材料成型理论基础练习1到11章

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。

第1章液态金属的结构与性质1.液体原子的分布特征为无序、有序，即液态金属原子团的结构更类似于。

2.实际液态金属内部存在起伏、起伏与起伏。

3.物质表面张力的大小与其内部质点间结合力大小成比，界面张力的大小与界面两侧质点间结合力大小成比。

衡量界面张力大小的标志是润湿角θ的大小，润湿角θ越小，说明界面能越。

4.界面张力的大小可以用润湿角来衡量，两种物质原子间的结合力，就润湿，润湿角；而两种物质原子间的结合力，就不润湿，润湿角。

5.影响液态金属表面张力的主要因素是，，与。

6. 影响液态金属充型能力的因素可归纳为合金本身性质、铸型性质、浇注方面、铸件结构方面四个方面的因素。

7. 影响液态金属黏度的因素有合金成分、温度、非金属夹杂物。

8. 合金流动性：合金本身的流动能力；充型能力：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。

9.液态合金的流动性与充型能力有何异同？如何提高液态金属的充型能力？答：液态金属的流动性与充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充型能力，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。

而充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。

提高液态金属的充型能力的措施：（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、密度大，导热率小;④粘度、表面张力小。

（2）铸型性质方面：①蓄热系数小；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。

第2章 凝固温度场1.铸件的凝固方式可以分为 、 与三种不同形式，影响合金凝固方式的两个主要因素是： 与 。

2.合金的凝固温度区间越大，液态合金充型过程中流动性越差 ，铸件越容易呈 体积（或糊状） 凝固方式。

3. “平方根定律”公式为22K ξτ=，写出公式中三个符号所代表的含义 τ：凝固时间 、 ζ：凝固层厚度 、 K:凝固系数4. 比较同样体积大小的球状、块状、板状及杆状铸件凝固时间的长短。

《材料成形工艺基础》要点第一章金属的液态成形第一节液态成形理论基础1.三种凝固方式（逐层、糊状、中间）及其影响因素（结晶温度范围、温度梯度）2.合金的流动性及其影响因素（合金成分）a)为什么共晶合金的流动性好？3.合金的充型能力对铸件质量的影响（浇不足、冷隔）4.影响充型能力的主要因素（合金的流动性、浇注条件、铸型条件）5.合金收缩的三个阶段（液态、凝固、固态）6.缩孔、缩松产生的原因、规律（逐层：缩孔；糊状：缩松；位置：最后凝固部位）7.缩孔与缩松防止（定向凝固原则；措施：加冒口、冷铁）8.铸造应力产生的原因和种类（热应力、机械应力或收缩应力）9.热应力的分布规律（厚：拉；薄：压）及防止（同时凝固原则）10.铸造残余应力产生的原因（热应力）及消除措施（时效处理）11.铸件变形与裂纹产生的原因（故态收缩，残余应力）12.变形防止办法（同时凝固；反变形；去应力退火）13.热裂纹与冷裂纹的特征第二节液态成形方法1.常用手工造型方法（五种最基本的方法：整模、分模、活块、挖砂、三箱）的特点和应用（重在应用）2.机器造型：实现造型机械化的两个主要方面（紧砂、起模）3.熔模铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。

a)为什么熔模铸件精度高，表面光洁？b)为什么熔模铸造适合于形状复杂的铸件？c)为什么熔模铸造适合于难于加工的合金铸件？4.金属型铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。

a)为什么金属型铸件精度高，表面光洁？b)为什么金属型铸造更适合于非铁合金铸件的生产？5.压力铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。

6.低压铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。

7.离心铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。

第三节液态成形件的工艺设计1.浇注位置的概念及其选择原则（重在理解和应用）2.分型面的选择原则（重在理解和应用）3.铸造成形工艺参数（加工余量、拔模或起模斜度、收缩率）4.铸造工艺图（能用规定的符号和表达方式正确画出）第四节液态成形件的结构设计1.铸件壁厚设计（大于最小壁厚；小于临界壁厚；壁厚均匀；由薄到厚均匀过渡）a)为什么要大于最小壁厚？b)为什么要小于临界壁厚？c)壁厚不均匀会产生什么问题？2.铸件壁间连接（圆角；避免锐角）3.铸件筋条设计（避免十字交叉）4.铸件外形设计和铸件内腔设计（理解；重在应用）5.结构斜度的设计（结构斜度与起模斜度的区别；重在应用）第二章金属的塑性成形第一节塑性成形工艺基础1.常用的六类塑性成形方法（轧制、拉拔、挤压、自由锻、模锻、板料冲压）2.与铸造比较，塑性成形法的最显著的特点（性能好，但形状不能太复杂）3.塑性变形对金属组织和性能的影响（冷变形条件下和热变形条件下；纤维组织及其性能特点）4.金属可锻性的衡量指标（塑性、变形抗力）及影响因素（成分；组织；温度）5.金属加热缺陷（过热、过烧、脱碳、过渡氧化）与碳钢始锻温度（低于固相线200℃）第二节热锻成形工艺1.自由锻基本工序（镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转）2.自由锻件结构工艺性3.模锻的基本原理（理解）及特点4.胎模锻的概念及特点（理解）第三节板料冲压1.两大类基本工序（分离工序和变形工序）2.冲裁的概念；冲裁变形过程（弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段）及冲裁件断面特征（塌角或圆角带；光亮带；断裂带）3.切断的概念4.弯曲变形的特点（内：压；外：拉）；弯曲的质量问题（弯裂；回弹）；弯裂的防止办法（限制最小弯曲半径；弯曲线与纤维方向垂直）；回弹的防止办法（模具角度比弯曲件角度小一个回弹角值）5.拉深的概念；拉深和冲裁工序所使用的凸、凹模之间的区别（间隙大小；圆角）拉深件质量问题（拉裂与起皱）6.拉深系数的概念及计算7.三类冲模的概念四种挤压方式第三章材料的连接成形第一节焊接成形工艺基础1.三大类焊接方法（熔化焊；压焊；钎焊）；2.熔焊的冶金特点（理解）及保证焊接质量的基本措施（保护焊接区；渗加合金元素；脱氧脱硫）；3.焊接接头的概念（焊缝加热影响区）；4.焊接热影响区的概念（焊接过程中，焊缝两侧受焊接热作用而发生组织与性能变化的区域）；5.低碳钢焊接热影响区的组成及其特点（熔合区；粗晶，性能差；过热区：粗晶，性能差；正火区：细晶，性能好；部分相变区：性能稍差）；6.焊接应力与变形产生的原因（局部加热）；7.防止和减少焊接应力的措施（焊前预热；焊接次序；焊后缓冷；焊后去应力退火）；8.焊接变形的形式（收缩变形；角变形；弯曲变形；扭曲变形；波浪变形）；9.防止和减小焊接变形的措施（刚性固定；反变形；焊接次序；焊前预热；焊后缓冷；矫正）；10.焊接缺陷的种类及其检验方法（理解）；第二节焊接方法1.焊条的组成及作用（焊芯和药皮；焊芯：作电极和焊缝的填充金属；药皮：稳定电弧燃烧；保护焊接区；渗加合金元素；脱氧脱硫）；a)为什么焊条药皮中要加脱氧剂？2.两种重要的焊条（J422、J507）；焊条选用原则（重在应用）3.埋弧焊的原理（理解）、特点和应用范围（水平位置焊接长直焊缝；大直径环形焊缝）b)埋弧焊的生产率为什么高于焊条电弧焊？c)埋弧焊与焊条电弧焊相比，为什么可以节省材料？d)埋弧焊为什么不能实现全位置焊接？4.氩弧焊的原理、特点及其应用；5.二氧化碳气体保护焊的原理、特点及其应用（注意与氩弧焊比较理解）e)二氧化碳保护焊时焊丝的成分有何要求，为什么？6.电渣焊的原理（电阻热）及其应用。

作业1 金属材料技术基础1-1 判断题（正确的画O，错误的画×）1．纯铁在升温过程中，912℃时发生同素异构转变，由体心立方晶格的α-Fe转变为面心立方晶格的γ-Fe。

这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。

（O ）2．奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体，具有面心立方结构，而铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体,具有体心立方结构。

（O ）3．钢和生铁都是铁碳合金。

其中，碳的质量分数（又称含碳量）小于0.77%的叫钢，碳的质量分数大于2.11%的叫生铁。

（×）4．珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之间。

（O ）5．钢中的含碳量对钢的性能有重要的影响。

40与45钢相比，后者的强度高，硬度也高,但后者的塑性差。

（O ）6．为了改善低碳钢的切削加工性能，可以用正火代替退火，因为正火比退火周期短，正火后比退火后的硬度低，便于进行切削加工。

（×）7．淬火的主要目的是为了提高钢的硬度。

因此，淬火钢就可以不经回火而直接使用。

（×）8．铁碳合金的基本组织包括铁素体（F）、奥氏体（A）、珠光体（P）、渗碳体（Fe3C）、马氏体（M）、索氏体（S）等。

（×）1-2 选择题1．铁碳合金状态图中的合金在冷却过程中发生的（F ）是共析转变，（B ）是共晶转变。

A．液体中结晶出奥氏体；B．液体中结晶出莱氏体；C．液体中结晶出一次渗碳体；D．奥氏体中析出二次渗碳体；E．奥氏体中析出铁素体；F．奥氏体转变为珠光体。

2．下列牌号的钢材经过退火后具有平衡组织。

其中，（ C ）的σb最高，（D ）的HBS最高，（A ）的δ和a k最高。

在它们的组织中，（A ）的铁素体最多，（ C ）的珠光体最多，（D ）的二次渗碳体最多。

A．25；B．45；C．T8；D．T12。

3．纯铁分别按图1-1所示不同的冷却曲线冷却。

其中，沿（ D ）冷却，过冷度最小；沿（D ）冷却，结晶速度最慢；沿（A ）冷却，晶粒最细小。

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：则产生机械粘砂的临界压力ρ＝2σ/r显然 r ＝21×0.1cm ＝0.05cm 则 ρ＝410*5.05.1*2－＝6000Pa 不产生机械粘砂所允许的压头为H ＝ρ/（ρ液*g ）＝10*75006000＝0.08m 1.5 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 ＝0049.0*95400075000(*10*1.0*223）－）（－＝9.5mm/s 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＝4*a △Gv ，代入① △G 方*＝－a *3△Gv ＋6 a *24*a △Gv ＝21 a *2△Gv 均质形核时a *和△G 方*关系式为：△G 方*＝21 a *3△Gv （2）对于球形晶核△G 球*＝－34πr *3△Gv+4πr *2σ 临界晶核半径r *＝2σ/△Gv ，则△G 球*＝32πr *3△Gv 所以△G 球*/△G 方*＝32πr *3△Gv/(21 a *3△Gv) 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材料成型原理第 3 页 共 16 页3-7解： r 均*＝(2σLC /L)*(Tm/△T)＝319*6.618702731453*10*25.2*25）＋（－cm ＝8.59*10－9m △G 均*＝316πσLC 3*Tm/（L 2*△T 2） ＝316π*262345319*)10*6.61870(2731453*10*10*25.2(）＋（）－＝6.95*10－17J3.2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。

第一章金属液态成形‎1.①液态合金的充‎型能力是指熔‎融合金充满型‎腔，获得轮廓清晰‎、形状完整的优‎质铸件的能力‎。

②流动性好，熔融合金充填‎铸型的能力强‎，易于获得尺寸‎准确、外形完整的铸‎件。

流动性不好，则充型能力差‎，铸件容易产生‎冷隔、气孔等缺陷。

③成分不同的合‎金具有不同的‎结晶特性，共晶成分合金‎的流动性最好‎，纯金属次之，最后是固溶体‎合金。

④相比于铸钢，铸铁更接近更‎接近共晶成分‎，结晶温度区间‎较小，因而流动性较‎好。

2.浇铸温度过高‎会使合金的收‎缩量增加，吸气增多，氧化严重，反而是铸件容‎易产生缩孔、缩松、粘砂、夹杂等缺陷。

3.缩孔和缩松的‎存在会减小铸‎件的有效承载‎面积，并会引起应力‎集中，导致铸件的力‎学性能下降。

缩孔大而集中‎，更容易被发现‎，可以通过一定‎的工艺将其移‎出铸件体外，缩松小而分散‎，在铸件中或多‎或少都存在着‎，对于一般铸件‎来说，往往不把它作‎为一种缺陷来‎看，只有要求铸件‎的气密性高的‎时候才会防止‎。

4 液态合金充满‎型腔后，在冷却凝固过‎程中，若液态收缩和‎凝固收缩缩减‎的体积得不到‎补足，便会在铸件的‎最后凝固部位‎形成一些空洞‎，大而集中的空‎洞成为缩孔，小而分散的空‎洞称为缩松。

浇不足是沙型‎没有全部充满‎。

冷隔是铸造后‎的工件稍受一‎定力后就出现‎裂纹或断裂，在断口出现氧‎化夹杂物，或者没有融合‎到一起。

出气口目的是‎在浇铸的过程‎中使型腔内的‎气体排出，防止铸件产生‎气孔，也便于观察浇‎铸情况。

而冒口是为避‎免铸件出现缺‎陷而附加在铸‎件上方或侧面‎的补充部分。

逐层凝固过程‎中其断面上固‎相和液相由一‎条界线清楚地‎分开。

定向凝固中熔‎融合金沿着与‎热流相反的方‎向按照要求的‎结晶取向进行‎凝固。

5.定向凝固原则‎是在铸件可能‎出现缩孔的厚‎大部位安放冒‎口，并同时采用其‎他工艺措施，使铸件上远离‎冒口的部位到‎冒口之间建立‎一个逐渐递增‎的温度梯度，从而实现由远‎离冒口的部位‎像冒口方向顺‎序地凝固。

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。

试卷试题材料成型传输原理课后答案全集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。

习题参考答案《材料成形》部分第1章铸造填空题：1、熔模铸造；压力铸造；金属型铸造；陶瓷型铸造；消失模铸造；2、缩孔；缩松；3、铸造性能；工艺；4、收缩；如缩孔、缩松、变形、开裂；5、模样；6、热应力；收缩应力；7、拉；压；8、液态收缩；凝固收缩；固态收缩；9、充型能力；充型能力；10、向下；向上；补缩；单项选择题：1、①2、③3、②4、②5、①多项选择题：1、②、③、⑤2、③、3、①、②、⑤4、①、③结构改错题：1、答：不合理。

大平面应朝下，如下图所示。

2、答：（a）：分型面应为简单平面，使造型工艺大大简化；（b）：防止缩孔产生，壁厚应尽量均匀3、答：（a）图A-A截面改为加强筋型。

（b）图上表面改掉不必要的外凸缘结构，使三箱造型变为二箱造型，简化铸造工艺。

（c）图将厚大的截面处改成壁厚均匀的结构，避免热节处易产生的缩孔、缩松等缺陷；另外，避免壁厚不均易产生应力变形甚至产生裂纹等缺陷。

4、答：（a）铸件的结构应尽量避免过大的水平壁。

浇注时铸件朝上的水平面易产生气孔、砂眼、夹渣等缺陷。

将图中过的大水平面改为倾斜的表面。

（b）凸台和筋的设计应便于造型和起模。

图中的凸台必须用活块或外砂芯才能取出模样。

改后图形为：5、答：（a）图的两个斜凸台在造型时影响起模，需采用活快。

因此，应设计成向上的直凸台，简化造型工艺，减低成本、提高生产效率。

（b）图原设计需用两个型芯，其中的型芯1为悬臂型芯、下芯时必须使用芯撑，型芯的固定、排气和清理都比较困难。

将两个连通成一体，则便于造型时型芯的稳固支撑、安放、排气和铸造后的清理方便。

简答题： 1、答： 起始阶段两杆处于塑性阶段，冷却到t 1-t 2阶段后，细杆进入弹性状态而粗干仍处于塑性，导致在横杆的作用下将对粗干产生压应力，细杆受到拉应力。

这时粗杆将产生压塑变形，使粗细两杆收缩趋于一致，应力将消失。

继续冷却T2-T3,此时两杆均进入弹性状态，粗杆温度高，产生较大收缩，而细杆温度低，收缩以几乎停止。

第二章铸造4、试分析题图1－1所示铸件：（1）哪些是自由收缩？哪些是受阻收缩？（2）受阻收缩的铸件形成哪一类铸造应力？（3）各部分应力属于什么性质（拉应力、压应力）6、下列铸件宜选用哪类铸造合金？说明理由车床床身：铸铁成本低，强度高，减震吸震摩托车发动机：铝合金质量比较轻柴油机曲轴：铸钢（铁）强度好自来水龙头：铜合金、铝合金、不锈钢耐腐蚀气缸套：铸铁耐磨、耐高温轴承衬套：铜合金、铝合金用于滑动轴承材料9、下列铸件大批量生产时采用什么铸造方法为宜？铝合金活塞：金属型铸造缝纫机头：砂型铸造汽轮机叶片：熔模铸造发动机铜背钢套：离心铸造车床床身：砂型铸造煤气管道：离心铸造或连续铸造齿轮滚刀：熔模铸造11、题图1－3铸件的分型面有几种方案？哪种方案较合理？为什么？选方案1，加一个环状型芯，减少分型数。

选方案1选方案1，都在一个砂箱，自带砂垛。

选方案1选方案1选方案1选方案112、题图1－4所示为零件单件小批生产时的分型面和造型方法。

请画出铸造工艺图采用主视图上下底面分型方案，在一个砂箱。

俯视图方案易错箱。

14、修改题图1－5中铸件结构，使之合理。

第三章锻压3、你所知道的锻压加工方法有哪些？其原理和工艺特点以及应用范围如何？答：锻压加工方法主要有锻造和冲压。

锻造：锻造的主要方法有自由锻、胎模锻、模锻。

原理：是在加工设备及工（模）具作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部塑性变形，以获得一定尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。

工艺特点：能获得一定的锻造流线组织，性能得到极大改善。

锻件精度不高，表面质量不好。

应用范围：主要用于各种重要的、承受重载荷的机器零件或毛坯，如机床的主轴和齿轮、内燃机的连杆、起重机的吊钩等。

冲压：可分为分离工序和成形工序两大类。

分离工序有冲裁（落料和冲孔）、剪切、切边、切口、剖切。

成形工序主要有弯曲、拉深、翻边、成形、旋压等。

原理：板料在冲压设备及模具作用下，通过塑性变形产生分离或成形而获得制件的加工方法。

材料成型工艺基础（第三版）部分课后习题答案第一章⑵.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？答：①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。

决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。

②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、缩孔缺陷的间接原因。

⑷.何谓合金的收缩？影响合金收缩的因素有哪些？答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸缩减的现象，称为收缩。

②影响合金收缩的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。

⑹.何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对下图所示铸件设计浇注系统和冒口与冷铁，使其实现定向凝固。

答：①同时凝固原则：将内浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。

②定向凝固原则：在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。

第二章⑴ .试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。

答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。

石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。

灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。

石墨化不充分易产生白口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。

⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同？答：①主要因素：化学成分和冷却速度。

②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。

在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。

⑸.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。

材料成形理论基础习题第一部分 液态金属凝固学1. 纯金属和实际合金的液态结构有何不同?举例说明。

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.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。

（2）例如钢液,在钢液中主要为Fe ，含有C 、Si 、S 、P 、Mn 、O 、H 等元素。

这些元素或以原子集团存在，或以高熔点化合物如SiO 、CaO 、MnO 等形式存在，共同构成有较大成分起伏的钢液主体以及杂质、气体和空穴等。

2. 液态金属的表面张力和界面张力有何不同？表面张力和附加压力有何关系？答：(1)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。

（2）表面张力与附加压力符合下列公式的关系：1211r r ρσ=+（）式中r 1、r 2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。

3. 液态合金的流动性和充型能力有何异同?如何提高液态金属的充型能力?答：（1）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充型能力,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。

而充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. （2）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。

高分子材料成型加工复习题一、判断题第1章绪论( ) 1．成型操作过程中只能凭升高温度来提高熔体流动性。

第2章高分子材料学( ) 1. 熔融温度高，熔融时间长，则结晶速度慢，结晶尺寸较大( ) 2. 有的中空吹塑瓶的瓶口处不透明是由于产生结晶造成的。

( ) 3. 在注－拉－吹制品时，对于结晶型聚合物要在结晶速率最大温度进行拉伸。

( ) 4、有些塑料大分子上含有亲水基团，容易吸湿，比如聚碳酸酯。

( ) 5. 熔融温度高，熔融时间长，则结晶速度快，结晶尺寸小而均匀，有利于提高机械性能和热变形温度。

( ) 6．能够注射成型的同样品种牌号塑料，也可以压延和挤出成型。

第5章聚合物流变学基础( ) 1. 熔体在流动过程中由于剪切摩擦而产生热量，其热量在管中心最大，管壁处为零。

( ) 2. 聚合物分子链刚度越大，其表观粘度对温度的敏感性就越大。

( ) 3. 对于假塑性流体流动指数n离1越远，当剪切速率越大，粘度就越大。

( ) 4. 流体在平直管内流动时，受有剪切应力；流体在锥形管内流动时受有剪切和拉伸应力。

( ) 5. 绝大多数聚合物熔体的剪切弹性模量在定温下都是随着应力的增大而上升的。

( ) 6. 在注射过程中，为了增大熔体的流动性，对于聚丙烯来说宜提高温度，对于聚碳酸酯来说宜提高压力。

( ) 7. 聚合物挤出膨胀是由弹性恢复造成的。

( ) 8、几乎所有的聚合物的浓溶液和凝胶性糊塑料在加工中的流变行为都与假塑性流体相近。

( ) 9、聚合物熔体在挤出时通过一个狭窄的口模，即使口模很短，也会有很大的压力降，这种现象称为入口效应。

( ) 10、流体在平直管内受剪切应力而发生流动的形式有层流和湍流两种。

( ) 11、一般情况下，塑料熔体在高剪切应力下，贴近管壁处的一层流体是不发生流动的。

第6章高分子材料混合与制备( ) 1、物料混合要在玻璃化温度以下。

( ) 2、塑料的塑化温度要在树脂流动温度以上。

( ) 3．生胶的塑炼就是使生胶由柔软的塑性状态变为强韧的弹性状态的工艺过程( ) 4．生胶的塑炼的目的主要是为了提高产品的耐磨性。