2019级材料成型原理复习汇总

名词解释1溶质平衡分配系数；特定温度T*下固相合金成分浓度C*S与液相合金成分C＊L达到平衡时的比值。

2缩孔：纯金属火共晶合金铸件中最后凝固部位形成的大而集中的孔洞;缩松：具有宽结晶温度温度范围的合金铸件凝固中形成的细小而分散的缩孔；3沉淀脱氧：将脱氧元素（脱氧剂）溶解到金属液中以FeO直接进行反应而脱氧,把铁还原的方法.4均质形核：形核前液相金属或合金中无外来固相质点而从液相自身发生形核的过程，所以也成“自发形核”(实际生产中均质形核是不太可能的)非均质形核:依靠外来质点或型壁界面而提供的衬底进行生核过程，亦称“异质形核”或“非自发形核”。

5.简单加载：是指在加载过程中各应力分量按同一比例增加，应力主轴方向固定不变。

6.冷热裂纹:冷裂纹是指金属经焊接或铸造成形后冷却到较低温度时产生的裂纹，热裂纹是金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的开裂现象7.最小阻力定律：当变形体质点有可能沿不同方向移动时，则物体各质点将沿着阻力最小的方向移动。

填空1。

动力学细化四个内容：铸型振动、超声波振动、液相搅拌、流变铸造2.铸件宏观凝固组织一般包括表层细晶粒区、中间柱状晶区和内部等轴晶区三个不同的形态的晶区3.细化铸件宏观凝固组织的措施有合理地控制浇注工艺和冷却条件、孕育处理、动力学细化等三个方面4.微观偏析的两种主要类型为晶内偏析与晶界偏析，宏观偏析按由凝固断面表面到内部的成分分布，有正常偏析与逆偏析两类5。

铸造过程中的气体主要来源是熔炼过程和浇注过程和铸型6.我们所学的特殊条件下的凝固包括快速凝固和失重条件下凝固和定向凝固7。

液态金属（合金）凝固的驱动力由过冷度提供,而凝固时的形核方式有：均质形核和非均质形核两种8.晶体的生长方式有连续生长和台阶方式生长两种9.凝固过程的偏析可分为：微观偏析和宏观偏析两种10.液体原子的分布特征为：长程无序，短程有序,即液态金属原子团的结构更类似于固态金属11.Jakson因子α可以作为固液界面微观结构的判据，凡α〈=2的晶体，其生长界面为粗糙，凡α〉5的晶体，其生长界面为光滑12.液态金属需要净化的有害元素包括碳氧硫磷13.塑形成形中的三种摩擦状态分别是干摩擦、流体摩擦、边界摩擦14.对数应变的特点是具有真实性、可靠性、和可加性15。

材料成型技术基础知识点总结材料成型技术是指利用压力、温度和时间等因素，通过给予物质以一定的形状，以获得具备特定功能和要求的制品的一种技术方法。

材料成型技术在各个行业的制造过程中起着重要的作用。

下面将对材料成型技术的基础知识点进行总结。

1.材料成型的分类：材料成型可分为热成型和冷成型两类。

热成型是指在高温下进行的成型过程，包括热压、热拉伸、热挤压等。

冷成型是指在常温下进行的成型过程，包括冷弯、冷挤压、冷拔等。

2.材料成型的原理：材料成型的基本原理是通过对材料施加力和热量，使其发生塑性变形，进而得到所需形状和尺寸的制品。

材料成型的力学过程包括拉伸、挤压、弯曲、剪切等。

热量作用主要是为了降低材料的硬度，提高其变形能力。

3.材料成型工艺：材料成型的工艺包括模具设计、加工设备的选择与调试、成型过程的操作等。

模具是材料成型的关键工具，模具的设计要考虑到材料的特性、形状和尺寸的要求。

加工设备的选择与调试要根据材料的成型要求和加工量来确定。

成型过程的操作要严格控制力和热的加工参数，保证制品的质量。

4.材料成型的性能影响因素：材料成型的性能受到许多因素的影响，包括材料的物理和化学性质、成型工艺的参数、设备的性能等。

材料的性能对成型工艺的选择和制品的质量有着重要影响。

成型工艺的参数如温度、压力、速度等也会对成品的性能产生影响。

设备的性能如精度、刚度、压力等也会影响到成型的结果。

5.材料成型的应用：材料成型技术广泛应用于诸多领域，如汽车制造、航空航天、电子、建筑等。

汽车制造中的车身、发动机零部件等都需要经过冲压成型、挤压成型等工艺。

航空航天中的飞机壳体、涡轮叶片等也需要通过成型工艺进行制作。

电子产品中的外壳、散热器等也需要通过成型技术来获得所需的形状。

建筑领域中的钢结构、混凝土构件等亦需要经过成型工艺来生产。

综上所述，材料成型技术是制造过程中不可或缺的一部分。

通过了解材料成型的分类、原理、工艺、性能影响因素和应用，可以更好地理解和应用材料成型技术，提高制品的质量和生产效率。

一、名词解释1 表面张力2 粘度3 表面自由能(表面能)4 液态金属的充型能力5 液态金属的流动性6 铸型的蓄热系数7 不稳定温度场和稳定温度场8 温度梯度9 溶质平衡分配系数K010 均质形核和异质形核11、粗糙界面和光滑界面12 “成分过冷”与“热过冷”13 内生生长和外生生长14 枝晶间距15 共生生长和离异生长16 孕育与变质17 联生结晶18 择优生长19 快速凝固20 气体的溶解度21 熔渣的碱度22、长渣和短渣23 熔渣的氧化和还原能力24 扩散脱氧25 沉淀脱氧26 真空脱氧27 偏析28 微观和宏观偏析29 气孔30、冷裂纹和热裂纹31 溶质再分配32 热流密度33 焊接34 热影响区35 焊接线能量E36 焊接的合金化37 合金化的过渡系数38 熔合比39 内力40 内应力41 焊接瞬时应力42 焊接残余应力43 焊接变形44 裂纹45 塑性46 热塑性变形47、张量48 塑性49 简单加载50、应力球张量51、加工硬化52、应变速率53、滑移54、主切应力平面55、平面应变状态56、附加应力二、简答题1 实际液态金属的结构2 液态金属表面张力的影响因素3 简述大平板铸件凝固时间计算的平方根定律4 铸件凝固方式的分类5 简述Jackson因子与界面结构的关系6 试写出“固相无扩散，液相只有有限扩散”条件下“成分过冷”的判据，并分析哪些条件有助于形成“成分过冷”。

7 写出成分过冷判别式（在“固相无扩散，液相为有限扩散”条件下），讨论溶质原始含量C0、晶体生长速度R、界面前沿液相中的温度梯度GL对成分过冷程度的影响，并以图示或文字描述它们对合金单相固溶体结晶形貌的影响。

8 层片状共晶的形核和长大方式9. 铸件的凝固组织可分为几类，它们分别描述铸件凝固组织的那些特点？11 防止气孔产生的措施12 夹杂物对金属性能的影响13.常见焊缝中的夹杂物有几类，它们会对焊缝产生哪些危害？14 试比较缩孔与缩松的形成机理15. 简述凝固裂纹的形成机理及防止措施。

1.咬入:依靠回转的轧辊和轧件之间的摩擦力,轧辊将轧件拖入轧辊之间的现象. 改善咬入条件的途径:①降低a: (1)增加轧辊直径D,(2)降低压下量实际生产:(1)小头进钢,(2)强迫咬入; ②提高:(1)改变轧件或轧辊的表面状态,以提高摩擦角;(2)清除炉生氧化铁皮;(3)合理的调节轧制速度,低速咬入,高速轧制.2.宽展：高向压缩下来的金属沿着横向移动引起的轧件宽度的变化成为宽展.3.宽展分类: ①自由宽展: 在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，不受任何其它任何阻碍和限制。

②限制宽展: 在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，还受到孔型侧壁的阻碍作用，破坏了自由流动条件，此时宽展称为限制宽展。

③强迫宽展: 在横向变形过程中，质点横向移动时，不仅不受任何阻碍，还受到强烈的推动作用，使轧件宽展产生附加增长，此时的宽展称为强迫宽展。

4.影响宽展的因素：实质因素：高向移动体积和变形区内轧件变形纵横阻力比；基本因素：变形区形状和轧辊形状。

工艺因素：①相对压下量：相对压下量越大，宽展越大。

②轧制道次：道次越多,宽展越小；单道次较大,宽展大，多道次较小,宽展小；③轧辊直径:轧辊直径增加,宽展增加;摩擦系数；④摩擦系数的增加，宽展增加(轧制温度、轧制速度、轧辊材质和表面状态，轧件的化学成分). ⑤轧件宽度的影响：假设变形区长度 l 一定:随轧件宽度增加,宽展先增加后逐渐减小，最后趋于不变。

5.前滑：轧件出口速度vh 大于轧辊在该处的线速度v，即vh＞v的现象称为前滑现象。

后滑：轧件进入轧辊的速度小于轧辊该处线速度的水平分量v的现象。

前滑值：轧件出口速度vh与对应点的轧辊圆周速度的线速度之差与轧辊圆周速度的线速度之比值称为前滑值。

后滑值：后滑值是指轧件入口断面轧件的速度与轧辊在该点处圆周速度的水平分量之差同轧辊圆周速度水平分量的比值。

6.影响前滑的因素: ①压下率:前滑随压下率的增加而增加;②轧件厚度:轧后轧件厚度h减小，前滑增加;③轧件宽度:轧件宽度小于40mm时，随宽度增加前滑亦增加；但轧件宽度大于40mm时，宽度再增加时，其前滑值则为一定值;④轧辊直径:前滑值随辊径增加而增加;⑤摩擦系数:摩擦系数f越大，其前滑值越大;⑥张力:前张力增加前滑，后张力减小前滑 .7.轧制生产工艺：由锭或坯轧制成符合技术要求的轧件的一系列加工工序组合。

材料成型基本原理知识点总结1. 引言材料成型是指通过对原材料进行加工和塑形，使其获得特定的形状和性能。

材料成型在工业生产中起着至关重要的作用。

本文将介绍材料成型的基本原理及常见的成型方法，帮助读者对材料成型过程有更深入的了解。

2. 塑性变形塑性变形是材料成型的基本原理之一。

在塑性变形过程中，材料会受到外力的作用，原子、分子和晶粒发生移动和重排，从而改变材料的形状。

塑性变形的主要特点是可逆性，即材料在去除外力后可以恢复原来的形状。

常见的塑性变形过程包括挤压、拉伸、压延和锻造等。

挤压是将材料通过模具挤压成所需形状的过程。

拉伸是将材料拉长并变细的过程。

压延是将材料通过辊压变薄的过程。

锻造是通过对材料施加冲击力使其变形成所需形状的过程。

塑性变形的成功与否取决于材料的塑性性能、变形条件和成型方法等因素。

3. 热变形热变形是利用材料在高温条件下的塑性变形特性进行成型的一种方法。

通过加热材料可以降低其流动应力，有利于成型过程中的塑性变形。

常见的热变形方法包括热挤压、热拉伸、热轧和热锻等。

热挤压是将加热至一定温度的材料通过模具挤压成所需形状的过程。

热拉伸是将加热至一定温度的材料拉伸成所需形状的过程。

热轧是将加热至一定温度的材料通过辊压变薄的过程。

热锻是将材料加热至一定温度并施加冲击力使其变形成所需形状的过程。

热变形的优点是可降低变形应力、改善材料的塑性、提高成形精度。

但是，热变形过程中需注意控制温度和冷却速度，以避免材料过热或过冷引起材料性能的改变。

4. 化学变形化学变形是指在化学反应过程中，材料的形状和结构发生变化。

化学变形常见的方法有溶胶-凝胶法、沉积法和电化学沉积等。

溶胶-凝胶法是通过将溶胶溶液中的成分凝胶化，使其形成固体凝胶。

固体凝胶可以通过进一步的热处理或压制成所需的形状。

沉积法是将溶液中的溶质通过化学反应沉积在衬底上形成薄膜或形状。

电化学沉积是利用电化学反应使溶液中的溶质在电极表面沉积成薄膜或形状。

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。

《材料成形原理》复习资料(doc 15页)《材料成形原理》复习题(铸)第二章 液态金属的结构和性质1． 粘度。

影响粘度大小的因素？粘度对材料成形过程的影响？1)粘度：是液体在层流情况下，各液层间的摩擦阻力。

其实质是原子间的结合力。

2)粘度大小由液态金属结构决定与温度、压力、杂质有关：(1)粘度与原子离位激活能U 成正比，与相邻原子平衡位置的平均距离的三次方成反比。

(2)温度：温度不高时，粘度与温度成反比；当温度很高时，粘度与温度成正比。

(3)化学成分：杂质的数量、形状和分布影响粘度；合金元素不同，粘度也不同，接近共晶成分，粘度降低。

(4)材料成形过程中的液态金属一般要进行各种冶金处理，如孕育、变质、净化处理等对粘度有显著影响。

3)粘度对材料成形过程的影响(1)对液态金属净化(气体、杂质排出)的影响。

(2)对液态合金流动阻力与充型的影响，粘度大，流动阻力也大。

(3)对凝固过程中液态合金对流的影响，粘度越大，对流强度G 越小。

2． 表面张力。

影响表面张力的因素？表面张力对材料成形过程及部件质量的影响？1)表面张力：是金属液表面质点因受周围质点对其作用力不平衡，在表面液膜单位长度上所受的紧绷力或单位表面积上的能量。

其实质是质点间的作用力。

2)影响表面张力的因素(1)熔点：熔沸点高，表面张力往往越大。

(2)温度：温度上升，表面张力下降，如Al 、Mg 、Zn 等，但Cu 、Fe 相反。

(3)溶质元素(杂质)：正吸附的表面活性物质表面张力下降(金属液表面)；负吸附的表面非活性物质表面张力上升(金属液内部)。

(4)流体性质：不同的流体，表面张力不同。

3)表面张力影响液态成形整个过程，晶体成核及长大、机械粘砂、缩松、热裂、夹杂及气泡等铸造缺陷都与表面张力关系密切。

3． 液态金属的流动性。

影响液态金属的流动性的因素？液态金属的流动性对铸件质量的影响？1)液态金属的流动性是指液态金属本身的流动能力。

2)影响液态金属的流动性的因素有：液态金属的成分、温度、杂质含量及物理性质有关，与外界因素无关。

一、三选二，一个名词解释，一个分析题凝固成型：将满足化学成分和温度要求的液态金属（合金）在重力场或其他外力的作用下引入预制好的型腔中，经冷却使其凝固成为具有型腔形状和相应尺寸的固体制品的方法。

优点：1.可以生产出形状复杂的零件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。

2.铸造生产的适用性广，工艺灵活性大。

3. 成本较低，铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉。

缺点：1.铸件内部组织疏松、晶粒粗大，2.常有缩孔、缩松、气孔等铸造缺陷，2.力学性能较低，使得铸件质量不够稳定，废品率高。

应用范围：形状复杂，体积较大的铸件，各种箱体、床身、机架塑性成型：将金属或合金在加热或常温状态下，施加一定的外力使其产生塑性变形而达到具有一定形状和表面尺寸精度的产品的加工方法。

优点：1.改善金属组织，提高金属的力学性能；2.节约金属，切削加工时，提高金属材料的利用率；3.具有较高的劳动生产率；4.适应性广缺点：1.锻件的结构工艺性要求高，内腔复杂零件难以锻造；2.锻造毛坯的尺寸精度不高，一般需要切削加工；3.需重型机器设备和较复杂模具，设备费用和周期长；4.生产现场劳动条件较差。

应用范围：板料冲压，体积成型（铸造）焊接成型：利用各种形式的能量使被连接的两个表面产生原子间的结合而成为一体的成型方法。

其过程涉及热过程、物理化学冶金过程和应力应变。

优点：1.焊接生金属材料，结构重量轻。

2.能制造重型、复杂的机械零部件，简化铸造、锻造及切削加工工艺。

3.焊接接头不仅具有良好的力学性能，还具有良好的密封性。

4.能够制造双金属结构，使材料的性能得到充分利用。

5.可实现不同材料的连接成型，是不可拆卸的永久性连接。

缺点：1.焊接结构不可拆卸，给维修带来不便；2.焊接结构中存在焊接应力和变形；3.接头的组织性能往往不均匀，并会产生裂纹、夹渣、气孔等焊接缺陷，从而引起应力集中，降低连接件的承载能力。

应用范围：适用于碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢及多种有色金属焊接适用于中厚板结构的长焊缝的焊接二、三选一，名词解释晶体：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。

1.液体的表观特征具有流动性（液体最显著的性质）；可完全占据容器的空间并取得容器内腔的形状（类似于气体，不同于固体）； 不能够象固体那样承受剪切应力，表明液体的原子或分子之间的结合力没有固体中强（类似于气体，不同于固体）；具有自由表面（类似于固体，不同于气体）； 液体可压缩性很低（类似于固体，不同于气体）。

2.液体： 长程无序近程有序（短程有序） 3.4.每个原子在三维方向都有相邻原子，频繁相互碰撞而交换能量。

每时每刻都有一些原子能量超过(或低于)原子平均能量(“能量起伏”)，即原子能量的不均匀性。

5.由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，此起彼伏，不断发生着这样的涨落过程，似乎原子团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及其内部原子数量都随时间和空间发生着改变，这种现象称为“结构起伏”。

6.温度越高原子团簇平均尺寸越小。

7.“浓度起伏”——同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，结合力较强的原子容易聚集在一起，把别的原于排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异。

8.黏度η定义：当液态金属在外力作用下流动时，由于分子间存在内聚力，因此使液体内部产生内摩擦力，以阻碍液层间的相对滑动。

液体的这种性质称为粘滞性，用黏度表征。

dy dV X（作用于液体表面的应力τ大小与垂直于该平面方向上的速度梯度的比例内摩擦阻力越大，液体越不容易流动，液体的黏度越大。

9.液态金属的黏度及其影响因素：Tk U Tk B exp203b①液体的原子之间结合力越大，则内摩擦阻力越大，黏度也就越高;黏度随原子间距δ增大而降低,但总的趋势随温度T 而下降；②如果混合热H 为负值，合金元素的增加会使合金液的黏度上升；③若溶质与溶剂在固态形成金属间化合物，则合金液的粘度将会明显高于纯溶剂金属液的粘度，因为合金液中存在异类原子间较强的化学结合键；④表面活性元素（如向Al-Si 合金中添加的变质元素Na ）使液体粘度降低，非表面活性杂质的存在使粘度提高。

焊接：1、焊接热循环的焊接参数包括哪些？经过焊接热循环后，焊接热影响区的性能会产生哪些变化并分析产生的原因（1）参数：加热速度，最高加热温度，在相变温度以上停留的时间和冷却速度。

（2）变化：HAZ的硬化、HAZ的脆化、HAZ的韧化和HAZ的软化。

产生原因是各部位经历的热循环不同，造成焊接热影响区的组织分布不均匀。

2、焊接热循环？特点？(1)在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环。

(2)特点：a.加热速度快 b.峰值温度高 c.高温停留时间短（高于Ac3以上温度≤100s） d.冷却速度快 e.加热的局部性与移动性3、焊接技术发展的趋势、对焊接热源的要求。

焊接电弧加热区的特点，焊接时热作用的特点。

（1）发展趋势：焊接成型精确化，焊接生产自动化和过程控制智能化，优质、高效的焊接工艺将不断涌现，特殊材料及特殊环境下焊接技术，焊接过程计算机模拟技术将得到不断发展和应用，同时焊接技术也不断向材料科学与工程的新兴领域渗透和发展。

（2）对焊接热源的要求:能量密度高度集中，实现快速焊接过程，保证得到高质量(强韧而致密)焊缝和最小的焊接热影响区(HAZ)。

（3）特点：热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的。

对于电弧焊来讲，这个作用面积称为加热区，如果再进一步分析时，加热区又可分为加热斑点区和活性斑点区。

（4）焊接时热作用的特点：a.热作用的局部性:即焊接热量集中作用在焊件连接部位,而不是均匀加热整个焊件。

与金属热处理不同,不均匀加热是焊接过程的基本特征;b.热作用的瞬时性:焊接时,热源以一定速度移动,焊件上任一点受热的作用都具瞬时性，即随时间而变。

在集中热源作用下,加热速度很快( 电弧焊在1500C/S 以上),在很短时间内热量从热源传递到焊件上。

随着热源向前移动,曾被加热达高温部位的金属迅速导出热量而冷却降温。

焊件上各点受热温度不断变化,说明了这种传热过程不是稳定的。

4、焊接温度场的影响因素及其对温度场的影响。