金属凝固原理复习大纲
绪论
1、凝固定义
宏观上：物质从液态转变成固态的过程.微观上：激烈运动的液体原子回复到规则排列的过程。
2、液态金属凝固的实质:原子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程
液态金属的结构特征:“近程有序”、“远程无序”
组成:液态金属是由游动的原子团、空穴或裂纹构成
3、液态金属的性质：粘度和表面张力
粘度的物理意义：单位接触面积，单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力
粘度的本质上是原子间的结合力
影响液体金属粘度的主要因素是：化学成分、温度和夹杂物
表面张力的物理意义：作用于表面单位长度上与表面相切的力,单位N/m
影响液体金属表面张力的主要因素是:熔点、温度和溶质元素。取决于质点间的作用力
4、液体结构的特性：近程有序和远程无序
晶体：凡是原子在空间呈规则的周期性重复排列的物质称为晶体。
单晶体：在晶体中所有原子排列位向相同者称为单晶体
多晶体：大多数金属通常是由位向不同的小单晶（晶粒）组成，属于多晶体。
吸附是液体或气体中某种物质在相界面上产生浓度增高或降低的现象。
金属从液态过渡为固体晶态的转变称为一次结晶
金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为二次结晶
当向溶液中加入某种溶质后,使溶液表面自由能降低，并且表面层溶质的浓度大于溶液内部深度，则称该溶质为表面活性物质（或表面活性剂），这样的吸附称为正吸附.反之，如果加入溶质后，使溶液的表面自由能升高,并且表面层的溶质浓度小于液体内部的浓度，则称该溶质为非表面活性物质（或非表面活性剂），这样的吸附为负吸附
第一章 凝固过程的传热 1、凝固过程的传热特点：“一热、二迁、三传”
“一热”指热量的传输是第一重要；
“二迁”指存在两个界面，即固－液相间界面和金属－铸型间界面。
“三传”指动量传输、质量传输和热量传输的三传耦合的三维热物理过程。
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基于元胞自动机的多相合金凝固过程微观组织仿真探究
作者：王琦 朱花 柴耀宇 程凯 田多冠
来源：《中国新技术新产品》2016年第15期
摘 要：多相合金凝固过程微观组织的模拟长期以来一直引起不同领域学者的广泛关注和研究，归根结底是因为其在工程应用及理论研究等方面都具有很大的价值。21世纪，计算机及电子科学技术异军突起，并得到全面发展和进步，所以研究多相合金凝固过程微观组织模拟除了可以应用传统研究方法，也可以适时地去应用计算机数值模拟方法，而且随着技术的进步，这方面的研究已经取得了长足的进步，尤其是在凝固应力场，温度场等各种场效应的数值模拟初见成效后，微观组织模拟研究有了新的发展方向和突破口。采用元胞自动机方法对比其他研究方法，对于研究凝固的各种结构模型有以下优点：将固液界面两侧的锐变转化为界面胞元固相份数的渐变，既坚持了尖锐界面的基本假设，又避免了跟踪复杂的固液界面。而且研究时所应用的模型不仅考虑了成分过冷、曲率过冷、界面能各向异性，还考虑到了界面扰动等影响枝品生长的各种不同外界影响因素。
关键词：凝固；微观组织；数值模拟；胞元自动机
中图分类号：TP391 文献标识码：A
金属的凝固是指金属由液态向固态的一个相变过程，该过程的研究包括以下方面：宏观方面可以研究铸件的整体结构、个别缺陷及宏观偏析等；微观结构方面可以研究其晶粒的形状、大小及取向，也可以对晶内树枝状结构进行探索，非金属夹杂物、显微疏松和其他亚微观缺陷也属于微观结构的研究范畴；原子尺度方面可以研究微观晶体缺陷（如位错、空位等）的形成，合金元素的微观偏析以及晶粒成核与长大的原子堆垛过程等。成品金属及合金材料的最终组织与性能在很大程度上取决于凝固得到的微观组织，因此凝固过程及其微观组织的研究就显得尤为重要。
铸件的充型过程会同时伴随着液态金属的流动、温度的变化和流动区域的变化等复杂现象，它是一个极不稳定的过程，再加上液态金属的浇筑初始温度往往较高，金属材料本身又是不透明物质，并且处于不规则流动状态，这使得实验研究缺乏最透明直接和有效的手段方法。工程上遇到的各种问题包括铸件的气孔、浇注不足及冷隔等缺陷就与这一过程有关。但是高新科技包括计算机技术等的发展，使得人们可以运用数值模拟的方法来研究凝固过程的微观组织形态及结构。而且对充型工艺进行数值模拟计算可以预测在充型过程中产生的各种铸造缺陷，进而优化充型生产工艺，消除铸件缺陷，节约经济成本。
第３８卷
２００２年７月 第７期
６７９—６８３页 仓属 玫
ＡＣＴＡ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ Ｖｏ１．３８
Ｊｕｌｙ ２００２ ＮＯ．７
ＰＰ．６７９——６８３
定向凝固ＮｉＡ１多相合金的高温超塑性研究
崔传勇 郭建亭 齐义辉 叶恒强
（中国科学院金属研究所，沈阳１１００１６）
摘 要 本文研究了Ｎｉ一３０Ａ１—５Ｍｏ一０．５Ｈｆ金属间化合物的显微组织及其超塑性变形行为．该合金是由ＮｉＡ１／Ｎｉ３Ａ１／Ｍｏ三
相组成，在ＮｉＡｌ中分散着大量的条状Ｎｉ３Ａ１．在１０５０—１１００℃，应变速率为５．２×１０一 一６．２４×１０一 ｓ一 拉伸变形时，
合金呈现超塑性行为； １０５０℃，５．２×１０一 ｓ 时的最大延伸率达１６０％，此时对应的应变速率敏感指数为０．４６．超塑性变形
的机理主要是由于变形过程中的动态回复和再结晶，同时合金中的ＮｉＡｌ和Ｎｉ３Ａｌ两相在高温下可以协调变形．
关键词 ＮｉＡ１，超塑性，动态回复和再结晶
中图法分类号ＴＧ１４６．１，ＴＧ１１３．２５ 文献标识码Ａ 文章编号０４１２－１９６１（２００２）０７—０６７９—０５
ＩＮＶＥＳＴＩＧ ＴＩｏＮ ｏＮ ＳＵＰＥＲＰＬＡＳＴＩＣ ｏＦ ＤＩＲＥＣＴＩｏＮ．
ＡＬＩ ＳｏＬＩＤＩＦＩＥＤ ＮｉＡｌ ＭＵＩ ＩＰＨＡＳＥ ＡＬＬｏＹ
ＣＵ／Ｃｈｕａｎｙｏｎｇ，Ｇ ＵＯ Ｊｉａｎｔｉｎｇ，Ｑｉ Ｙｉｈｕｉ，ＹＥ Ｈｅｎｇｑｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １００１６ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ：ＧＵＯ Ｊｉａｎｔｉｎｇ，ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｔｅｌ：（０２４）２３８４３５３１—５５４９３，Ｆａｘ：（ｏ２４）２３ｓ９１３２ｏ，
Ｅ—ｍａｉｌ．＂ｊｔｇｕｏ＠ｉｍｒ．ａｃ．ｃｎ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｆ Ｎａｔｕｆａｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．５９８９５１ ５２）ａｎｄ Ｎａｔｉｏｎａｆ Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈｎｉｃａｆ
1 材料加工原理（液态成型部分）复习题：
名词解释：
1、 自发形核
在不借助任何外来界面的均匀熔体中形核的过程。
2、 非自发形核
在不均匀熔体中，依靠外来杂质界面或各种衬底形核的过程。
3、 气孔
为梨形、圆形、椭圆形的孔洞，表面较光滑，一般不在铸件表面露出，大孔独立存在，小孔则成群出现。
4、 非金属夹杂物
在炼钢过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液，形成非金属夹杂物。
5、 残余应力
产生应力原因消除后，铸件中仍然存在的应力。
6、 充型能力
液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力。
7、 缩孔
指铸件在冷凝过程中收缩而产生的孔洞，形状不规则，孔壁粗糙。
8、 缩松
铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。
9、 铸造应力
铸件在发生体积膨胀或收缩时，往往受到外界的约束或铸件各部分之间的相互制约而不能自由地进行，于是在变形的同时产生应力
10、 单相合金
凝固过程中只析出一个固相的合金 (固溶体,金属间化合物,纯金属)
11、 多相合金
凝固过程中同时析出两个以上新相的合金 （共晶、包晶、偏晶转变的合金）
12、 溶质再分配
合金在凝固时，随着温度不同，液固相成分发生改变，且由于固相成分与液相原始成分不同，排出溶质在液-固界面前沿富集，并形成浓度梯度，从而造成溶质在液、固两相重新分布，这种现象称之为“溶质再分配”现象。
13、 平衡凝固
在接近平衡凝固温度的低过冷度下进行的凝固过程。
14、 溶质分配系数
一定温度下，处于平衡状态时，组分在固定相中的浓度和在流动相中的浓度之比
15、 动力学过冷度
物体实际结晶温度与理论结晶温度的差。
液态成型理论基础：
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 2 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、成分起伏。
