材料成形原理 吴树森 答案.docx1

一、填空（共10空，每空2分，共20分）1.液体的分类（按液体结构和内部作用力）：原子液体，分子液体，离子液体。

2.接触角也为润湿角，当接触角为锐角时为润湿，接触角为钝角时为不润湿。

3.固相无扩散而液相有限扩散凝固过程的三个阶段：最初过渡区、稳定状态区和最后过渡区。

4.根据偏析范围的不同，可将偏析分为：微观偏析和宏观偏析两大类。

二、名词解释（共5题，每题2分，共10分）1.焊接：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。

2.均质形核：形核前液相金属或合金中无外来固相质点，而液相自身发生形核的过程。

3.碳当量：碳当量是反映钢中化学成分对硬化程度的影响，它是把钢中合金元素（包括碳）按其对淬硬（包括冷裂、脆化等）的影响程度折合成碳的相当含量。

4.偏析：合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀的现象称为偏析。

5.凝固收缩：金属从液相线冷却到固相线所产生的体收缩，称为凝固收缩。

三、简答题（共3题，每题10分，共30分）1. 黏度对成型质量的影响。

（1）影响铸件轮廓的清晰程度；（2）影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向；（3）影响钢铁材料的脱硫、脱磷、扩散脱氧；（4）影响精炼效果及夹杂或气孔的形成：（5）熔渣及金属液粘度降低对焊缝的合金过渡有利。

2. 金属氧化还原方向的判据是什么？若氧在金属－氧－氧化物系统中：{pO2}---实际分压为，pO2----金属氧化物的分解压{pO2}>pO2 时，金属被氧化；{pO2}=pO2 时，处于平衡状态；{pO2}<pO2 时，金属被还原。

3. 什么是重力偏析？防止或减轻重力偏析的方法有哪些？重力偏析：是由于重力作用而出现的化学成分不均匀现象。

防止或减轻重力偏析的方法：（1）加快铸件的冷却速度，缩短合金处于液相的时间，使初生相来不及上浮或下沉。

（2）加入能阻碍初晶沉浮的合金元素。

（3）浇注前对液态合金充分搅拌，并尽量降低合金的浇注温度和浇注速度。

材料成型传输原理课后答案（吴树森版）第⼀章流体的主要物理性质1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。

它包括液体和⽓体。

流体的主要物理性质有：密度、重度、⽐体积压缩性和膨胀性。

1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m3，试求教重度γ和质量体积v。

解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：∴质量体积为1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压为多少?强为1MN／m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT公式(2-1):解：等温压缩率KTΔV=995-1000=-5*10-6m3注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa将V=1000cm3代⼊即可得到K=5*10-9Pa-1。

T注意：式中V是指液体变化前的体积1.6 如图1.5所⽰，在相距h＝0.06m的两个固定平⾏乎板中间放置另⼀块薄板，在薄板的上下分别放有不同粘度的油，并且⼀种油的粘度是另⼀种油的粘度的2倍。

当薄板以匀速v＝0.3m/s被拖动时，每平⽅⽶受合⼒F=29N，求两种油的粘度各是多少?解：流体匀速稳定流动时流体对板⾯产⽣的粘性阻⼒⼒为平板受到上下油⾯的阻⼒之和与施加的⼒平衡，即代⼊数据得η=0.967Pa.s第⼆章流体静⼒学2-1作⽤在流体上的⼒有哪两类，各有什么特点?解:作⽤在流体上的⼒分为质量⼒和表⾯⼒两种。

质量⼒是作⽤在流体内部任何质点上的⼒，⼤⼩与质量成正⽐，由加速度产⽣，与质点外的流体⽆关。

⽽表⾯⼒是指作⽤在流体表⾯上的⼒，⼤⼩与⾯积成正⽐，由与流体接触的相邻流体或固体的作⽤⽽产⽣。

2-2什么是流体的静压强，静⽌流体中压强的分布规律如何?解：流体静压强指单位⾯积上流体的静压⼒。

静⽌流体中任意⼀点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作⽤于⼀点的各个⽅向的静压强是等值的。

2-3写出流体静⼒学基本⽅程式，并说明其能量意义和⼏何意义。

解:流体静⼒学基本⽅程为：同⼀静⽌液体中单位重量液体的⽐位能可以不等，⽐压强也可以不等，但⽐位能和⽐压强可以互换，⽐势能总是相等的。

第一章习题1 . 液体与固体与气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？答：（1）液体与固体与气体比较的异同点可用下表说明（2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说明：①物质熔化时体积变化、熵变与焓变一般都不大。

金属熔化时典型的体积变化 为35%左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。

②金属熔化潜热∆约为气化潜热∆的1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。

由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具有一定的规律性。

2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N1、平均原子间距r1各表示什么？答：分布函数g(r) 的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，换言之，表示离开参考原子(处于坐标原子0)距离为r的位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（）的相对偏差。

N1 表示参考原子周围最近邻(即第一壳层)原子数。

r1 表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示某液体的平均原子间距。

3．如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实验例证说明液态金属或合金结构的近程有序（包括拓扑短程序和化学短程序）。

答：（1）长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性。

近程有序是指相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团（2）说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证①偶分布函数的特征对于气体，由于其粒子（分子或原子）的统计分布的均匀性，其偶分布函数g(r)在任何位置均相等，呈一条直线g(r)=1。

晶态固体因原子以特定方式周期排列，其g(r)以相应的规律呈分立的若干尖锐峰。

而液体的g(r)出现若干渐衰的钝化峰直至几个原子间距后趋于直线g(r)=1，表明液体存在短程有序的局域范围，其半径只有几个原子间距大小。

第一章习题1 . 液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？（2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说明：①物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。

金属熔化时典型的体积变化∆V m/V为3%~5%左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。

②金属熔化潜热∆H m约为气化潜热∆H b的1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。

由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具有一定的规律性。

2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N1、平均原子间距r1各表示什么？答：分布函数g(r) 的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，换言之，表示离开参考原子(处于坐标原子r=0)距离为r的位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（=N/V）的相对偏差。

N1 表示参考原子周围最近邻(即第一壳层)原子数。

r1 表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示某液体的平均原子间距。

3．如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实验例证说明液态金属或合金结构的近程有序（包括拓扑短程序和化学短程序）。

答：（1）长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性。

近程有序是指相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团（2）说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证①偶分布函数的特征对于气体，由于其粒子（分子或原子）的统计分布的均匀性，其偶分布函数g(r)在任何位置均相等，呈一条直线g(r)=1。

晶态固体因原子以特定方式周期排列，其g(r)以相应的规律呈分立的若干尖锐峰。

而液体的g(r)出现若干渐衰的钝化峰直至几个原子间距后趋于直线g(r)=1，表明液体存在短程有序的局域范围，其半径只有几个原子间距大小。

材料成型原理课后答案材料成型原理是指通过不同的成型工艺，将原料加工成所需形状和尺寸的零部件或制品的原理。

在工程制造领域中，材料成型是非常重要的一环，它直接影响着制品的质量和性能。

下面就材料成型原理的相关问题进行解答。

1. 什么是材料成型原理？材料成型原理是指将原料加工成所需形状和尺寸的零部件或制品的原理。

它是通过对原料进行加工，使其发生形状、尺寸和性能的改变，从而得到符合要求的制品。

材料成型原理是工程制造中的重要环节，它直接关系到制品的质量和性能。

2. 材料成型的基本过程是什么？材料成型的基本过程包括原料的预处理、成型工艺和制品的后处理。

首先，原料需要进行预处理，包括清洁、除杂、干燥等工序，以保证原料的质量和加工的顺利进行。

然后，根据制品的要求，选择合适的成型工艺，如锻造、压铸、注塑等，对原料进行加工成型。

最后，对成型后的制品进行后处理，包括去除余渣、表面处理、热处理等工序，以提高制品的质量和性能。

3. 材料成型原理的影响因素有哪些？材料成型原理的影响因素包括原料的性能、成型工艺、成型设备和操作技术等。

首先，原料的性能直接影响着成型的难易程度和制品的质量。

其次，成型工艺的选择和设计对成型效果起着决定性的作用。

成型设备的性能和精度也会影响成型的质量和效率。

操作技术则是保证成型过程顺利进行的重要因素。

4. 材料成型原理的发展趋势是什么？随着科学技术的不断发展，材料成型原理也在不断创新和完善。

未来，材料成型将更加注重节能环保、智能化和数字化。

新材料、新工艺、新设备的不断涌现，将推动材料成型原理朝着高效、精密、绿色的方向发展。

同时，数字化技术的应用将使成型过程更加智能化和可控化，提高生产效率和产品质量。

5. 如何提高材料成型的质量和效率？要提高材料成型的质量和效率，首先需要加强对原料的质量控制，保证原料的质量稳定。

其次，要优化成型工艺和设备，提高成型的精度和效率。

同时，加强操作技术的培训和管理，确保成型过程的稳定和可控。

材料成型原理课后答案材料成型原理是指通过一定的方法和工艺，将原料加工成所需形状的工程材料的过程。

在工程实践中，材料成型原理是非常重要的，因为它直接影响着材料的性能和质量。

下面是一些关于材料成型原理的课后答案，希望能够帮助大家更好地理解这一知识点。

1. 请简要说明材料成型原理的基本概念。

材料成型原理是指利用一定的方法和工艺，将原料加工成所需形状的工程材料的过程。

这个过程包括了原料的选择、加工工艺的设计、成型设备的选择等多个方面，是一个复杂的系统工程。

2. 什么是材料的塑性变形？请举例说明。

材料的塑性变形是指在一定条件下，材料可以经受外力作用而发生形状和尺寸的变化，而且在去除外力后，能够保持变形的一种性质。

例如金属材料在加工过程中经受压力而产生的变形，就是一种塑性变形。

3. 请简要说明材料的成型工艺对材料性能的影响。

材料的成型工艺对材料性能有着直接的影响。

不同的成型工艺会对材料的组织结构、晶粒大小、内部应力等产生影响，从而影响材料的硬度、强度、韧性等性能。

4. 请简要说明材料成型原理在工程实践中的应用。

材料成型原理在工程实践中有着广泛的应用。

例如在汽车制造中，各种金属材料需要经过成型工艺才能制成车身和零部件；在航空航天领域，各种复杂的零部件需要通过成型工艺才能完成加工。

5. 请简要说明材料成型原理的发展趋势。

随着科学技术的不断发展，材料成型原理也在不断地发展和完善。

未来，随着新材料、新工艺的不断涌现，材料成型原理将更加注重对材料性能的精细调控，以及对环境的友好性。

以上就是关于材料成型原理的一些课后答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握这一知识点。

材料成型原理是工程材料学中的重要内容，对于工程实践具有重要的指导意义。

希望大家能够在学习和工作中充分应用这一知识，不断提高自己的专业水平。

材料加⼯冶⾦传输原理习题答案吴树森版）第⼀章流體的主要物理性質1-1何謂流體，流體具有哪些物理性質？答：流體是指沒有固定的形狀、易於流動的物質。

它包括液體和氣體。

流體的主要物理性質有：密度、重度、⽐體積壓縮性和膨脹性。

2、在圖3.20所⽰的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管徑D=15mm ，如果不計損失，問S 處的壓強應為多⼤時此管才能吸⽔?此時管內流速υ2及流量Q 各為若⼲?(注意：管B 端並未接觸⽔⾯或探⼊⽔中)解：選取過⽔斷⾯1-1、2-2及⽔準基準⾯O-O ，列1-1⾯(⽔⾯)到2-2⾯的⾙努利⽅程再選取⽔準基準⾯O ’-O ’，列過⽔斷⾯2-2及3-3的⾙努利⽅程(B) 因V2=V3 由式(B)得5、有⼀⽂特利管(如下圖)，已知d 1 =15cm ，d 2=10cm ，⽔銀差壓計液⾯⾼差?h =20cm 。

若不計阻⼒損失，求常溫(20℃)下，通過⽂⽒管的⽔的流量。

解：在喉部⼊⼝前的直管截⾯1和喉部截⾯2處測量靜壓⼒差p 1和p 2，則由式const v p =+22ρ可建⽴有關此截⾯的伯努利⽅程：ρρ22212122p v p v +=+根據連續性⽅程，截⾯1和2上的截⾯積A 1和A 2與流體流速v 1和v 2的關係式為所以 ])(1[)(2212212A A p p v --=ρ通過管⼦的流體流量為 ])(1[)(2212212A A p p A Q --=ρ )(21p p -⽤U 形管中液柱表⽰，所以074.0))15.01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22223332212'2=-??-=--?=πρρρA A h g A Q (m 3/s)式中ρ、'ρ——被測流體和U 形管中流體的密度。

圖3.20 虹吸管如圖6-3—17(a)所⽰，為⼀連接⽔泵出⼝的壓⼒⽔管，直徑d=500mm，彎管與⽔準的夾⾓45°，⽔流流過彎管時有⼀⽔準推⼒，為了防⽌彎管發⽣位移，築⼀混凝⼟鎮墩使管道固定。

材料成型原理课后答案材料成型原理是指在材料加工过程中，通过施加外力或温度等条件，使材料发生形状、结构或性能的改变，从而达到所需形状和性能的加工过程。

在工程实践中，材料成型原理是非常重要的，它涉及到材料的加工工艺、成型设备、成型模具等方面的知识。

下面我们来看一下材料成型原理课后答案。

首先，材料成型原理的基本原理是什么？材料成型原理的基本原理是利用外力或温度等条件，使材料发生形状、结构或性能的改变，从而达到所需形状和性能的加工过程。

在材料成型过程中，通常会施加挤压力、拉伸力、压缩力等外力，或者通过加热、冷却等温度条件，来改变材料的形状和性能。

其次，材料成型原理的主要分类有哪些？根据加工方式的不同，材料成型原理可以分为塑性成型和非塑性成型两大类。

塑性成型是指在加工过程中，材料会发生塑性变形，通常包括挤压、拉伸、冲压、锻造等工艺。

非塑性成型则是指在加工过程中，材料不会发生塑性变形，通常包括切割、焊接、涂覆等工艺。

再次，材料成型原理的影响因素有哪些？材料成型过程受到多种因素的影响，包括材料的性能、成型设备、成型模具、加工工艺等。

其中，材料的性能是影响成型质量的关键因素，包括材料的塑性、韧性、硬度等性能。

成型设备和成型模具的设计也会直接影响成型的效果，加工工艺的选择和控制也是影响成型质量的重要因素。

最后，材料成型原理的发展趋势是什么？随着科学技术的不断进步，材料成型原理也在不断发展。

未来，材料成型技术将更加注重节能环保、智能化、精准化和柔性化，同时也会更加注重材料的功能性和多功能性。

同时，材料成型原理也将更加注重与其他工艺的集成和协同，实现材料加工的高效、低成本和高质量。

综上所述，材料成型原理是材料加工中的重要理论基础，它涉及到材料的加工工艺、成型设备、成型模具等方面的知识。

在学习和掌握材料成型原理的过程中，我们需要深入理解其基本原理、主要分类、影响因素和发展趋势，从而更好地应用于工程实践中，为材料加工提供更好的技术支持。

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。

材料成形原理吴树森材料成形原理。

材料成形是指通过一定的工艺手段，将原材料变形成所需形状和尺寸的过程。

它是制造业中非常重要的一环，涉及到许多不同的工艺和技术。

在材料成形过程中，需要考虑原材料的性质、成形工艺和设备的选择等因素，以确保最终产品的质量和性能。

本文将围绕材料成形原理展开讨论，探讨其中的一些关键问题。

首先，材料成形的原理是基于材料的塑性变形特性。

在材料受到外力作用时，会发生形状和尺寸的变化，这种变化称为塑性变形。

塑性变形是材料成形过程中最基本的现象，也是实现成形的前提。

不同材料的塑性变形特性各不相同，因此在选择成形工艺和设备时，需要充分考虑材料的塑性变形特性，以便实现预期的成形效果。

其次，材料成形的原理还涉及到成形工艺的选择和优化。

不同的成形工艺适用于不同的材料和产品，选择合适的成形工艺对于确保产品质量和提高生产效率至关重要。

例如，对于金属材料，常见的成形工艺包括锻造、压力加工、铸造等；对于塑料材料，常见的成形工艺包括注塑、挤出、吹塑等。

在选择成形工艺时，需要考虑材料的性质、产品的设计要求、生产效率等因素，以便实现最佳的成形效果。

此外，材料成形的原理还与成形设备的选择和运用密切相关。

成形设备是实现材料成形的重要工具，不同的成形设备适用于不同的成形工艺和产品。

在选择成形设备时，需要考虑设备的性能、精度、稳定性以及维护保养等因素，以确保设备能够稳定可靠地实现成形要求。

同时，合理运用成形设备也是确保成形质量的关键，需要合理控制成形参数、加工工艺和操作技术，以确保产品的质量和稳定性。

总的来说，材料成形的原理涉及到材料的塑性变形特性、成形工艺的选择和优化，以及成形设备的选择和运用。

只有充分理解和掌握这些原理，才能够实现高质量、高效率的材料成形，为制造业的发展和产品质量的提升提供有力支持。

希望本文能够对材料成形原理有所启发，为相关领域的研究和实践提供一定的参考和借鉴。

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:①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。

②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：①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。

②异质形核与固体杂质接触，减少了表面自由能的增加。

③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。

第二章习题解答1. 已知某半无限大板状铸钢件的热物性参数为：导热系数λ=46.5 W/(m ·K)， 比热容C=460.5 J/(kg ·K)， 密度ρ=7850 kg/m3，取浇铸温度为1570℃，铸型的初始温度为20℃。

用描点作图法绘出该铸件在砂型和金属型铸模（铸型壁均足够厚）中浇铸后0.02h 、0.2h 时刻的温度分布状况并作分析比较。

铸型的有关热物性参数见表2-2。

解：（1）砂型： 1111ρλc b ==12965 2222ρλc b ==639界面温度： 21202101b b T b T b T i ++==1497℃铸件的热扩散率：ρλc a =1=1.3⨯10-5m 2/s根据公式()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=t a x T T T T i i 11012erf 分别计算出两种时刻铸件中的温度分布状况见表1。

表1 铸件在砂型中凝固时的温度分布根据表1结果做出相应温度分布曲线见图1。

（2）金属型： 1111ρλc b ==12965 2222ρλc b ==15434界面温度： 21202101b b T b T b T i ++==727.6℃同理可分别计算出两种时刻铸件中的温度分布状况见表2与图2。

表2 铸件在金属型中凝固时的温度分布(3) 分析：采用砂型时，铸件金属的冷却速度慢，温度梯度分布平坦，与铸型界面处的温度高，而采用金属铸型时相反。

原因在于砂型的蓄热系数b 比金属铸型小得多。

2. 采用（2-17）、（2-18）两式计算凝固过程中的温度分布与实际温度分布状况是否存在误差？分析误差产生的原因，说明什么情况下误差相对较小？解：是有误差的。

因为在推导公式时做了多处假设与近似处理，如：①没有考虑结晶潜热。

若结晶潜热小，则误差就小；②假设铸件的热物理参数1λ、1c 、1ρ与铸型的热物理参数2λ、2c 、2ρ 不随温度变化。

若它们受温度影响小，则误差就小；③没有考虑界面热阻。

第一章习题1 . 液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？答：（1）液体与固体及气体比较的异同点可用下表说明（2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说明：①物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。

金属熔化时典型的体积变化∆V m/V为3%~5%左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。

②金属熔化潜热∆H m约为气化潜热∆H b的1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。

由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具有一定的规律性。

2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N1、平均原子间距r1各表示什么？答：分布函数g(r) 的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，换言之，表示离开参考原子(处于坐标原子r=0)距离为r的位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（=N/V）的相对偏差。

N1 表示参考原子周围最近邻(即第一壳层)原子数。

r1 表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示某液体的平均原子间距。

3．如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实验例证说明液态金属或合金结构的近程有序（包括拓扑短程序和化学短程序）。

答：（1）长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性。

近程有序是指相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团（2）说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证①偶分布函数的特征对于气体，由于其粒子（分子或原子）的统计分布的均匀性，其偶分布函数g(r)在任何位置均相等，呈一条直线g(r)=1。

晶态固体因原子以特定方式周期排列，其g(r)以相应的规律呈分立的若干尖锐峰。

而液体的g(r)出现若干渐衰的钝化峰直至几个原子间距后趋于直线g(r)=1，表明液体存在短程有序的局域范围，其半径只有几个原子间距大小。