按促进异质形核能力：凹界面基底的形核能力最强，平界面基底次之，凸界面基底最弱。
影响异质形核速率的因素：过冷度、界面、液态金属的过热及持续时间的影响。
晶体宏观长大方式：当温度梯度为正时，晶体平面方式长大；当温度梯度为负时，晶体以树枝晶方式生长。
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，这些原子散乱地随机分布在界面上，形成一个坑坑洼洼凹凸不平的界面层。
平整界面：界面固相一侧的点阵位置几乎被固相原子所占据，只留下少数空穴；
晶体生长机理：连续生长机理、晶体的二维生长、晶体缺陷处生长
晶体缺陷处生长：螺旋位错生长、旋转孪晶生长、反射孪晶生长
第四章
溶质再分配：从形核开始到凝固结束，在整个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。
平衡凝固：理想状态下的凝固过程。
界面平衡：在固液界面处合金成分符合平衡相图。
晶体自型壁生核：平面生长、胞状生长、状树枝晶生长
外生生长：晶体自型壁生核，然后由外向内单向延伸的生长方式。
内生生长：等轴晶在液体内部自由生长。
共生生长：保持两相等速协同生长。
离异生长：非共生生长的共晶结晶方式。
第五章
铸锭截面宏观组织的三种形态：
表面细晶粒区：紧靠铸型壁的激冷组织，也称激冷区，由无规则排列的细小等轴晶所组成。
柱状晶区：由垂直于型腔壁且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。
促进等轴晶的形成方法：向熔体中加入强生核剂、控制浇注工艺和增大铸件冷却速度。
生核剂的种类：直接作为外加晶核的生核剂、能形成较高熔点稳定化合物的生核剂、含成分过冷元素的生核剂。
控制浇注工艺和增大铸件冷却速度的方法：采用较低的浇注温度、采用合适的浇注工艺、改进铸型激冷倾向和铸型结构、动态下结晶细化等轴晶。
气孔的分类：析出性气孔、侵入性气孔、反应性气孔。
析出性气孔：液态金属在冷却凝固过程中，因气体溶解度下降，析出的气体来不及逸出而产生的气孔。
特征：气孔形状有团球形、裂纹多角形、断续裂纹状或混合型。
侵入性气孔：砂型和砂芯等在液态金属高温作用下产生的气体，侵入金属内部所形成的气孔。
特征：数量较少、体积较大、孔壁光滑、表面有氧化色，常出现在铸件表层或近表层。
形状多呈梨形、椭圆形或圆形。
反应性气孔：液态金属内部或与铸型之间发生化学反应而产生的气孔。
特征：金属-铸型间反应性气孔常分布在铸件表皮下1~3mm处，其形状有球状和梨状，有些呈细长状。
缩孔：内缩孔、外缩孔。
缩松：宏观缩松、微观缩松。
第七章
焊接方法：熔焊、压焊、钎焊
熔焊：通过局部加热使连接处达到熔化状态，然后冷却结晶形成共同晶粒。
压焊：利用加压、摩擦、扩散等物理作用克服连接表面的不平度，挤除氧化膜等污物，在固态条件下实现连接。
钎焊：采用熔点低于母材的金属材料做钎料，加热的温度仅使钎料熔化而母材不熔化。
区别：熔焊和压焊都是原子间的结合，而钎焊通常在连接处不形成共同晶粒，仅在钎料与母材之间形成粘合。
影响温度场的因素：焊接参数、金属的热物理性质、热源的性质、焊件的厚度及形状。
偏向晶：在通常焊接速度的情况下，焊缝的柱状晶体时朝向焊接方向并弯曲指向焊缝中心。
定向晶：在高速焊接条件下，柱状晶成长方向垂直于焊缝边界，一直长到焊缝中心。
焊接热循环的主要参数：加热速度、最高温度、相变温度以上的停留时间、冷却速度或冷却时间。
第八章
反应区：药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区。
药皮反应区：加热温度较低，不超过药皮的熔化温度。
熔滴反应区：温度高、熔滴的表面积较大。
熔池反应区：熔滴金属盒部分熔渣以很大的速度落入熔池后，同熔化的母材金属混合，并向熔池尾部和四周运动。
氮在金属中溶解的四个阶段：
第一阶段：气体分子向金属与气体的界面上运动；
第二阶段：气体被金属表面吸附；
第三阶段：气体分子在金属表面上分解为原子；
第四阶段：原子穿过金属表面层向金属深处扩散。
氢的影响：氢脆、白点、形成气孔、冷裂纹。
熔渣的作用：机械保护作用、冶金处理作用、改善焊接工艺性能。
长渣：酸性渣的对应温度变化量较大。
短渣：碱性渣的对应温度变化量较小，凝固时间短。
脱氧的主要措施：在焊接材料中加入合适的元素或铁合金，使之在冶金反应中夺取氧，将金属还原。
脱氧种类：先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧。
先期脱氧：固态受热后发生的脱氧反应。
沉淀脱氧：溶解在液态金属中的脱氧剂与FeO直接进行反应，把铁还原，且脱氧产物浮出液态金属的过程。
第九章
减少焊接残余应力的措施：热处理法、机械法、共振法。