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材料成型原理
材料成型原理是指通过加工工艺将原始材料经过一定的变形、组合或者结合等方式，使其达到预期的形状、结构和性能的过程。
该原理涉及多种加工方式，如挤压、铸造、锻造、注塑等，每种方式都有自己独特的原理和应用领域。
挤压是一种常用的材料成型方式，通过将加热至熔融状态的材料通过模具的压力，使其在一定形状的模具孔中流动，并成型为所需的形状。
这种方式适用于制造管材、线材等长条状零件。
挤压的成型原理是利用材料在受到压力作用时的流动性，使其顺应模具的形状，并形成所需的截面形状。
铸造是一种将液态材料倒入铸型中形成所需形状的成型方式。
该方式适用于制造各种形状的零件。
铸造的成型原理是利用熔融态的材料具有流动性，通过将熔融金属或合金倒入模具中并冷却凝固，得到所需的形状。
锻造是一种通过加热金属材料至一定温度后施加压力使其塑性变形、改变原始形状、提高性能的成型方式。
该方式适用于制造各种形状的零件。
锻造的成型原理是通过应用压力改变材料的组织结构，使其粒子得到重新排列并获得更好的力学性能。
注塑是一种将熔融材料注入模具中形成所需形状的成型方式。
该方式适用于制造复杂形状的零件。
注塑的成型原理是将熔融态的材料注射进模具中，并通过冷却凝固，得到所需的形状。
以上是几种常见的材料成型方式及其成型原理，每种方式都有
其独特的应用领域和适用对象。
工程师们可以根据具体需求选择不同的成型方式，以实现材料的预期形状、结构和性能。
液态金属成型原理0、概论 1、液态金属的结构和性质 2、凝固的热力学基础 3、界面 4、凝固的结晶学基础 5、凝固的传热基础 6、凝固过程的流动 7、凝固金属的组织结构 8、凝固过程的缺陷和对策12液体流动的分类和影响z 凝固过程中的液体流动主要包括： 自然对流 强迫对流z 对凝固过程的影响： 传热和传质过程 气泡和夹杂物的行为 流动性好，铸件轮廓清晰、形状完整，利于补缩、热裂纹愈合。
凝固组织3第一节 凝固过程的流动 第二节 液态合金的充型能力4一、自然对流 凝固过程自然对流包括浮力流和凝固收缩引起的 流动。
浮力流是最基本、最普遍的对流方式。
因为溶质再分 配、传热、传质引起液相密度不均匀造成的。
其中密 度小的液相发生上浮；密度大的液相发生下沉，引起 自然对流。
凝固收缩引起的对流主要发生在枝晶间。
5凝固过程中铸锭内的对流浮力流：溶质密度较小时收缩流：Al-10%Cu 合金凝固枝晶间的疏松6二、强迫对流 凝固过程中，可通过各种方式驱动液体流动。
对凝固组 织形态及传热、传质条件进行控制。
控制的流动方式通常是与一定的凝固技术有关。
强迫对流举例：z 液相的机械搅拌 z 电磁场搅拌驱动液体流动 z 凝固过程的铸型振动7三、流动对凝固组织的影响 A.枝晶迎流生长 B.通道偏析。
凝固时间长的大型铸件，如大型轴易出现。
C.枝晶脱落，脱落→核→ 等轴晶。
8第二节 液态合金的充型能力一、充型能力的基本概念 二、影响充型能力的因素 三、铸造流动性的测量9一、液态金属充型能力z 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，即液态金属充填铸型的 能力，是设计浇注系统的重要 依据之一。
z 充型能力弱，则可能产生浇不 足、冷隔、砂眼、铁豆，以及 卷入性气孔、夹砂等缺陷。
10例：“浇不足”缺陷-流动性不良11第二节液态合金的充型能力一、充型能力的基本概念二、影响充型能力的因素三、铸造流动性的测量13二、影响充型能力的因素1. 金属性质方面的因素2. 铸型性质方面的因素3.浇注条件方面的因素4.铸件方面的因素1415纯金属、共晶成分合金及结晶温度宽结晶温度合金停止很窄的合金停止流动机理示意图流动机理示意图前端析出15~20％的固相量时，流动就停止。
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：则产生机械粘砂的临界压力 ρ＝2σ/r显然r ＝×0.1cm ＝0.05cm 21则 ρ＝＝6000Pa 410*5.05.1*2－不产生机械粘砂所允许的压头为H ＝ρ/（ρ液*g ）＝＝0.08m 10*750060001.5 解： 由Stokes 公式上浮速度 92(2v )12r r r －＝r 为球形杂质半径，γ1为液态金属重度，γ2为杂质重度，η为液态金属粘度γ1＝g*ρ液＝10*7500＝75000γ2＝g 2*ρMnO ＝10*5400＝54000所以上浮速度 v ＝＝9.5mm/s 0049.0*95400075000(*10*1.0*223）－）（－3.1解：（1）对于立方形晶核 △G 方＝－a 3△Gv+6a 2σ①令d △G 方/da ＝0 即 －3a 2△Gv+12a σ＝0，则临界晶核尺寸a *＝4σ/△Gv ，得σ＝△Gv ，代入①4*a △G 方*＝－a *3△Gv ＋6 a *2△Gv ＝ a *2△Gv 4*a 21均质形核时a *和△G 方*关系式为：△G 方*＝ a *3△Gv 21（2）对于球形晶核△G 球*＝－πr *3△Gv+4πr *2σ34临界晶核半径r *＝2σ/△Gv ，则△G 球*＝πr *3△Gv 32所以△G 球*/△G 方*＝πr *3△Gv/( a *3△Gv)3221将r*＝2σ/△Gv ，a *＝4σ/△Gv 代入上式，得△G 球*/△G 方*＝π/6<1，即△G 球*<△G 方*所以球形晶核较立方形晶核更易形成3-7解： r 均*＝(2σLC /L)*(Tm/△T)＝cm ＝8.59*10－319*6.618702731453*10*25.2*25）＋（－9m△G 均*＝πσLC 3*Tm/（L 2*△T 2）316＝π*＝6.95*10－17J 316262345319*)10*6.61870(2731453*10*10*25.2(）＋（）－3.2答：从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界面就可以成为异质形核的基底，否则就不行。
工程材料液态成型原理工程材料液态成型（Liquid State Forming）是一种现代加工技术，用于制造有机、无机、金属材料。
它是由液态材料在热条件下凝固成形的一种方法。
液态成型是一种高质量、高效率的加工方法，能够制造高精度、高质量的结构部件，具有广泛的应用前景。
液态成型已经成为了现代工程加工技术的一个重要分支，包括压力铸造、真空浸渍成型、低压浸渍成型、熔蜡精密浇铸、热等静压、往复挤压、高压铸造等。
液态成型原理1. 压力铸造压力铸造是液态成型的最常见形式。
其原理是将液态铝等金属注入铸造模具，以高压或低温凝固，最终形成所需形状的零件。
压力铸造可分为铸模压铸和压机压铸两种。
在铸模压铸中，液态金属被注入封闭铝模中，并在高压下流动。
当铸造模具冷却后释放压力，铝合金零件便可被移除。
而在压机压铸中，液态金属通过压力机压缩，以形成所需形状。
2. 真空浸渍成型真空浸渍成型原理是在真空状态下，将预先制作好的聚合物或金属部件浸泡在低粘度液体中，让它充分渗透被浸部件中的空气，并在部件中形成空气孔。
然后将液态金属注入到部件内，使缺陷被填充，完成零件整形。
3. 低压浸渍成型低压浸渍成型原理是通过设定合适的压力和温度，将合成树脂或组合材料浸渍在含有固体颗粒的介质中，以形成所需零件。
浸渍后，材料被取出并放置在固定模具中，在热的条件下进行脱模。
4. 熔蜡精密浇铸熔蜡精密浇铸是通过将精密铸造模具准备好，根据所需形状制作铸造芯，然后将蜡熔化注入模具中。
经冷却后，蜡壳就形成了模具。
蜡壳填入砂中，在浇注时烘烤蜡浇口使之熔化并渗入砂的内部，从而形成所需的金属零件。
这种方法的优点是制造精度高、表面光洁度好，但成本较高。
5. 热等静压热等静压是在塑料条件下使用高压和高温，将金属坯体制成成型零件。
在加工过程中，利用高温条件使金属母材软化，再通过高压使其形成零件的形状。
这种方法的优点是可以制造出形状复杂的零件，并且可以增强零件内部的晶体结构和强度。
一、名词解释。
过冷度：金属的理论结晶温度和实际结晶温度的差值均质形核：在没有任何外来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或者型壁面提供的衬底进行形核的过程异质形核速率的大小和两方面有关，一方面是过冷度的大小，过冷度越大形核速率越快。
二是和界面有关界面和夹杂物的特性形态和数量来决定，如果夹杂物的基底和晶核润湿，那么形核速率大。
形核速率：在单位时间单位体积内生成固相核心的数目液态成型：将液态金属浇入铸型之，凝固后获得具有一定形状和性能的铸件或者铸锭的方法复合材料：有两种或者两种以上物理和化学性质不同的物质复合组成一种多相固体定向凝固：使金属或者合金在熔体中定向生长晶体的方法溶质再分配系数：凝固过程当中，固相侧溶质质量分数和液相侧溶质质量分数的比值流动性是确定条件下的充型能力，液态金属本身的流动能力叫做流动性液态金属的充型能力是指液态金属充满铸型型腔获得完整轮廓清晰的铸件能力影响充型能力的因素：（1）金属本身的因素包括金属的密度、金属的比热容、金属的结晶潜热、金属的粘度、金属的表面张力、金属的热导率金属的结晶特点。
（2）铸型方面的因素包括铸型的蓄热系数、铸型的温度、铸型的密度、铸型的比热容、铸型的涂料层、铸型的透气性和发气性、铸件的折算厚度（3）浇注方面的因素包括液态金属的浇注温度、液态金属的静压头、浇注系统中的压头总损失和影响液态金属凝固过程的因素：主要因素是化学成分冷却速度是影响凝固过程的主要工艺因素液态合金的结构和性质以及冶金处理（孕育处理、变质处理、微合金化）等对液态金属的凝固也有重要影响液态金属凝固过程当中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流，自然对流是由于密度差和凝固收缩引起的流动，由密度差引起的对流成为浮力流。
凝固过程中由传热。
传质和溶质再分配引起液态合金密度的不均匀，密度小的液相上浮，密度大的下沉，称为双扩散对流，凝固以及收缩引起的对流主要主要产生在枝晶之间，强迫对流是由液体受到各种方式的驱动力产生的对流，例如压力头。
