塑性成形原理课后答案

1第一章（第一本书）1、 可以通过哪些途径究液态的金属的结构 答，间接，通过固液，固气转变后一些物理性能变化判断液态金属原子间结合状况，直接，通过液态金属的 X 射线或中子线结构分析研究。 2、P73、 怎样理解液态金属“进程有序远程无序” 答。液态金属中的原子排列在几个原子间距内，与固态原子排列基本一致，有规律，而距离远的原子排列不同与固态，无序。这称为 4、阐述实际液态金属结构，能量，结构及浓度三种起伏。 答。实际金属含有大量的杂质，他们存在方式是不同。能量起伏，表现为各个原子间的能量不同各个原子的尺寸不同，浓度起伏，表现为各个原子团成分不同，游动的原子团时聚时散此起彼伏形成结构起伏。 5、液态金属粘滞性本质，及影响因素 答。本质，是质点间（原子间）结合力的大小，影响因素：温度，熔点，杂质。共晶合金粘度低。 8、P13 9、P13，P15 10、P16-1711、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施。 答：1、金属性能方面，合金的成分，结晶潜热，金属的热物理性能，粘度，表面张力 2、铸型性能方面，铸型的蓄热系数，铸型的温度，铸型中的气体 3、浇筑方面、浇注温度，充型压头，浇筑系统的结构 4、铸件结构方面。措施：1 正确选择合金成分多少 2、合理的熔炼工艺 3、适当降低砂型中的水量和发起物质含量，增加砂型通气性。12、某工厂的生产铝镁合金机翼（壁厚 3mm，长 1500mm）采用粘土砂型，常压下浇筑，常因浇筑不足而报废，怎样提高铸件的成品率。 答：可以采用小蓄热系数的铸型，采用预热，提高浇筑温度，加大充型压力，改变浇筑系统，提高金属液充型能力。 13、P20 14、P24-2515、如何得到动态凝固曲线及如何利用动态凝固曲线分析铸件的性质 答、先绘制出铸件的温度场，然后给出合金液相线跟固相线温度，. 16、如何理解凝固区域的结构中的“补缩边界” 、傾出边界 答: 铸件在凝固的过程中除纯金属和共晶成分的合金外，在断面上一般分为 3 个区域，即固相区，凝固区，液相区。用傾出发做实验时，晶体能够随液态金属一起被傾出，因此液固部分和固液部分的边界叫傾出边界。固液部分靠近固体的部分固相占绝大部分，已经连接为牢固的晶体，靠近傾出边界的那部分液态占大部分，这两部分中间形成小的熔池，体积收缩，得不到液态的补充叫补缩边界。 17、铸件的凝固方式及其影响因素。 答：方式：逐层凝固方式、体积凝固方式、中间凝固方式，其凝固方式决定于凝固区域的宽度。影响因素：是由合金结晶温度范围 tc 与温度降 t 的比值决定的。比值远小于 1 时，铸件的凝固趋向于逐层凝固方式，大于 1 时趋向于体积凝固方式 19、P31 20、P32第二章1、P34 2、论述均质形核与非均质形核之间的区别与联系。并分别从临界形核半径。形核功这两个方面阐述外来沉底的润湿能力对临界形核过冷度的影响。 答：均质形核与非均质形核临界半径相等，非均质形核功是均质形核功 Xf（0） 。非均质形核所需体积小，即相起伏原子少。两种形核都需要克服形核功。但非均质形核小。润视角增大，非均质形核的过冷度增大，f(0)减小，非均质形核功减小，导致能量起伏减小，过冷2度减小。 3、P37 4、P39 5、从原子角度看，决定固液界面微观结构的条件是什么？答: 热力学因素 2 时平整界面；动力学因素：动力学过冷度 Tk 大连续生长，产生粗糙界面，小时平整界面。6、阐述各种界面微观结构与其生长机理和生长速度之间的关系，并指出他们的生长方向各有什么特点？ 答：A，粗糙界面;连续生长 R=UTk；完整平整界面;二位生核 R=Ue（b/ Tk） ；非平整界面：1、螺旋生长 R=UTk2、旋转单晶，反射单晶。Tk 上升。B、生长方向：粗糙界面，各项同性的非晶体单晶等，生长方向与热流方向相同。平整界面，密排线相交的小晶面。C、生长表面：粗糙表面，因是各项同行，光滑生长表面。平整界面，棱角分明的秘排小晶面。 7、P43 8、P4412、试述成分过冷与热过冷的含义以及他们之间的区别于联系？ 答：只有的当界面液相一侧形成负温度梯度时，才能在纯金属界面前方熔体内获得过冷，这种仅由于熔体实际温度分布所决定的过冷状态称为热过冷，对于一般合金由于存在溶质再分配，界面前方的液相线是随着成分变化而变化的，因此只要实际温度低于同一地点的液相线温度，也能在熔体前方获得过冷。这种由溶质再分配导致界面前方溶体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷，称为成分过冷。区别：热过冷与成分过冷之间的根本区别是前者仅受热传导过程的控制，后者则同时受热传导过程和传质过程的制约。13、何为成分过冷判据？假设在不同条件下，推导其公式。 答：成分过冷判据：GlGs 时，结晶才可能自发进行，此时液固两自由能只差称为相变驱动力。 11、过冷度：t=t-t0 称之为过冷度 12:、热力学能障：由界面原子所产生，能直接影响体系自由能的大小。 13、动力学能障：由原子穿越界面的过程中所引起的，其大小与相变驱动力无关，而决定于界面的结构和性质，前者对形核有影响，后者则在晶体生长过程中起关键作用。 14、均质形核：是在没有任何外来界面的均匀熔体中的形核过程。也成自发形核。 15、非均质形核：指在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界面的衬底进行形核的过程，也称非自发形核，异质形核 G 非=G 均 f（o） ，当 0C。正偏析否则为逆偏析。Cs 各部分的浓度 C。原始浓度。按其表现形式分为：正常偏析，逆偏析，密度偏析等。 32、晶内偏析：晶内先结晶的部分溶质含量低，后结晶部分溶质含量高。这种成分的不均匀性就称为晶内偏析。 33、枝晶偏析：合金以枝晶形式生长，先结晶的枝干与后续生长的分支也同样存在着成分差异，称为枝晶偏析。 34、胞状偏析：当成分过冷较小时，晶体呈胞状方式生长。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，由于凝固过程中的溶质再分配，当合金的平衡分配系数小于 1 则在胞壁处将富集溶质会贫化，这种化学成分不均匀性称为胞状偏析。 35、晶界偏析：两个晶粒彼此面对面生长，在固液界面，溶质被排出，此外，其他低熔点的物质也会被排出在固液界面，当界面彼此相遇时，在它们之间富集大量溶质，从而造成晶界偏析。 36、气体元素在金属中可以以固溶体，化合物及气态三种形式存在。 37、气孔分为析出性气孔、反应性气孔两类。 38、析出性气孔：金属液在凝固或冷却过程中，因气体溶解度下降，析出来的气体来不及从液面排出而产生的气孔。 39、反应性气孔：金属液和铸型之间或在金属液内部发生化学反应所产生的气孔。 40、收缩：把铸件在液态、凝固态和固态冷却工程中发生的体积减小现象称为收缩。 41、体收缩：金属从液态到常温的体积改变量。线收缩：金属在固态时从高温到常温的线尺寸该变量。 42、液态收缩：具有一定成分的铸造合金从浇注温度冷却到液相线发生的体收缩。 42、凝固收缩：金属从液相线温度到固相线温度间产生的体收缩。 43、固态收缩：金属在固相线一下发生的体收缩。 43、缩孔：铸造合金在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩的产生，往往在铸件最后凝固的部分出现空洞，称为缩孔，把尺寸较大而且集中的空洞称为集中缩孔，简称缩孔。缩孔的形状不规则，表面不光滑，可以看到发达的树枝晶末梢。尺寸细小的而且分散的空洞称为分散性缩孔，简称缩松。缩松安其形态分为宏观缩松（简称缩松）和微观缩松（或显微缩松） 。 7第二章（第二本书）2-3 已知受力物体内一点应力张量为： 求外法线方向余弦为,MPa03758ijl=m= ，n= 的斜截面上的全应力、主应力和剪应力。21解：S x x l xy m xz n= 240521805210Sy xy l y m zy n = .377Sz xz l yz m z n= 215.2015280S=111.7J1=20J2=16025J3=-806250 3-20 2-16025+806250=0 方程具有三个不相等的实根！ 1=-138.2, 2=99.6, 3=58.62-4 在直角坐标系中，已知物体内某点的应力张量为a) MPa；b) MPa；c) 01-ij 0172ijMPa601-25ij1）画出该点的应力单元体；2）求出该点的应力不变量，主应力和主方向、主剪应力、最大剪应力、八面体应力、等效8应力、应力偏张量及球张量。解：a）点的应力单元体如下图2）a) MPa 该点的应力不变量：J 1=10 MPa，J 2=200 MPa，J 3=0 01-ijMPa， 主应力和主方向： 1=20 MPa，l= m=0；n=;2;2 2=0 MPa， l = m=0；n=; 3=-10 MPa, l=0;m=1;n=0主剪应力 12=15 MPa； 23=5 MPa； 12=10 MPa最大剪应力 max=15 MPa八面体应力 8=3.3 MPa ；8=12.47 MPa。等效应力 MPa45.26应力偏张量及球张量。MPa； MPa；3021-0-ij 301ijb) 点的应力单元体如下图9MPa 该点的应力不变量：J 1=100MPa，J 2=29584MPa，J 3=-0172ij2958400 MPa， 主应力和主方向： 1=172 MPa， l=m= n=0;2 2=100MPa， l= m= 0;n=1； 3=-172MPa，l= m= n=0。;主剪应力 12=36 MPa； 23=136 MPa； 12=172MPa最大剪应力 max=172MPa八面体应力 8=33.3 MPa ；8=148.14 MPa。等效应力 MPa314.25应力偏张量及球张量。MPa； MPa；302017ij 301ijc) 点的应力单元体如下图MPa 该点的应力不变量：J 1=-18 MPa，J 2=33 MPa，J 3=230 601-25-ijMPa， 主应力和主方向： 1=10 MPa，l=m= n=0 2=50 MPa，l= m= n=0； ;2 3=-50 MPa，l= m= n=0。;10主剪应力 12=20 MPa； 23=50 MPa； 12=30 MPa最大剪应力 max=30 MPa八面体应力 8=-6MPa； 8=9.7 MPa。等效应力 =20.6MPa应力偏张量及球张量。； 120-85-6ij 60ij2-5 设物体内的应力场为 ， ， ，3126xcyx2xycyyxcxy232，试求系数 c1，c 2，c 3。0zxyz解