凝固原理与铸造技术复习题答案
1、画出纯金属浇入铸型后发生的传热模型示意图，并简要说明其凝固过程的传热特点。
凝固过程的传热有如下一些特点：
简单地说：一热、二迁、三传。
首先它是一个有热源的传热过程。金属凝固时释放的潜热，可以看成是一个热源释放的热，但是金属的凝固潜热，不是在金属全域上同时释放，而只是在不断推进中的凝固前沿上释放。即热源位置在不断地移动；另外，释放的潜热量也随着凝固进程而非线性地变化。一热：有热源的非稳态传热过程，是第一重要的。
二迁：固相、液相间界面和金属铸型间界面，而这二个界面随着凝固进程而发生动态迁移，并使传热现象变得更加复杂。
三传：液态金属的凝固过程是一个同时包含动量传输、质量传输和热量传输的三传（导热、对流和辐射传热）耦合的三维传热物理过程。
其次，在金属凝固时存在着两个界面。即固相、液相间界面和金属铸型间界面，而在这些界面上，通常发生极为复杂的传热现象。
2、一个直径为25cm的长圆柱形铸钢件在砂型和金属型中凝固：
(l)当忽略铸件-铸型界面热阻时，它们的凝固时间各为多少？
(2)当铸件-铸型的界面换热系数hi=0.0024J(cm2．s．℃)时，它们的凝固时间各为多少？
计算用参数如表l -2所示，计算中假定钢水无过热度，并在一个固定的温度Tf 下凝固，同时假定铸型无限厚。
3、对于单元系而言，为什么高温时稳定的同素异性结构具有比低温时稳定的同素异性结构有较高的热焓，即H(γ -Fe)>H (α-Fe)?
4、推导曲率引起的平衡温度改变的计算公式。
除压力外，表面曲率亦对平衡温度产生影响。在凝固时，表面曲率对固相来说相当于增加了一项附加压力，这项附加压力是与界面张力相平衡的。当任一曲面体的体积增加ΔV，面积增加ΔA时，附加压力ΔP与界面张力σ的关系为：
由于曲率引起的平衡温度的改变为：
5、二元合金的溶质平衡分配系数，除可以用热力学数据计算外，还可以用液相线斜率mL及结晶潜热ΔHm来计算。试推导其计算公式。
溶质平衡分配系数k0为恒温下固相溶质浓度CS与液相溶质浓度CL达到平衡时的比值(即k0= Cs/CL)。二元合金的溶质平衡分配系数，除可以用热力学数据计算外，还可以用液相线斜率mL及结晶潜热ΔHm来计算。在二元合金中，设mL和mS为常数，则有：
6、已知纯铜的熔点为1085℃，液态时铜的摩尔体积为8.0×10-6m3，固态时为7.1×10-6m3，当压力的变化为103MPa时，试确定纯铜熔点温度的变化。
Clausius-Claceyron方程式：
=(1085+273)*(8.0-7.1)*10(-6)/(13.05*10(3)) *10(3)*10(6)=93.66K
7、从最大形核功的角度，解释dAG/dr=0的意义。
当液体中出现晶核时，系统自由能的变化由两部分组成，一部分是液相和固相体积自由能差ΔGv，它是相变的驱动力,另一部分是由于出现了固-液界面，使系统增加了界面能ΔGe，它是相变的阻力。这样，系统总的自由能变化为：
因此，总的自由能将随r的变大而由小变大再变小，在晶核临界半径r*时，为极大值，与其相对应的ΔG * 即为形核功。为此，将式(3-2)对r求导，并令d ΔG/dr=O，即可求出临界品核半径：
或：
由于ΔG是r的函数，dΔG/dr=0表示ΔG在晶核半径为临界晶核r*时达到最大，当晶胚尺寸小于临界晶核尺寸时其长大将导致体系自由能的增加，故这种尺寸的晶胚难以长大，最终熔化而消失，只有当晶胚尺寸大于临界晶核尺寸时才能形成稳定的晶核。
8、讨论说明下图所表述的意义。
尽管润湿角在非自发形核中有着重要作用，但用实验方法测定润湿角是困难的。一般，润湿角愈小，夹杂界面的形核能力愈高。
过冷度ΔT愈大，晶胚尺寸愈大，其曲率半径愈大。但在相同的过冷度下，润湿角小的晶胚，在折合成同体积的情况下，其曲率半径更大些。它们与临界半径r*和ΔT的关系曲线的交点即为该θ角相应的形核过冷度，从图中可知θ角愈小，形核过冷度愈小，即其形核能力愈强。
上述情况必须有几个先决条件，首先是润湿角和温度无关，其次是夹杂的基底面积要大于晶胚接触所需要的面积，最后是晶胚和夹杂的接触面为平面。
9、分析讨论选择形核剂的条件。生产中选择形核剂时还应考虑哪些因素？形核剂的条件
根据界面能产生的原因，不难理解，两个相互接触的界面结构（原子排列的几何情况、原子大小，原于间距等）愈近似，它们之间的界面能就愈小。通常用错位度（或称不匹配度）δ来表示界面上晶核原子与夹杂原子互相间的匹配情况。当δ值很小时，过冷度ΔT与δ之间有如下关系：
δ值较小的物质对形核是有效的。但是，这种点阵匹配原理并不是完善的，特别是用它作为选择形核剂的标准还远远不够，因为它与很多事实不符，例如尽管Ag与Sn的δ值比Pt与Sn的δ值小，但Pt能作Sn的形核剂，而Ag却不能，这说明单靠点阵
常数的差异还不能作为判断形核剂的唯一标准，其它的物理化学特性是不能忽视的，目前关于形核剂的选用，主要还是依靠经验。
润湿角除与界面张力有关外，还与形核剂表面粗糙度有关。假若供形核的界面不是平面，而是曲面，则界面的曲度大小与方向（凸、凹）会影响界面的催化效果。图3-21为在三个不同形状的界面上形成的三个晶胚，它们具有相同的曲率半径和相同的θ角，但三个晶胚的体积却不一样。凸面上形成的晶胚体积最大，平面上次之，凹面上最小。
在铸件生产中，希望获得细小等轴晶结构的材料，为获得这种结构材料，最简单而有效的办法是采用孕育处理。
晶体结构、化学因素（两相异类原子间的结合键力）以及表面状态等对孕育剂的形核效果都起重要作用。为充分发挥孕育剂的效果，必须保证它在液体金属中的均匀分布，防止其表面的污染（如氧化以及吸附其它有害于降低界面张力的元素）和熔化。此外，为了保证有效地利用孕育剂，在液体金属中出现成分过冷是需要的。促使成分过冷的有效条件是：液体中低的温度梯度、大的晶体长大速度和对于ko<1的情况下的低的溶质分配系数。
在铸型或锭模中，加强液体金属的对流以造成枝晶的熔断、游离（如电磁搅拌），可以获得大量的细小晶体，它们的表面纯净，没有降低润湿性的氧化膜，有利于晶体生长，其所起的作用和有效的孕育剂是一样的。为了避免孕育剂的表面污染，在选择孕育剂时，考虑到通过化学反应的产物作为非自发核心是非常必要的。
必须指出的是，非自发形核的过冷度将随溶液冷速的增加而加大，在溶液内存在着形核能力不同的多种物质时，如果溶液达到其能力所允许的特定过冷度，它们中间的多种形核物质可能同时达到其对晶核的催化能力，这样，非自发形核的晶核尺寸将是多种多样的。这说明具有一定形核能力的夹杂颗粒，其形核行为与冷却速度有关。
10、用平面图表示，为什么在晶体长大时，快速长大的晶体平面会消失，而留下长大速度较慢的平面？
由于不同晶面族上原子密度和晶面间距的不同，故液相原子向上堆砌的能力也各不相同。因此在相同的过冷度下，各族晶面的生长速度也必然不同。一般而言，液相原子比较容易向排列松散的晶面上堆砌，因而在相同的过冷度下，松散面的生长速度比密排面的生长速度大。这样生长的结果，快速生长的松散面逐渐隐没，晶体表面逐渐为密排面所覆盖。因此快速长大的晶体平面会消失，而留下长大速度较慢的平面。如图3-11
11、试述在什么情况下，小晶面长大方式的晶体会长成树枝晶组织？什么情况下又会长成漏斗形晶体？
树枝状长大: 当液相具有负温度梯度时, 晶体将以树枝状方式生长. 此时, 界面上偶然的凸起深入液相时, 由于过冷度的增大, 长大速率越来越大; 而它本身生长时又要释放结晶潜热, 不
利于近旁的晶体生长, 只能在较远处形成另一凸起. 这就形成了枝晶的一次轴, 在一次轴成长变粗的同时, 由于释放潜热使晶枝侧旁液体中也呈现负温度梯度, 于是在一次轴上又会长出小枝来, 称为二次轴, 在二次轴上又长出三次轴……由此而形成树枝状骨架, 故称为树枝晶(简称枝晶).
晶核一旦形成之后，为使其继续长大，液相原子必须向固-液界面上附着。因此，晶体的进一步长大，受着原子向固-液界面附着的动力学条件的影响。晶体长大的形貌，主要取决于固-液界面原子尺度的特殊结构，这种结构与固、液两相在晶体结构及结合键力上的差别密切相关。通常，可以把材料在结晶形貌上分成两大类。
一类为非小晶面长大，金属和一些特殊的有机化合物属于此类，它们的晶体具有宏观上光滑的固一液界面，且显示不出任何结晶面的特征，原子在向固一渡界面上附着时是各向同性的。
原子的供给取决于热流及溶质原子的扩散场，哪个方向传热、传质快，哪个方向就长大得快。与此同时，由于界面能的各向异性，这类晶体在长大方向上有择优取向的倾向，表现在树枝晶的主干有一定的结晶取向。
另一类为小晶面长大，类金属及金属间化合物、矿物、一些有机物晶体属于此类，它们的晶体具有宏观上锯齿状的固-液界面，并显示出结晶面的特征，图3-22 b为这类晶体的外形。这种晶体的不同晶面长大的速度是不一样的，高指数的晶面，长大时向前（垂直于晶面方向）推进的速度快，最后晶体被低指数晶面包封，从而形成有棱角的外形，究竟哪类物质属于非小晶面长大，哪类物质又是属于小晶面长大，这要取决于它们的熔化熵值，为此，必需首先要从固-液界面自由能方面进行讨论。
12、铸件在金属型中的位置选择主要有哪些设计原则？
铸件在金属型中的位置直接关系到型芯和分型面的数量、液体金属的导入位置、冒口的补缩效果、排气的通畅程度以及金属型的复杂程度等。铸件在金属型中位置的设计原则如下。
（1）浇注系统易于安放，保证金属液平稳地充满金属型，排气方便，避免金属液流卷气和氧化。（2）铸件最厚大部位应放置在金属型的上端，便于设置冒口补缩。如盖子或盘形铸件的厚大法兰面应向上，便于设置冒口补缩。（3）应使金属型结构简单，型芯数量少，安装方便，定位牢固可靠。（4）应保证便于分型取出铸件，防止铸件被拉裂或变形。
由此可见铸件在金属型中的位置决定了工艺方案的优劣，所以在确定铸件位置时，应多方比较，综合考虑，以选择最佳的位置方案。
13、金属型的铸造工艺方案是决定金属型铸件质量的最本质因素。确定铸造工艺方案时应注意哪些因素？
金属型的铸造工艺方案是决定金属型铸件质量的最本质因素。确定铸造工艺方案时应注意以下几点。
（1）浇注系统的设计应尽可能简单，设置直浇道、横浇道等时应避免产生紊流。近年来，为了防止浇注时金属液流动过程中形成紊流，可采用倾转式浇注(图2-1b)。
（2）铸件应力求避免壁厚的突然变化，厚壁与薄壁之间应平滑过渡。因为壁厚的剧烈变化易引起金属液流动时形成紊流及凝固时产生热节，增加卷气或缩孔、缩松之类的缺陷。（3）为保证金属液完全充满型腔，对于易形成密闭空间的部位(如拐角、凹坑等〕应设置排气塞或排气道来强化排气。
（4）确保顺序凝固。合理设置冒口或补缩通道。
（5）为了保证铸件质量和提高生产效率，应考虑设置模具的冷却结构。
14、金属型铸造的顶注式浇注系统有哪些优缺点？顶注式浇注系统主要应用于哪些生产条件？
金属液从设置在铸件顶部的浇道流入型腔，见图2-8 。
缺点：金属液自上而下流动，在流动过程中易飞溅，不利于气体排出，铸件易产生氧化夹渣和卷气等缺陷。
优点：温度场分布合理。因为低温熔液在下，而最后流入的高温液体在上，形成下低上高的温度场，非常有利于顺序凝固及余属液补缩。浇道结构简单，制造方便，消耗的金属液体少。应用：顶注式浇注适用于矮而简单的铸件，高度超过100mm的铝、镁合金铸件宜采用倾转或倾斜浇注。倾斜浇注时，倾斜角度为30 ~50度。
15、压铸主要存在哪些问题。
压铸存在的一些问题：
①由于液体金属充型速度极快，型腔中的气体很难排除，便以气孔形式存留于铸件中。因此普通压铸法压铸的铸件不能进行热处理或焊接(加热时气体膨胀将导致铸件鼓泡而报废)，也不适于比较深的机加工，以免铸件表面显出气孔。
②现有模具材料主要适合于低熔点的合金。如锌、铝、镁等合金。生产铜合金、黑色金属等高熔点合金，其模具材料存在着较大的问题，主要是模具的寿命非常短。
③压铸设备投资高，压铸模制造复杂，周期较长，费用较高，一般不适用于小批量生产。
④由于填充型腔时金属液的冲击力大，一般压铸不能使用砂芯，因此不能压铸具有复杂内腔(内凹)结构的铸件，如闭舵结构的铝合会发动机缸体。
16、如何确定铸件在压铸型中停留时间？
从持压终了至开型取出铸件所需要的时间称为停留时间，停留时间的长短实际上就是铸件出型时温度的高低。
若停留时间太短，铸件出型时温度较高，强度低，自型内顶出铸件时可能发生变形，铸件中气体膨胀使其表面出现鼓泡;
若停留时间过长，铸件出型时温度低，收缩大，抽芯及顶出铸件的阻力增大，热脆性合金铸件会发生开裂。
3.4.4 填充时间、持压及铸件在压铸型中停留的时间
(1)填充时间
自液体金属开始进入型腔到充满为止所需要的时间称为填充时间。
填充时间与压铸件轮廓尺寸、壁厚和形状复杂程度以及液体金属和压铸模的温度等因素有关。
形状简单的厚壁铸件以及浇注温度与压铸型的温度差较小时，填充时间可以长些；反之，则填充时间应短些。
填充时间主要通过控制压射比压、压射速度或内浇道尺寸来实现，一般为0.01~0.2s。
(2) 持压时间
从液体金属充满型腔建立最终静压力瞬时起，在这压力持续作用下至铸件凝固完毕，这段时间称为持压时间。在这期间内应建立自铸件至内浇道的顺序凝固条件，使压力能传递至正在凝固的金属，以获得组织致密的铸件。
持压时间与合金的特性及铸件的壁厚有关。
对熔点高、结晶温度范围宽的合金，应有足够的时间，若同时又是厚壁铸件，则持压时间还可再长些。持压时间不够，容易造成缩松。有时当内浇道处的金属尚未完全凝固，由于压射冲头退回，未凝固的金属被抽出，常在靠近内浇道处出现孔穴。
对结晶温度范围窄的合金，铸件壁又薄，持压时间可短些。当用立式压铸机时，持压时间长，切除余料困难。
17、压铸型喷涂涂料主要有哪些要求？粉状脱模剂涂料的主要组成是什么？
喷涂涂料要求：1.在喷涂涂料时应使涂料层均匀并避免过厚。2. 涂料喷涂后应待稀释剂挥发完毕，再合型浇注，以免型腔或压室中有大量气体存在，影响铸件质量。3.在生产过程中应注意对排气槽、转角或凹入部位容易堆积涂料的地方及时进行清理。
粉状脱模剂主要由石墨粉、滑石粉、陶瓷粉以及少量的有机物等组成，可采用负压和静电喷徐在模具表面，有良好的脱模效果且减少了水分的挥发，保证了型腔内的高真空度。
对涂料组成物的要求主要如下：
（1）高温时具有良好的润滑作用，且不析出对人体有害的气体。
（2）性能稳定，在常温下稀释剂挥发后，使涂料不易变稠，粉状材料不易沉淀，以便存放。稀释剂一般在100~150℃时应挥发很快。
（3）对压铸型及铸件没有腐蚀作用。
18、挤压铸造的工艺形式有哪几种？选择一种工艺形式分析其特点和应用于什么条件？
挤压铸造的工艺形式有多种，按成形时液体金属填充的特性和挤压受力情况，可分为柱塞挤压、直接冲头挤压、间接冲头挤压〔又分上挤法和下挤法)等形式。
间接冲头挤压铸造和超低速压铸工艺类似，它的冲头除将液态金属挤入型腔外，还通过由冲头和凹型组成的内浇道，将压力传到铸件上。
特点：
（1）由于铸件是在已合型闭锁的型腔中形成，它不受金属浇注量的影响，因而铸件尺寸精度高。
（2）但冲头不直接而是部分加压于铸件上，因此，加压效果较差，而且铸件上留有料饼及内浇道，金属液利用率较低。应用：
适合于产量较大，形状较复杂的铸件。
柱塞挤压铸造。用柱塞作为加压冲头，施压于凹型里的液体金属，保压至铸件完全凝固。加压时，液体金属基本上不产生充型流动。这种工艺方法主要适合于形状简单的厚壁铸件及铸锭。
直接冲头挤压利用成形压头在合型时把它插入液体金属中，使部分液体金属上流填充全部型腔，继续升压和保压至铸件全部凝固。加压时，液体金属进行充型流动。这种工艺方法没有浇注系统，浇入的液体金属全部成为铸件，铸件的高度取决于浇入的金属量。图5-1 (b)适用于壁较薄、形状较复杂的铸件。
挤压铸造( Squeeze Casting)就是对浇入到型腔中的金属液体施加一较大的机械静压力，使金属液体在高压下凝固成形的一种工艺方法。
19、挤压铸造时如何选择比压值？
挤压铸造的主要特点之一是对液态金属施加较高的机械压力来提高铸件质量。为了消除液态金属凝固过程中因体积收缩而产生的有关缺陷，以获得晶粒细、力学性能好、表面质量高的铸件，对液态金属必须施加足够的压力，否则难以获得优质铸件。
比压是指挤压铸造时挤压压力作用在金属液上的压强。
比压的大小与合金的种类、挤压形式、铸件结构和技术条件要求等有关。
挤压铸造非铁合金铸件的比压小于黑色合金铸件；
直接冲头挤压的比压小于间接冲头挤压；
形状简单的铸件比压小于形状复杂和薄壁铸件。
根据生产实践经验，采用柱塞挤压或间接冲头挤压的非铁合金铸件的比压可选用
60~100MPa；直接冲头挤压的比压可选用25~50MPa。黑色金属铸件的比压约比有色金属铸样大两倍左右。
20、夹渣缺陷是挤压铸造中一个比较突出的问题。间接挤压铸造时可采取哪些措施减少夹渣缺陷？
间接挤压铸造时，当金属液浇入料缸后，其表面与带有涂料的料缸壁相接触，迅速凝固形成一层硬壳。
在挤压充型时，如果内浇口直径小于料缸直径，则此凝固外壳随金属液一起移动时被冲头挤碎，其部分进入到型腔而形成夹渣。
如果内浇口直径等于料缸直径，则还会在冲头顶部（铸件底部）形成一层冷夹层。
为避免间接挤压铸造时的夹渣，在料缸的上部设置一集渣腔，集渣腔的直径大于料缸直径和内浇口的直径。
当挤压冲头挤压金属液上升充型时，破碎的凝固壳会留在集渣腔内〔或料饼中)而不进入到型腔中。另外在间接挤压铸造时，模具中开设溢流槽（或集渣包)必不可少。浇注后充型前及时扒渣也能有效减少夹渣的形成。
纯金属的凝固习题与答案 1 说明下列基本概念 凝固、结晶、过冷、过冷度、结构起伏、能量起伏、均匀形核、非均匀形核、临界晶核半径、临界晶核形核功、形核率、生长线速度、光滑界面、粗糙界面、动态过冷度、柱状晶、等轴晶、树枝状晶、单晶、非晶态、微晶、液晶。 2 当球状晶核在液相中形成时，系统自由能的变化为σππ233 44r G r G V +?=?，(1)求临界 晶核半径c r ；(2)证明V V c c G A G c ?- ==?2 31 σ(c V 为临界晶核体积)；(3)说明上式的物理意 义。 3 试比较均匀形核与非均匀形核的异同点，说明为什么非均匀形核往往比均匀形核更容易进行。 4 何谓动态过冷度?说明动态过冷度与晶体生长的关系。在单晶制备时控制动态过冷度的意义？ 5 分析在负温度梯度下，液态金属结晶出树枝晶的过程。 6 在同样的负温度梯下，为什么Pb 结晶出树枝状晶而Si 的结晶界面却是平整的? 7 实际生产中怎样控制铸件的晶粒大小?试举例说明。 8 何谓非晶态金属?简述几种制备非晶态金属的方法。非晶态金属与晶态金属的结构和性能有什么不同。 9 何谓急冷凝固技术?在急冷条件下会得到哪些不同于一般晶体的组织、结构?能获得何种新材料? . 计算当压力增加到500×105Pa 时锡的熔点的变化，已知在105Pa 下,锡的熔点为505K ，熔化热7196J/mol ，摩尔质量为118.8× 10-3kg/mol ，固体锡的体积质量7.30×103kg/m 3，熔化时的体积变化为+2.7%。 2. 考虑在一个大气压下液态铝的凝固，对于不同程度的过冷度，即：ΔT=1，10，100和200℃，计算： (a)临界晶核尺寸；(b)半径为r*的团簇个数； (c)从液态转变到固态时，单位体积的自由能变化ΔGv ； (d)从液态转变到固态时，临界尺寸r*处的自由能的变化 ΔGv 。 铝的熔点T m =993K ，单位体积熔化热ΔH f =1.836×109J/m 3，固液界面自由能γsc =93J/m 2 ， 原子体积V 0=1.66 ×10-29m 3。 3. (a)已知液态纯镍在1.1013×105Pa(1个大气压)，过冷度为319℃时发生均匀形核。设临界晶核半径为1nm ，纯镍的熔点为
金属凝固原理思考题 1．表面张力、界面张力在凝固过程的作用和意义。 2．如何从液态金属的结构特点解释自发形核的机制。 3．从最大形核功德角度，解释0 /= ?dr G d的含义。 4．表面张力、界面张力在凝固过程和液态成形中的意义。 5．在曲率为零时，纯镍的平衡熔点喂1723K，假设镍的球形试样半径是1cm，1μm、μm，其 熔点温度各为多少已知△H=18058J/mol，V m =606cm3/mol，σ=255×107J/cm2 6．证明在相同的过冷度下均质形核时，球形晶核与立方形晶核哪种更易形成。 7．用平面图表示，为什么晶体长大时，快速长大的晶体平面会消失，而留下长的速度较慢的平面。 8．用相变热力学分析为何形核一定要在过冷的条件下进行。 9．证明在相同的过冷度下均质形核时，球形晶核与立方形晶核哪种更易形成。 8．试导出平衡凝固及液相完全混合条件下凝固时T*与f s 的关系。 9．Ge-Ga锭中含有Ga10ppm（质量分数），凝固速度R为8×10-3J/s，无对流现象，试绘出凝 固后锭长度上的成分分布图，给出最初成分、最后过渡区的长度。设D L =5×10-5cm2/s, k = 10．从溶质再分配的角度出发，解释合金铸件中宏观偏析形成的原因及其影响因素。 12．根据成分过冷理论，阐述工艺和合金两个方面的因素对结晶形貌的影响方式。 13．在揭示铸件内部等轴晶的形成机制和控制铸件凝固组织方面，大野美的实验有何意义。14．在片层状规则共晶的生长过程中，界面上各组元原子的扩散运动规律及其与生长速度的关系。 15．在长大速度一定的条件下，温度梯度G L 是否影响规则共晶的片层间距原因何在 16．如何认识液态金属的结构特征，液态金属的结构特征对形核有何影响。 17．试分析表面张力和界面张力形成的物理原因及其与物质原子间结合力的关系。 18．证明在相同的过冷度下均质形核时，体积相同的球形晶核与立方形晶核哪种更易形成。 试导出平衡凝固及液相完全混合条件下T* L 与f L 的关系。19。Al-Cu（w C =1%）合金于单向 凝固中生长速度为3×10-4cm/s，完全没有对流（合金相图中C E =33%（Cu），C Sm =%（Cu），
《现代交换技术》习题（一）答案 一、填空题 1. 引入交换设备后，用户之间的点对点通信就可由交换式通信网来提供。交换机最早用于电话通信。 2.从交换机完成用户之间通信的不同情况来看，交换机需要控制的基本接续类型主要有4种：本局接续，出局接续，入局接续和转接接续。 3. 根据交换机对分组的不同处理方式，分组交换有两种工作模式：数据报和虚电路。 4. 从服务范围看，计算机网络分为局域网，城域网和广域网。 5. 虚拟局域网是指在交换式局域网的基础上，通过网管配置构建的可跨越不同网段、不同网络的端到端的逻辑网络。 6. 电路交换技术的发展经历了从机电式电话交换，到模拟程控交换，再到数字程控交换的过程。 7. 1969年12月，美国国防部高级研究计划局研制的分组交换网ARPANet投入运行，标志着以分组交换为特色的计算机网络的发展进入了崭新的纪元。 8. 国际标准化组织于1984年提出了开放系统互连参考模型，该模型依层级结构分为7层，其中第5层为会话层。对等层间通信产生和处理的对象称为协议数据单元。 9. 无阻塞网络可分为以下三类：严格无阻塞、广义无阻塞和再配置无阻塞。其中，严格无阻塞网络又称为CLOS网络。 10. 交换单元根据入线和出线的数量关系可以分为三类：集中型、扩散型和分配型。 11. 三级C(m,n,r)CLOS网络严格无阻塞的条件是：m>=2n-1。 12. 一天中电话负载最大的1小时称为最忙小时（忙时）。 13. 程控数字交换机中，用户电路的主要功能有七种，即馈电、过压保护、振铃控制、监视、编译码与滤波、混合电路和测试。 14. ITU-T将ISDN业务划分为三类：承载业务，用户终端业务和附加业务。 15. 按照信令传送通路与话路之间的关系来划分，信令可分为随路信令和共路信令两大类。 16. 1条中继线连续使用1小时，则该中继线的话务量为1 Erlang。 17. 共路信令是指在电话网中各交换局的处理机之间用一条专门的数据通路来传送通话接续所需的信令信息的一种信令方式。 18. 呼叫处理程序负责整个交换机所有呼叫的建立与释放，以及交换机各种新服
现代交换原理与技术 练习题
第1章绪论 一、填空题 7-1“竹信”就是用一根_________连结两个小竹筒，在竹筒的一方可以听见另一方小声说话的声音。绳子 7-2人类用电来传送信息的历史是由_________开始的。电报 7-3电报（Telegraph）是一种以_________________传送信息的方式，即所谓的数字方式。 符号（点、划） 7-4“电信”是使用有线、无线、光或其它_____________系统的通信。电磁 7-5在电信系统中，信息是以电信号或___________信号的形式传输的。光 7-6交换设备的作用就是在需要通信的用户之间_________________，通信完毕拆除连接，这种设备就是我们今天常说的电路交换机。建立连接 7-7通信网由用户终端设备、_______________设备和传输设备组成。交换 7-8在由多台交换机组成的通信网中，信息由信源传送到信宿时，网络有___________连接和无连接两种工作方式。面向 7-9电路就是在通信系统中两个终端之间（有时须通过一个或多个交换节点）为了完成_____________传递而建立的通信路径。信息 7-10物理电路是终端设备之间为了传送信息而建立的一种________连接，终端之间可通过这种连接接收/发信息。实 7-11信息在通信网中的传送方式称为传送模式，它包括信息的复用、传输和________方式。 交换 7-12时分复用，就是采用___________分割的方法，把一条高速数字信道分成若干条低速数字信道，构成同时传输多个低速数字信号的信道。时间 7-13交换技术从传统的电话交换技术发展到综合业务交换技术在内的现代交换技术，经历了人工交换、机电交换和_________交换三个阶段。电子 7-14电路交换技术是一种主要适用于_________业务的一种通信技术。实时 7-15分组交换采用的路由方式有数据报和_________两种。虚电路 7-16宽带交换技术就是指支持传输比特速率高于_________的交换技术。２M/s 7-17交换的目的就是将交换机入端的信息按照_________的需要转移到出端。用户 7-18交换机的功能可以用两种方法来描述，一种是在入端和出端之间建立连接和释放连接；另一种是把入端的信息按照其_________分发到出端去。地址 二、选择题 7-19我们把用标志码标识的信道称为（）A A、标志化信道 B、位置化信道 C、时隙 D、信元 7-20虚电路是终端设备之间为了传送信息而建立的一种逻辑连接（）B A、物理连接 B、逻辑连接 C、实连接 D、无缝连接 7-21电路交换是最早出现的一种交换方式，电路交换方式的一个典型应用是（）B A、数据交换 B、电话交换 C、报文交换 D、图像交换 7-22报文交换的基本原理是（）A A、存储——转发 B、建立连接 C、拆除连接 D、物理连接 7-23常用宽带交换技术有快速电路交换、帧中继、IP交换、标记交换、软交换、光交换
材料成型原理 第一章（第二章的内容） 第一部分：液态金属凝固学 1.1 答：（1）纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成。原子集团的空穴或 裂纹内分布着排列无规则的游离的原子，这样的结构处于瞬息万变的状态，液体内部 存在着能量起伏。 （2）实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡 组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外， 还存在结构起伏。 1.2答：液态金属的表面张力是界面张力的一个特例。表面张力对应于液－气的交界面，而 界面张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。 表面张力σ和界面张力ρ的关系如（1）ρ＝2σ/r,因表面张力而长生的曲面为球面时，r为球面的半径；（2）ρ＝σ（1/r1+1/r2）,式中r1、r2分别为曲面的曲率半径。 附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。 1.3答：液态金属的流动性和冲型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确 定条件下的冲型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂 质含量决定，与外界因素无关。而冲型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、 浇注条件及铸型等条件有关。 提高液态金属的冲型能力的措施： （1）金属性质方面：①改善合金成分；②结晶潜热L要大；③比热、密度、导热系大; ④粘度、表面张力大。 （2）铸型性质方面：①蓄热系数大；②适当提高铸型温度；③提高透气性。 （3）浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力。 （4）铸件结构方面：①在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度； ②降低结构复杂程度。 1.4 解：浇注模型如下：
金属凝固原理思考题 1．表面张力、界面张力在凝固过程的作用和意义。 2． 如何从液态金属的结构特点解释自发形核的机制。 答：晶体熔化后的液态结构是长程无序，而短程内却存在不稳定的、接近有序的原子集团。由于液态中原子运动较为强烈，在其平衡位置停留时间甚短，故这种局部有序排列的原子集团此消彼长，即结构起伏和相起伏。当温度降到熔点以下，在液相中时聚时散的短程有序原子集团，就可能成为均匀形核的晶胚，从而进行均匀形核。 3．从最大形核功的角度，解释 d G / dr 0 的含义。 4．表面张力、界面张力在凝固过程和液态成形中的意义。 5． 在曲率为零时，纯镍的平衡熔点为 1723K ，假设镍的球形试样半径是 1cm ，1μm 、μ m ， 3 7 2 其熔点温度各为多少已知△ H=18058J/mol ， V m =606cm/mol ，σ =255×10 J/cm 6．（与第 18 题重复）证明在相同的过冷度下均质形核时，球形晶核与立方形晶核哪种更易 形成。 答：对于球形晶核：过冷液中出现一个晶胚时，总的自由能变化为 G=（ 4πr 3 V ） G/3 2 σ。临界晶核的半径为 * ，由 d * =-2 σ / v mm T ，则临界形 +4πr r G/dr=0 求得： r G=2σT /L 核的功及形核功为： * 3 /3 2 3 2 2 G 球=16πσ G v =16πσ T m /3(L m T) . 对于立方形晶核：同理推得临界半径形 r * =-4 σ/ G v ，形核功 * 3 / 2 。 G 方 =32σ G v * * 则 G 球 < G 方，所以在相同的过冷度下均质形核时，球形晶核比立方形晶核更容易。 7．用平面图表示，为什么晶体长大时，快速长大的晶体平面会消失，而留下长的速度较慢的 平面。 8．用相变热力学分析为何形核一定要在过冷的条件下进行。 答：在一定温度下，从一相转变为另一相的自由能变化： G= H-T S 。令液相到固相 转变的单位体积自由能变化为： G V =G S -G L ，(G S 、G L 分别为固相和液相单位体积自由能） 。由 G=H-S 可知， G V =（H S -H L ) —T(S S -S L ) 。由于恒压下， H P =H S -H L =—L m ， S m =S S -S L =— L m /T m ，（L m 为熔化热， S m 为熔化熵）。整理以上各式得： G V L m T ，其中 m -T 。由上式可知： T m T=T 要使 G V <0，必须使 T>0，即 T 金属凝固原理复习题部分参考答案 （杨连锋2009年1月） 2004年 二 写出界面稳定性动力学理论的判别式，并结合该式说明界面能，温度梯度，浓度梯度对界面稳定性的影响。 答：判别式, 2 01()()2 (1)m c v D s g m v D g G T k ωωωω * *??- ??? =-Γ- ++?? -- ??? ，()s ω的正负决定 着干扰振幅是增长还是衰减，从而决定固液界面稳定性。第一项是由界面能决定的，界面能不可能是负值，所以第一项始终为负值，界面能的增加有利于固液界面的稳定。第二项是由温度梯度决定的，温度梯度为正，界面稳定，温度梯度为负，界面不稳定。第三项恒为正，表明该项总使界面不稳定，固液界面前沿形成的浓度梯度不利于界面稳定，溶质沿界面扩散也不利于界面稳定。 三 写出溶质有效分配系数E k 的表达式，并说明液相中的对流及晶体生长速度对E k 的影 响。若不考虑初始过渡区，什么样的条件下才可能有0s C C * = 答：0 00 (1)N L s v E D C k k C k k e δ*- = = +- 可以看出，搅拌对流愈强时，扩散层厚度N δ愈小， 故s C * 愈小。生长速度愈大时，s C * 愈向0C 接近。（1）慢的生长速度和最大的对流时，N L v D δ《1，0E k k = ；（2）大的生长速度或者液相中没有任何对流而只有扩散时，N L v D δ》1，E k =1 （3）液相中有对流，但属于部分混合情况时，0 1E k k <<。1E k =时，0 s C C * = ，即在 大的生长速度或者液相中没有任何对流而只有扩散时。 四 写出宏观偏析的判别式，指出产生正偏析，负偏析，和不产生偏析的生长条件。 答：0 1s q q C k C k = -+，s C 是溶质的平均浓度，0C 是液相的原始成分，q 是枝晶 内溶质分布的决定因素，它是合金凝固收缩率β，凝固速度u 和流动速度v 的函数， (1)(1)v q u β=-- 。0s C C =，即 1p u v β β =- -时，q=1，无宏观偏析。0s C C >时，对于01k <的合金来说，为正偏析，此时 1p u v β β >- -。0s C C <时，对于01k <的合金来 说，为负偏析，此时 1p u v β β <- -。 五 解：用2m m m m r m m k r T V T V T H H σσ?=- ?=- ? ??计算 《现代交换原理》期末考试试题（B卷） 一、填空(共20分，每空1分) 1.设S接线器有4条输入复用线和4条输出复用线，复用线的复用度为512。则该S接线器 的控制存贮器有 4 组，每组控制存储器的存储单元数有512 个。 2．T接线器采用输出控制方式时，如果要将T接线器的输入复用线时隙25的内容A交换到输出复用线的时隙45，则A应写入话音存储器的25 号单元，控制存储器的45号单元的内容是25 。控制存储器的内容在呼叫建立时由计算机控制写入。 3．7号信令系统硬件包括信令数据链路接口、交换网络、信令终端电路和完成7号信令系统第3、4级及高层功能的软件所在的宿主处理机。 4．电话机发出的DTMF 可以通过程控交换机的数字交换网络，从而实现某些业务所要求的二次拨号。 5.我国目前的两级长途网由DC1 和DC2 两级组成。6．程控交换机的运行软件是指存放在交换机处理机系统中，对交换机的各种业务进行处理的程序和数据的集合。 7．基于容量分担的分散控制方式的交换机主要由交换模块通信模块、和管理模块三部分组成。 8．在程控交换机中主要的中断类型有故障中断、时钟中断、I/0中断三种。 9．按照程控软件中数据存在的时间特性，可分成___暂时性数据_________和半固定性数据，后者又包括___局数据_____和_用户数据________两大类。 10．通过多个T单元的复接，可以扩展T接线器的容量。利用16 个256×256的T 接线器可以得到一个1024×1024的T接线器。 二．单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题后的 括号内。(10分，每小题1分) 1. 局间中继采用PCM传输时，采用数字型线路信令。每个话路的线路信令每秒传送（ D ）次。 A 8000 B 4000 C 125 D 500 2. 我国的国内7号信令网，信令点的编码计划是（D ）位二进制数。 A．12 B．14 C．36 D．24 3 TUP和ISUP应配置于（D ） A．独立型HSTP B．独立型STP C．网管中心D汇接局 4. 在程控交换机中，NO．7信令的第三级功能由（D ）完成。 A．固件B．硬件C．硬件和软件D．软件 5 (D )不能通过交换机的数字交换网络正确传送。 A．话音B．信号音C．DTMF信令D．振铃信号 6. 与数据驱动程序的规范相对应的数据结构如下图所示，当ABC=111时执行程序（ D ） A. R1 B. R2 C. R3 D. R4 7. 采用比特型时间表调度时，用来确定时钟级程序入口地址的表格是(D ) A．时间计数器B．时间表 C．屏蔽表D．转移表 8. 在（ D ）时要分析的数据来源是主叫用户的用户数据 《液态金属成型原理》习题一 （第一章 第三章） 1. 根据实验现象说明液态金属结构。描述实际液态金属结构。 实验依据： 1）多数金属熔化有约3-5%的体积膨胀,表明原子间距增加1-1.5%； 2）熔化时熵增大，表明原子排列混乱程度增加，有序性下降； 3）汽化潜热远大于熔化潜热, 比值=15-28，液态结构更接近固态； 4）衍射图的特征可以用近程有序概括；仅在几个原子间距范围内，质点的排列与固态相似，排列有序； 液态金属结构：液体是原子或分子的均质的、密集的、“短程有序”的随机堆积集合体。其中既无晶体区域，也无大到足以容纳另一原子的空穴。与理想结构不同，实际金属含有杂质和合金元素，存在着能量起伏、结实验数据 液体结构定性推论 熔化时，约 3-5%的体积膨 胀。 原子间距增加1-1.5%,排列松散 Lb>>Lm 与固态相比，金属原子的结合键破坏很少部分 熔化时熵增大 排列的有序性下降，混乱度增加 气、液、固相比较，液态金属结构更接近固态 构起伏和成分起伏。 2.估计压力变化10kbar引起的铜的平衡熔点的变化。已知液体铜的摩尔 体积为8.0?10-6m3/mol，固态为7.6?10-6m3/mol，熔化潜热Lm=13.05kJ/mol，熔点为1085?C。 41.56K 3.推导凝固驱动力的计算公式，指出各符号的意义并说明凝固驱动力的本 质。 本质：凝固驱动力是由过冷度提供的，过冷度越大，凝固驱动力越大。 4.在环境压力为100kPa下，在紧靠熔融金属的表面处形成一个直径为2μm 的稳定气泡时，设气泡与液体金属的σ=0.84N/m，求气泡的内压力。 P=100kPa +( 2*0.84N/m)/(1*10-6m)=1780kPa 5.如何区分固—液界面的微观结构？ 界面结构判据：Jackson因子α≤2，X=0.5时，?G=min，粗糙界面； α≥3，X→ 0或1时，?G=min，光滑界面； 6.推导均质形核下临界晶核半径和临界形核功，并说明过冷度对二者的影 响 选择题： 1：存储转发交换包括（ABCDE）。 A：报文交换B：分组交换C：帧中继D：异步转移模式E：IP交换 2：下列哪种交换技术在带宽，速度上更具有优势？（D） D光交换 3：模拟用户接口电路包含的功能有（BCDFGHJ）。 A：同步B：过压保护C：馈电D混合电路E：帧码产生F：编译码和滤波G：振铃H：监视I：效验J：测试 4：数字程控交换系统的数据包括（ＢＤＥ）。 A应用数据B：局数据C：存储数据Ｄ：用户数据E：交换系统数据F：维护数据 5：MPLS可兼容的协议包括（ABCDEFGH）。 A：ATM B：PPP C：IPv4 D：Ethernet E : SDH F : IPv6 G : DWDM H : IPX 6：IP协议采用的连接方式是（B）。 A：面向连接B：无连接 7：ATM用的连接方式是（A） A：面向连接 8：分组交换要为每个分组增加控制和地址比特（增加额外的开销），所以分组交换比电路交换的线路传输资源的利用率肯定要（A）。 Ａ：高 9：ATM适配层是位于（B）。 A：ATM交换机中B：ATM端系统中 10：NGN是一个定义极其松散的术语，泛指一个大量采用新技术，以（A）技术为核心，同时可以支持语音，数据和多媒体业务的融合网络。 A：IP 11：在（C）中，向用户提供的每一项业务都与交换机直接有关，业务应用和呼叫控制都由交换机完成。 A：软交换网，B：只能网C 电路交换网 12：在软交换网络中，提供基本呼叫控制功能的是（A）。 A：媒体网关 填空题： 1：下一代网络的核心技术是软交换技术 2：下一代网络在网络体系结构上大体可分为 4 层，分别是：接入层，传输层，控制层，业务层。3：内部处理中的分析处理程序包括 4 种，分别是去话分析，号码分析，来话分析，状态分析。4：按照程序的实时性和紧急性，数字程控系统的程序分为 3 级，分别是故障级，时钟级，基本级。 5：0.5Erl= 18 ccs 6：处理机的双机冗余配置方式有3种，分别是微同步，话务分担，主备用。 7：分组交换的工作方式有 2 种，分别是虚电路方式和数据报方式。 8：分组交换网流量控制的方法主要有证实法，预约法，许可证法。 9：ATM交换系统应具备路由选择，排队缓冲，心头变换3种基本功能。 10：ATM网络中，在UNI接口处最多可以定义16 个虚连接。 11：传统网络是基于时分复用，以电路交换为主，下一代网络是基于分组交换技术，以软交换技术为主。 第三章纯金属的凝固 本章主要内容： 液态金属的结构； 金属结晶过程：金属结晶的条件，过冷，热力学分析，结构条件 晶核的形成：均匀形核：能量分析，临界晶核，形核功，形核率，非均匀形核：形核功，形核率 晶体的长大：动态过冷度（晶体长大的条件），固液界面微观结构，晶体长大机制，晶体长大形态：温度梯度，平面长大，树枝状长大、结晶理论的应用实例：铸锭晶粒度的控制，单晶制备，定向凝固，非晶态金属 一、填空 1..在液态金属中进行均质形核时，需要__结构_起伏和____能量起伏。 1.金属凝固的必要条件是__________过冷度和能量起伏_____________。 2.细化铸锭晶粒的基本方法是：（1）___控制过冷度_，（2）___变质处理__，（3）____振动、搅拌等____。 5、形成临界晶核时体积自由能的减小只能补偿新增表面能的____2/3____。 6、液态金属均质形核时，体系自由能的变化包括（体积自由能）和（表面自由能）两部分，其中__表面_____ 自由能是形核的阻力，____体积___自由能是形核的动力；临界晶核半径r K与过冷度△T呈__反比_ T L T r m m ? - = σ2 _ 关系，临界形核功△G K等于____ ()2 2 3 3 16 T L T G m m k? ? = ? σ π 表面能的1/3___。 7 动态过冷度是______晶核长大时固液界面（前沿）的过冷度___。 8 在工厂生产条件下，过冷度增大，则临界晶核半径__减小___，金属结晶冷却速度越快，N/G比值___越大_____，晶粒越细_小。 9 制备单晶的基本原理是__保证一个晶核形成并长大__，主要方法有____尖端成核法和___垂直提拉法。 10. 获得非晶合金的基本方法是_____快速冷却___________。 11 铸锭典型的三层组织是______细晶粒区________, ___柱状晶区____, _____等轴晶区____。 12 纯金属凝固时，其临界晶核半径的大小、晶粒大小主要决定于_______过冷度_______________。 14 液态金属凝固时，异质形核需要的过冷度比均质形核小，这是因为_异质形核时固相质点可作为晶核长大，其临界形核功较小。 15、液态金属凝固过程中晶体长大的方式有（垂直长大方式）和（横向长大方式），其中大多数金属采用（垂直长大方式）方式长大。 二、名词解释 过冷度，临界晶核，临界晶核半径，自发形核，结构起伏、能量起伏，形核功，形核率，变质处理， 异质形核，非晶态金属、光滑界面、粗糙界面、温度梯度、 三、判断 1 纯金属中含有少量杂质在热力学上是稳定的。（√） 2 临界半径r K大小仅与过冷度有关。（×） 凝固过程模型的作用。(1)物理模型和数学模型可以定性和定量的描述凝固现象。(2)通过电子计算机数值模拟对凝固过程的研究，有效的控制凝固过程，保证铸件的质量。 为什么说液态金属的结构更接近固态而非气态。(1)能量角度：以面心立方结构其汽化潜热比熔化潜热约大28倍。(2)液态与固态相比，其原子结合键的削弱是不大的。(3)金属由固态转变为液态过程中熵的增值小，可以再次说明，在熔点附近金属的液态结构与固态结构相差不会太大。 液态金属的微观结构有何特点。(1)液体金属原子以近程有序排列排列(2)有能量起伏现象：由于液体中原子热运动的能量较大，每个原子在三维方向都有相邻的原子，经常相互碰撞，交换能量。(3)存在结构起伏:液体中存在的能量起伏造成每个原子集团内具有较大动能的原子能克服邻近原子的束缚，(除了在集团内产生很强的热运动外)还能成簇地脱离原有集团而加入到别的原子集团中，或组成新的原子集团。 液态金属的性质对铸件质量有何影响。 ①粘度对铸坯质量的影响(1)对液态金属流动状态的影响：液态金属流动状态分为紊流和层流。受粘度影响液态金属的流动阻力流动状态。而流动状态直接影响铸坯宏观质量，如气孔等。(2)对液态金属对流的影响：运动粘度越大，对流强度越小。近期研究表明，铸坯的宏观偏析主要受对流的影响。(3)对液态金属净化的影响：粘度越大，夹杂物上浮速度越小，越容易滞留在铸坯中。 ②表面张力对铸坯质量的影响(1)表面张力产生附加压力P=2σ/r，提高金属液中气体析出的阻力。(2)表面张力产生附加压力P=2σ/r，影响金属液与铸型的相互作用。附加压力为正值时(润湿)，铸坯表面光滑，但反映铸型型腔的能力较差。附加压力为负值时(不润湿)，金属液能很好地反映铸型型腔，但是容易与铸型粘结(粘砂)，阻碍收缩，甚至产生裂纹。宽、窄结晶温度范围合金流动停止的机理和特点。 纯金属和窄结晶温度范围：(a)过热量未完全散失前为纯液态流动。(b)冷的前端在型壁上凝固结壳。(c)后边的金属液在被加热的管道中流动，冷却强度下降。由于液流通过I 区终点时，尚有一定的过热度，将已经凝固的壳重新熔化，为第II区。所以，该区是先形成凝固壳，又被完全熔化。第III区是末被完全熔化而保留下来的一部分固相区，在该区的终点金属液耗尽了过热热量。在IV区，液相和固相具有相同的温度——结晶温度。由于在该区的起点处结晶开始较早，断面上结晶完毕也较早，往往在它附近发生堵塞。前端液态金属凝固收缩，形成吸力，产生喇叭状缩孔。 宽结晶温度范围合金：(a)有过热，纯液态流动。(b)温度低于液相线，析出晶体。析出的晶体顺流前进，并不断长大。前端冷却快，晶粒粗大。(c)前端晶粒达到一定数量，结成一个连续的网络，阻碍后边的液态金属流动，流动停止。所联成的网受到后面液态金属向前的推力，造成前突特征。 1、为什么说交换是通信网的核心 答：因为交换设备主要是为网络中的任意用户之间构建通话连接，主要完成信号的交换，以及节点链路的汇集、转接、分配，所以交换设备是通信网的核心。 3、交换性能的差别对业务会造成什么影响 答：交换性能对业务的影响主要体现在业务开放种类、接续速度和接续成功率等方面。 5、分组交换与电路交换在交换思想上有什么本质的区别二者有哪些缺点，有哪些可以进行改进的方法 答：（1）电路交换采用面向连接且独占电路的方式，是固定资源分配方式。分组交换对链路的使用时采用统计复用，不是独占的方式，即动态资源分配方式。（2）改进方法：在根据具体的应用兼顾到时延与开销两方面选择分组长度。 第二章1、PCM的时分复用中，随着复用路数的增加，每帧中包含的子支路书增加，其每帧的时间长度是否会随着增加为什么 答：每帧的时间长度不会随之增加，例如，对于语音信号而言，采样频率为8000Hz，则采样周期为1S/8000=125us，这就是一个帧的时间长度，分帧包含的子支路数影响每个时隙的时间长度。 2、利用单向交换网络能否实现用户的双向通信 答：可以，通过分别建两条相互独立的来、去方向通路来实现双向通信。 3、T接线器和S接线器的主要区别是什么 答:S连接器即是空间连接器，只能完成不同总线上相同时隙之间的交换，不能满足任意时隙之间的交换要求，T接线器即是时间连接器可以实现在一条复用线上时隙之间交换的基本功能。 4、为什么说TST网络是有阻塞的交换网络 答：因为TST网络中S连接器的出、入线上必须具有相同的、同时空闲的时隙号时方可接通，否则，S接续器某入线上的时隙会由于无对应时隙号而发生阻塞。 第三章1、为什么数字中继中需要做帧同步和复帧同步 答：帧同步可以使收发两端的各个话路时隙保持对齐；复帧同步则可以解决各路标志信令的错路问题。 2、若出现电话机摘机拨号后，其拨号音不能停止的情况，请分析可能出现的原因。 答：（1）发号制式不正确；（2）DTMF收号器发生故障或资源不够、没有接收到用户拨号信息；（3）处理机故障，当收号器收到用户拨出的号码并上交处理机，但处理机故障不能拆除拨号连接；（4）用户接口电路故障。 4、为什么采用多级链表结构存储字冠分析数据比采用顺序表节约空间 答：顺序表针对每个字冠在内存中都会对应有分析字冠并存放分析结果的记录，即使有些字冠前面有些位数的数字是相同的，因此占用很大的存储空间，空间利用效率低，而采用多级链表结构时，对于前面有相同数字的字冠就可以共同分析至不同位数为止，由于相同数字部 第一章 原子排列与晶体结构 1. fcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,晶胞中原子数为 ，把原子视为刚性球时，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ；bcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ；hcp 结构的密排方向是 ，密排面 是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,， 晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 。 2. Al 的点阵常数为0.4049nm ，其结构原子体积是 ，每个晶胞中八面体间隙数为 ，四面体间隙数为 。 3. 纯铁冷却时在912ε 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ，致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。 4. 在面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平 面上的方向。在hcp 晶胞的（0001）面上标出）（0121晶面和]0121[晶向。 5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。 6 在铅的（100）平面上，1mm 2有多少原子？已知铅为fcc 面心立方结构，其原子半径R=0.175×10-6mm 。 第二章 合金相结构 一、 填空 1） 随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度 ，塑性 ，导电性 ，形成间隙固溶体时，固溶体的点阵常数 。 2） 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是（1） ； （2） ；（3） ；（4） 和环境因素。 3） 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。 4） 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为 和 。 5） 无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ，塑性 ，导电性 。 6）间隙固溶体是 ，间隙化合物是 。 二、 问答 1、 分析氢，氮，碳，硼在?-Fe 和?-Fe 中形成固溶体的类型，进入点阵中的位置和固溶度大小。已知元素的原子半径如下：氢：0.046nm ，氮：0.071nm ，碳：0.077nm ，硼：0.091nm ，?-Fe ：0.124nm ，?-Fe ：0.126nm 。 2、简述形成有序固溶体的必要条件。 第三章 纯金属的凝固 1. 填空 1. 在液态纯金属中进行均质形核时，需要 起伏和 起伏。 2 液态金属均质形核时，体系自由能的变化包括两部分，其中 自由能 金属凝固原理思考题 1． 表面张力、界面张力在凝固过程的作用和意义。 2． 如何从液态金属的结构特点解释自发形核的机制。 答：晶体熔化后的液态结构是长程无序，而短程内却存在不稳定的、接近有序的原子集团。由于液态中原子运动较为强烈，在其平衡位置停留时间甚短，故这种局部有序排列的原子集团此消彼长，即结构起伏和相起伏。当温度降到熔点以下，在液相中时聚时散的短程有序原子集团，就可能成为均匀形核的晶胚，从而进行均匀形核。 3． 从最大形核功的角度，解释0/=?dr G d 的含义。 4． 表面张力、界面张力在凝固过程和液态成形中的意义。 5． 在曲率为零时，纯镍的平衡熔点为1723K ，假设镍的球形试样半径是1cm ，1μm 、μm ，其熔点温度各为多少已知△H=18058J/mol ，V m =606cm 3/mol ，σ=255×107J/cm 2 6． （与第18题重复）证明在相同的过冷度下均质形核时，球形晶核与立方形晶核哪种更易形成。 答：对于球形晶核：过冷液中出现一个晶胚时，总的自由能变化为ΔG=（4πr 3ΔG V /3）+4πr 2σ。临界晶核的半径为r *，由d ΔG/dr=0求得：r *=-2σ/ΔG v =2σT m /L m ΔT ，则临界形核的功及形核功为：ΔG *球=16πσ3/3ΔG v 2=16πσ3T m 2/3(L m ΔT)2. 对于立方形晶核：同理推得临界半径形r *=-4σ/ΔG v ，形核功ΔG *方=32σ3/ΔG v 2。 则ΔG *球<ΔG *方，所以在相同的过冷度下均质形核时，球形晶核比立方形晶核更容易。 7． 用平面图表示，为什么晶体长大时，快速长大的晶体平面会消失，而留下长的速度较慢的平面。 8．用相变热力学分析为何形核一定要在过冷的条件下进行。 答：在一定温度下，从一相转变为另一相的自由能变化：ΔG=ΔH-T ΔS 。令液相到固相转变的单位体积自由能变化为：ΔG V =G S -G L ，(G S 、G L 分别为固相和液相单位体积自由能）。由G=H-S 可知，ΔG V =（H S -H L )—T(S S -S L )。由于恒压下，ΔH P =H S -H L =—L m ，ΔS m =S S -S L =—L m /T m ，（L m 为熔化热，ΔS m 为熔化熵）。整理以上各式得：m m V T T L G ?-= ?，其中ΔT=T m -T 。由上式可知：要使V G ?<0，必须使ΔT>0，即T 现代交换技术试题 一、选择题 0. 现代通信手段最早出现在 C A．亚洲 B．非洲 C．欧洲 D．罗马 1.通信网的核心技术是 D A．光纤技术 B．终端技术 C．传输技术 D．交换技术 2.人类用电来传递信息最早是 B A．电话 B．电报 C．收音机 D．电视 3.使用有线电、无线电、光或其他电磁系统的通信成为 A A．电信 B．竹信 C．通信 D．电视 4.将含有信息的消息转换成传输介质能接受的信号形式的设备是 A A．终端 B．交换机 C．编码器 D．译码器a 5.N个终端采用全互连方式组成的通信网，需要 A A．N（N-1）/2条线路 B．N-1条线路 C．N条线路 D．N2条线路 6.在需要通信的用户之间建立连接，通信完成后拆除连接的设备是 B A．终端 B．交换机 C．计算机 D．调制解调器 7.由若干交换机按照一定拓扑结构通过通信线路组合在一起实现众多终端互通是 B A．计算机网 B．通信网 C．广播电视网 D．电话网 8.用户交换机（PBX）具有自动交换功能时称为 A A．PABX B．DID C．PSDN D．CS 9.面向连接网络建立的连接有A A．实连接和虚连接 B．实连接 C．虚连接 D．有线连接 10.下列属于信息的传送方式是B A．实连接和虚连接 B．复用、传输和交换 C．终端、传输和交换 D．业务网和支撑网 11.下列属于固定资源分配技术的是A A．程控数字交换 B．分组交换 C．终端、传输和交换 D．业务网和支撑网 12.信道在每帧中固定出现的信道是B A．标志化信道 B．位置化信道 C．物理信道 D．逻辑信道 13.信息网络按业务分为电话网、电报网、有线电视网和A A．计算机网络 B．广播电视网 C．移动网 D．广域网 14.信息网络按技术层次分为业务网、传送网和A A．支撑网 B．有线网和无线网 C．固定网和移动网 D．局域网、城域网和广域网15.通信网的组成包括终端设备、传输设备和A A．交换机 B．路由器 C．集线器 D．网桥 16.交换节点泛指通信网中的各类交换机，包括通信接口、控制单元信令单元和B 第三章： 8：实际金属液态合金结构与理想纯金属液态结构有何不同 答：纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成的，是近程有序的。液态中存在着很大的能量起伏。而实际金属中存在大量的杂质原子，形成夹杂物，除了存在结构起伏和能量起伏外还存在浓度起伏。 12：简述液态金属的表面张力的实质及其影响因数。 答：实质：表面张力是表面能的物理表现，是是由原子间的作用力及其在表面和内部间排列状态的差别引起的。 影响因数：熔点、温度和溶质元素。 13：简述界面现象对液态成形过程的影响。 答：表面张力会产生一个附加压力，当固液相互润湿时，附加压力有助于液体的充填。液态成形所用的铸型或涂料材料与液态合金应是不润湿的，使铸件的表面得以光洁。凝固后期，表面张力对铸件凝固过程的补索状况，及是否出现热裂缺陷有重大影响。 15：简述过冷度与液态金属凝固的关系。 答：过冷度就是凝固的驱动力，过冷度越大，凝固的驱动力也越大；过冷度为零时，驱动力不存在。液态金属不会在没有过冷度的情况下凝固。 16：用动力学理论阐述液态金属完成凝固的过程。 答：高能态的液态原子变成低能态的固态原子，必须越过高能态的界面，界面具有界面能。生核或晶粒的长大是液态原子不断地向固体晶粒堆积的过程，是固液界面不断向前推进的过程。只有液态金属中那些具有高能态的原子才能越过更高能态的界面成为固体中的原子，从而完成凝固过程。 17：简述异质形核与均质形核的区别。 答：均质形核是依靠液态金属内部自身的结构自发形核，异质形核是依靠外来夹杂物所提供的异质界面非自发的形核。 异质形核与固体杂质接触，减少了表面自由能的增加。 异质形核形核功小，形核所需的结构起伏和能量起伏就小，形核容易，所需过冷度小。 18:什么条件下晶体以平面的方式生长什么条件下晶体以树枝晶方式生长 答：①平面方式长大：固液界面前方的液体正温度梯度分布，固液界面前方的过冷区域及过冷度极小，晶体生长时凝固潜热析出的方向与晶体的生长方向相反。 ②树枝晶方式生长：固液界面前方的液体负温度梯度分布，固液界面前方的过冷区域较大，且距离固液界面越远过冷度越大，晶体生长时凝固潜热析出的方向与晶体生长的方向相同。 19：简述晶体的微观长大方式及长大速率。 答：①连续生长机理--粗糙界面的生长：动力学过冷度小，生长速率快。②二维生长机理--光滑界面生长：过冷度影响大，生长速度慢。③从缺陷处生长机理--非完整界面生长：所需过冷度较大，生长速度位于以上二者之间。 20：为生么要研究液态金属凝固过程中的溶质再分配它受那些因素的影响 答：液态金属在凝固过程中的各组元会按一定的规律分配，它决定着凝固组织的成分分布和组织结构，液态合金凝固过程中溶质的传输，使溶质在固液界面两侧的固相和液相中进行再分配。掌握凝固过程中的溶质再分配的规律，是控制晶体生长行为的重要因素，也是在生产实践中控制各种凝固偏析的基础。 凝固过程中溶质的再分配是合金热力和动力学共同作用的结果，不同的凝固金属凝固原理复习资料
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