材料成形原理复习课.

材料成形复习提纲
一、引言
1.材料成形的定义和重要性
2.材料成形的分类和应用领域
二、材料成形的基本原理
1.材料变形与本构关系
2.材料变形的影响因素
3.材料成形的力学行为
三、塑性成形
1.压力与应力
2.塑性变形的基本形式
3.塑性成形的分类和工艺
4.塑性成形的优点和局限性
四、焊接成形
1.焊接工艺的分类和原理
2.焊接接头的设计和准备
3.焊接材料和设备的选择
4.焊接质量控制和检验
五、热处理技术
1.热处理的目的和作用
2.热处理的分类和工艺
3.热处理对材料性能的影响
4.热处理过程控制和参数选择
六、表面处理技术
1.表面处理的目的和作用
2.表面处理的分类和工艺
3.表面处理对材料性能的影响
4.表面处理过程控制和参数选择
七、材料成形的质量控制与检验
1.质量控制的重要性和原则
2.常用的成形质量检验方法
3.质量缺陷的分析和处理
八、新型材料成形技术
1.新型材料与成形技术的关系
2.新型材料成形技术的研究进展
3.新型材料成形技术的应用前景
九、结语
1.材料成形的发展趋势和挑战
2.对材料成形的思考和展望。

（一）凝固理论部分一、填空题和名词解释（30分）1.液态金属的结构可概括为近程有序，远程无序。

实际金属液中存在能量、浓度、构（相）三种起伏。

2.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。

3.溶质元素对液态金属表面张力的影响分为两大类，提高表面张力的溶质元素叫非表面活性元素，使表面张力降低的溶质元素叫表面活性元素。

4.流变铸造是金属（合金）在凝固温度区间给以强烈搅拌，破碎枝晶，使其形态发生变化，由枝晶经梅花状最终变为团粒状。

5.金属及合金的结晶包括形核和长大两个过程，完成这两个过程需要热力学过冷度和动力学过冷度两种过冷度。

6.依靠液态金属（合金）内部自身的结构自发地形核，称为均质形核。

依靠外来夹杂所提供的异质界面非自发地形核，称为异质形核，或非均质形核。

7.界面前沿液体中的温度条件有正温度梯度和负温度梯度两种，对纯金属而言，晶体的宏观生长方式有平面生长和树枝状生长，而无胞状生长。

8.固-液界面的微观结构（几个原子层范围内）分为粗糙界面和光滑（平整）界面两类。

纯金属晶体的微观生长方式有晶体的连续（垂直）生长、二维生长和从缺陷处生长。

9.铸件凝固时间“折算厚度法则”公式为t=R2/K2，其中K为凝固系数，R为折算厚度（铸件模数）。

由于折算厚度法则考虑到了铸件形状这个因素，所以它更接近实际。

10.液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。

自然对流是由浮力流和凝固收缩引起的流动。

液体在枝晶间的流动驱动力来自三个方面，即凝固时的收缩、液体成分变化引起的密度改变和液体和固体冷却时各自收缩。

11.成分过冷：由固-液界面前方溶质的再分配引起的过冷，称为成分过冷。

热过冷：金属凝固时所需要的过冷度，若完全由热扩散控制，这样的过冷称为热过冷。

12.成分过冷的判据式是：G L/R<m L C0(1-k)/D L k，当G L/R≥m L C0(1-k)/D L k时，合金界面前沿无成分过冷，此时界面以平面方式生长；当G L/R<m L C0(1-k)/D L k时合金界面前沿有成分过冷，此时界面以胞状方式或树枝状方式生长。

题型与比例：选择题20%，填空题30% ，是非题20%，其他30%第一章1.铸件的凝固方式有：逐层凝固、糊状凝固、中间凝固2.合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。

3.液态金属本身的流动性能力称为流动性。

4.液态合金充满型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力，称为充型能力。

5.影响合金流动性的因素：1.合金的种类2.合金的成分3.浇注的条件4.铸型的充填条件6.灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铝合金次之，铸钢最差。

7.收缩是铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。

收缩是合金的物理本性，在铸造过程中，因收缩可能会导致铸件产生缩孔、缩松、应力、变形和裂纹等缺陷。

8.缩孔是在铸件最后凝固的部分形成容积较大而且集中的空洞。

9.缩松是细小而分散的空洞。

10.定向凝固（顺序凝固）在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，在远离冒口的部分安放冷铁，使铸件上远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。

11.铸造内应力按产生的原因不同，分为热应力、收缩应力、相变应力。

热应力主要是铸件冷却中，由于冷却速度不同而引起不均衡收缩所产生的应力。

热应力使冷却较慢的厚壁处或心部受拉伸，冷却较快的薄壁处或表面受压缩。

12.一般铸件冷却到弹性状态后，收缩受阻才会产生收缩应力，而且收缩应力表现为拉应力或切应力。

13.同时凝固：采取措施使铸件各部分无温差或温差尽量小，几乎同时进行凝固。

自然时效：将铸件置于露天场地半年以上，让其缓慢地发生变形，内应力消除。

热时效（人工时效）又称去应力退火，将铸件加热到550~650°C，保温2~4h，随炉慢冷至150~220°C，然后出炉。

14.热裂一般是在凝固末期，金属处于固相线附近的高温时形成的。

热裂纹的特征是裂纹短，缝隙较宽，形状曲折，裂口表面氧化较严重15.冷裂的特征是裂纹细小，呈连续直线状，具有金属光泽或微氧化色。

材料成型原理章节复习资料第一章结构起伏：原子团与空穴的变化现象；三种起伏现象：温度起伏、结构起伏、成分起伏；这三种起伏现象影响液态金属的凝固的过程，从而对产品的质量产生重要的影响。

粘度：液态金属由于原子间作用力大为削弱，且其中存在大量的空穴，其活动性比固态金属要大得多，呈液体的性质。

表面张力：使单独出现在大气中的一小部分液体趋向球状的力。

表面张力的实质：液体或固体同空气或真空接触的界面叫表面。

表面具有特殊的性质，由此产生一些表面特有的现象-----表面现象。

流变铸造：金属或合金在凝固温度区间给以强烈的搅拌，使晶体的生长形态发生变化，有本来是静止状态的树枝晶转变梅花状或接近于球形的晶粒。

第二章流动性：液态金属本身的流动能力；影响：流动性对于排除液体金属中的气体和杂质，凝固过程的补缩、防止开裂，获得优质的液态成形产品有着重要的影响。

液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。

自然对流：由密度差和凝固收缩引起的流动。

强迫对流：由液体受到各种方式的驱动力而产生的流动。

传热的三种基本方式：传导传热、对流换热、辐射换热。

第三章液态金属凝固的驱动力：液态金属凝固的驱动力是由过冷度提供的，过冷度越大，凝固驱动力也就越大。

过冷度为零时，驱动力则无。

所以金属不能在无过冷度的情况下凝固。

热力学能障：由被迫处于高自由能过度状态下的界面原子所产生。

动力学能障：由金属原子穿越界面过程所引起。

均质形核：在没有任何外来界面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提供的衬底进行形核的过程。

异质核心基底形态与核心容积的关系：按晶核原子数：凸面上形成的晶核原子数最多，平面上次之，凹面上最少。

按促进异质形核能力：凹界面基底的形核能力最强，平界面基底次之，凸界面基底最弱。

影响异质形核速率的因素：过冷度、界面、液态金属的过热及持续时间的影响。

晶体宏观长大方式：当温度梯度为正时，晶体平面方式长大；当温度梯度为负时，晶体以树枝晶方式生长。