第一章重难点复习题

1、第一章练习一一、填空题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。3、偶分布函数g(r) 的物理意义是距某一 粒子r处找到另一个粒子的 ，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(r)对于平均数密度o（=N/V）的相对偏差。4、考察下面右图中表

2、达物质不同状态的偶分布函数g(r)的图(a)、(b)、(c)的特征，然后用连线将分别与左图中对应的结构示意图进行配对。 固体结构 （a） 的偶分布函数 气体结构 （b） 的偶分布函数 液体结构 （c） 的偶分布函数5、能量起伏：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 有高有低，同一原子的能量也在随 不停地变化，时高时低。这种现象称为能量起伏。6、结构起伏：液态金属是由大量不停“游动”着的 组成，团簇内为某种 结构，团簇周围是一些 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

3、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，其团簇的统计平均 是一定的。然而，原子团簇平均尺寸随温度变化而变化，温度越高原子团簇平均尺寸 。8、浓度起伏：工业中常用的合金存在着异类组员；即使是“纯”金属，也存在着大量 原子。因此，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 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 在不时

4、发生着变化，这一现象称为浓度起伏（也称为成分起伏）。9、对于液态合金，若同种元素的原子间结合力 不同元素的原子间结合力，即F(A-A、B-B) F(A-B)，则形成富A及富B的原子 ，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 ，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”。具有“化学短程序”的原子团簇，在热运动的作用下，出现时而化合，时而分解的分子，也可称为不稳定化合物，甚至可以形成比较强而稳定化合物，在液体中就出现新的固相。10、金属熔化潜热Hm比其气化潜热Hb小得多（表1-2），

5、为1/151/30，表明熔化时其内部原子 只有部分被破坏。二、判断题（括号中添“”或“×”）1、在描述液体结构时，以结构参数N1表示参考原子周围最近邻（即第一壳层）原子数，即配位数；以r1表示参考原子至其周围第一配位层的原子平均原子间距，同时r1也可表达此液态体系的原子平均原子间距。（ ）2、所有物质熔化时体积变化率Vm/V均为正值，表明液体的原子间距接近于固体。（ ）3、理想纯金属液体中只存在“能量起伏”，而实际液态金属或合金同时存在能量、结构和成分三种起伏。（ ）4、液态金属及合金中，一些化学亲和力较强的异类原于之间还可能形成不稳定的(临时的)或稳定的化合物。这些化合物可能以固态

6、，气态或液态出现。（ ）5、液态领域最新理论及实验表明，单组元液体中存在“拓扑短程序”,而多组元液体中则可能同时存在“化学短程序”，液体结构和性质随压力或温度的改变只发生连续渐变。（ ）练习二一、 填空题1. 作用于液体表面切应力大小与垂直于该平面法线方向上的速度梯度的比例系数，称为 ，通常以表示。要产生相同的速度梯度dVX/dy，液体 阻力越大，则越大，所需外加剪切应力也 。2. 液体粘度的常用单位为 或 。3. 液体的原子之间结合力（或原子间结合能U） ，则内摩擦阻力越大，粘度也就 。液体粘度随原子间结合能U按指数关系增加，即（公式）： 。4. 此外，粘度随原子间距 而降低，随温度T 而下

7、降，合金元素的加入若产生负的混合热Hm，则会使合金液的粘度 ，通常，表面活性元素使液体粘度 。5. 通常， 大的物质，其熔点和沸点高，其固体和液体的表面能和表面张力也大。6. 虽然表面张力与表面自由能是不同的物理概念，但都以（或）表示，其大小完全相同，单位也可以 ，通常表面张力的单位为力/距离，以 或 表示，表面能的单位为能量/面积，以 或 表示。7. 两相质点间结合力 ，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 ，表示两相间润湿性 。8. 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 。9.二、选择题1、下面哪些因素的变化可

8、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。2、关于表面张力，下面哪一种说法的是正确的？A、通过降低液体温度、向系统中加入削弱原子间结合力的组元可以提高表面张力。B、对晶体而言，若表面为密排晶面（低指数晶面），其表面能及表面张力比非密排晶面的小。基于上述原因，晶体为维持其最稳定的状态，其表面往往为

9、低指数（密排）晶面。C、加入自由电子数目多的溶质元素，以及加入表面活性元素可以降低合金液的表面张力。D、S、O及N等元素均明显降低钢液及铁液的表面张力，而加入Cr作为合金元素则使铁液表面张力上升。3、下面哪种说法是错误的？A、表面张力在大体积系统中显示不出它的作用，但在微小体积系统会显示很大的作用。B、液体及固体为微小凸面（曲率半径r为正）时，其内部压力大于外部压力，即：p1p2。C、液态铝合金中同时存在大小不同的氢气泡，由表面张力产生的附加压力分别为P1与P2，则P2P1。当两气泡汇集接触时，小气泡中的气体将迅速充入大气泡而合并。D、铸造过程中金属液若易侵入砂型毛细管则形成粘砂。毛细管直径D

10、及上方金属液静压头H越大，越容易产生粘砂，而金属液表面张力越小，则产生粘砂的毛细管临界直径DC（与型砂的粗细有关）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，d/dc0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。三、解答及计算题：1、在金属液各种精炼工艺中，希望夹杂或气泡能

11、够快速上浮而强化精炼效果。写出流体力学的斯托克斯公式，并分析粘度、夹杂或气泡半径r、夹杂或气泡密度B的大小对精炼效果的影响。2、简述表面张力的产生原因，并指出物质内部原子间结合力的大小对表面张力及表面能的影响。润湿角与界面张力3、如图所示，各界面（表面）张力达到稳定状态，在图中标出各张力（符号），并写出润饰角与张力之间的平衡关系式。 假设GL保持不变，讨论LS大于、小于及等于GS 的情况下润饰角的特点及液相对固相的润饰性。4、设凝固后期枝晶间液体相互隔绝，厚度为1.1×10-9m的液膜两侧晶粒因凝固收缩受1.5×103Mpa的拉应力，根据液膜理论计算产生热裂的液态金属临界表

12、面张力。并讨论 S及液膜厚度对钢铁材料的热裂纹形成的影响。5、过共析钢液=0.0049PaS，钢液的密度为7000kg/m3，表面张力为1500mN/m，加铝脱氧，生成密度为5400 kg/m3的Al2O3 ，如能使Al2O3颗粒上浮到钢液表面就能获得质量较好的钢。假如脱氧产物在1524mm深处生成，试确定钢液脱氧后2min上浮到钢液表面的Al2O3最小颗粒的尺寸。练习三一、填空题1、充型能力是设计浇注系统的重要依据之一，充型能力弱，则可能产生 、 、砂眼、铁豆、抬箱，以及卷入性气孔、夹砂等缺陷。2、液态金属本身的流动能力称为“ ”，是液态金属的工艺性能之一，它取决于液态金属的 、 、合金的

13、及 等。3、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 性质、 条件、 结构等外界因素，是各种因素的综合反映。4、铸件的浇注系统静压头H ，液态金属密度及比热、合金的结晶潜热 ，浇注温度、铸型温度T型 ，充型能力越强。5、铸型的C2、2、2越大即蓄热系数b2（）越大，铸型的激冷能力就 ，金属液于其中保持液态的时间就越短，充型能力 。二、选择题1、对于特定合金，分别采用砂型、金属型、熔模铸造不同的工艺方法，铸件可以铸造出的最小壁厚从小到大的正确排列顺序为：A、熔模铸造、砂型、金属型；B、金属型、砂型、熔模铸造；C、砂型、金属型、熔模铸造；D、熔模铸造、金属型、砂型。2、下面哪一种说

14、法的是错误的？A、纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金，在相同过热度情况下，比具有宽凝固温度区间的流动性好。B、Al-Si合金共晶成分为Si12.6%，因此，从合金的性质而言，流动性最好的成分是Si12.6%。C、根据结晶温度范围宽的合金的停止流动机理，当向前流动的液态金属的前端析出1520的固相量时，便结成一个连续的网络，流动就会停止。D、尽管“充型能力”与合金的“流动性”紧密相关，合金的“流动性”与“充型能力”是两个不同的概念。3、下面哪一种说法的是错误的？A、铸型的蓄热系数b2越大，铸型的激冷能力就越强，充型能力下降。反之，铸型的b2小，则充型能力提高。B、浇注温度越高、充型压头越大，则

15、液态金属的充型能力越好。而铸件结构越复杂、厚薄过渡面多，则型腔结构越复杂，流动阻力越大，液态金属的充型能力越差。C、金属型的蓄热系数b2是砂型的十倍或数十倍以上，为了使金属型浇口和冒口中的金属液缓慢冷却，可以在涂料中加入b2很小的石棉粉。D、某一牌号的合金铸件出现“浇不足”缺陷而报废，因此应调整成分来缩小结晶温度范围，以提高其流动性。4、关于液态金属流动性，下面哪一种说法的是错误的？A、在相同的过热度情况下，成分范围C2.0%-4.3%的Fe-C合金流动性随含C量的增加而变差。B、特定成分的合金流动性随过热度增大而变好。C、通常，在相同的条件下（相同铸型性质、浇注系统、浇注过热度等）浇注各种合金的流动性