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材料成型基本原理习题答案

材料成型基本原理习题答案
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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。

②从金属熔化过程看

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。另一方面,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。可以说,在熔点(或液相线)附近,液态金属(或合金)的原子集团内短程结构类似于固体。

③ Richter等人利用X衍射、中子及电子衍射手段,对碱金属、Au、Ag、Pb和Tl等熔体进行了十多年的

系统研究,认为液体中存在着拓扑球状密排结构以及层状结构,它们的尺寸范围约为10-6-10-7cm。

④ Reichert观察到液态Pb局域结构的五重对称性及二十面体的存在,并推测二十面体存在于所有的单组

元简单液体。

⑤在Li-Pb、Cs-Au、Mg-Bi、Mg-Zn、Mg-Sn、Cu-Ti、Cu-Sn、 Al-Mg、Al-Fe等固态具有金属间化合物的

二元熔体中均被发现有化学短程序的存在。

4.如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征?

答:理想纯金属是不存在的,即使非常纯的实际金属中总存在着大量杂质原子。实际金属和合金的液体由大量时聚时散、此起彼伏游动着的原子团簇、空穴所组成,同时也含有各种固态、液态或气态杂质或化合物,而且还表现出能量、结构及浓度三种起伏特征,其结构相当复杂。

能量起伏是指液态金属中处于热运动的原子能量有高有低,同一原子的能量也在随时间不停地变化,时高时低的现象。

结构起伏是指液态金属中大量不停“游动”着的原子团簇不断地分化组合,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的现象。

浓度起伏是指在多组元液态金属中,由于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,而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化的现象。

5. 根据图1-10及式(1-7)说明为动力学粘度η的物理意义,并讨论液体粘度η(内摩擦阻力)与液体

的原子间结合力之间的关系。

答:物理意义: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dV X/dy的比例系数。

通常液体的粘度表达式为

)/exp(T k U C B =η。这里B k 为Bolzmann 常数,U 为无外力作用时原子之

间的结合能(或原子扩散势垒),C 为常数,T 为热力学温度。根据此式,液体的粘度η随结合能U 按指数关系增加,这可以理解为,液体的原子之间结合力越大,则内摩擦阻力越大,粘度也就越高。

6. 总结温度、原子间距(或体积)、合金元素或微量元素对液体粘度η高低的影响。

答:η与温度T 的关系受两方面(正比的线性及负的指数关系)所共同制约,但总的趋势随温度T 而下降。 粘度随原子间距δ增大而降低,与3

δ成反比。

合金组元或微量元素对合金液粘度的影响比较复杂。许多研究者曾尝试描述二元合金液的粘度规律,其中

M-H (Moelwyn-Hughes )模型为:

???? ??-+=RT H X X m 2

1)(2211ηηη (1-9) 式中η1、η2、X 1、X 2 分别为纯溶剂和溶质的粘度及各自在溶液中的mole 分数,R 为气体常数,H m 为两组

元的混合热。按 M-H 模型,如果混合热H m 为负值,合金元素的增加会使合金液的粘度上升。根据热力学原理,H m 为负值表明异类原子间结合力大于同类原子,因此摩擦阻力及粘度随之提高。M-H 模型得到了一些实验结果的验证。

当溶质与溶剂在固态形成金属间化合物,由于合金液中存在异类原子间较强的化学结合键,合金液的粘度

将会明显高于纯溶剂金属液的粘度。

当合金液中存在表面及界面活性微量元素(如Al-Si 合金变质元素Na )时,由于冷却过程中微量元素抑制

原子集团的聚集长大,将阻碍金属液粘度的上升。通常,表面活性元素使液体粘度降低,非表面活性杂质的存在使粘度提高。

7.过共析钢液η=0.0049Pa ﹒S ,钢液的密度为7000kg/m 3,表面张力为1500mN/m ,加铝脱氧,生成密

度为5400 kg/m 3的Al 2O 3 ,如能使Al 2O 3颗粒上浮到钢液表面就能获得质量较好的钢。假如脱氧产物在1524mm 深处生成,试确定钢液脱氧后2min 上浮到钢液表面的Al 2O 3最小颗粒的尺寸。

答: 根据流体力学的斯托克斯公式:

ηρρυ2

)(92r g B m -?

=,式中:υ为夹杂物和气泡的上浮速度,

r 为气泡或夹杂的半径,ρm 为液体合金密度,ρB 为夹杂或气泡密度,g 为重力加速度。

41034.1)

(29-?=-?=

B m g r ρρυη

m

分析物质表面张力产生的原因以及与物质原子间结合力的关系。

答:表面张力是由于物体在表面上的质点受力不均所造成。由于液体或固体的表面原子受内部的作用力较大,而朝着气体的方向受力较小,这种受力不均引起表面原子的势能比内部原子的势能高。因此,物体倾向于减小其表面积而产生表面张力。

原子间结合力越大,表面内能越大,表面张力也就越大。但表面张力的影响因素不仅仅只是原子间结合力,与上述论点相反的例子大量存在。研究发现有些熔点高的物质,其表面张力却比熔点低的物质低,如Mg与Zn同样都是二价金属,Mg的熔点为650℃,Zn的熔点为420℃,但Mg的表面张力为

559mN/m;Zn的表面张力却为782mN/m。此外,还发现金属的表面张力往往比非金属大几十倍,而比盐类大几倍。这说明单靠原子间的结合力是不能解释一切问题的。对于金属来说,还应当从它具有自由电子这一特性去考虑。

9.表面张力与界面张力有何异同点?界面张力与界面两侧(两相)质点间结合力的大小有何关系?

答:界面张力与界面自由能的关系相当于表面张力与表面自由能的关系,即界面张力与界面自由能的大小和单位也都相同。表面与界面的差别在于后者泛指两相之间的交界面,而前者特指液体或固体与气体之间的交界面,但更严格说,应该是指液体或固体与其蒸汽的界面。广义上说,物体(液体或固体)与气相之间的界面能和界面张力为物体的表面能和表面张力。

当两个相共同组成一个界面时,其界面张力的大小与界面两侧(两相)质点间结合力的大小成反比,两相质点间结合力越大,界面能越小,界面张力就越小;两相间结合力小,界面张力就大。相反,同一金属(或合金)液固之间,由于两者容易结合,界面张力就小。

10.液态金属的表面张力有哪些影响因素?试总结它们的规律。

答:液态金属的表面张力的影响因素有:

(1)原子间结合力

原子间结合力越大,表面内能越大,表面张力也就越大。但表面张力的影响因素不仅仅只是原子间结合力,研究发现有些熔点高的物质,其表面张力却比熔点低的物质低。此外,还发现金属的表面张力往往比非金属大几十倍,而比盐类大几倍。这说明单靠原子间的结合力是不能解释一切问题的。对于金属来说,还应当从它具有自由电子这一特性去考虑。

(2)温度

液态金属表面张力通常随温度升高而下降,因为原子间距随温度升高而增大。

(3)合金元素或微量杂质元素

合金元素或微量杂质元素对表面张力的影响,主要取决于原子间结合力的改变。向系统中加入削弱原子间结合力的组元,会使表面张力减小,使表面内能降低,这样,将会使表面张力降低。

合金元素对表面张力的影响还体现在溶质与溶剂原子体积之差。当溶质的原子体积大于溶剂原子体积,由于造成原子排布的畸变而使势能增加,所以倾向于被排挤到表面,以降低整个系统的能量。这些富集在表面层的元素,由于其本身的原子体积大,表面张力低,从而使整个系统的表面张力降低。原子体积很小的元素,如O、S、N等,在金属中容易进入到熔剂的间隙使势能增加,从而被排挤到金属表

面,成为富集在表面的表面活性物质。由于这些元素的金属性很弱,自由电子很少,因此表面张力小,同样使金属的表面张力降低。

(4)溶质元素的自由电子数目

大凡自由电子数目多的溶质元素,由于其表面双电层的电荷密度大,从而造成对金属表面压力大,而使整个系统的表面张力增加。化合物表面张力之所以较低,就是由于其自由电子较少的缘故。

11.设凝固后期枝晶间液体相互隔绝,液膜两侧晶粒的拉应力为1.5×103Mpa,液膜厚度为1.1×10-6mm,根据液膜理论计算产生热裂的液态金属临界表面张力。

答: = f T/2=0.825N/m

12.试述液态金属充型能力与流动性间的联系和区别,并分析合金成分及结晶潜热对充型能力的影响规律。

答:(1) 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,即液态金属充填铸型的能力,简称为液态金属充型能力。液态金属本身的流动能力称为“流动性”,是液态金属的工艺性能之一。

液态金属的充型能力首先取决于金属本身的流动能力,同时又受外界条件,如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响,是各种因素的综合反映。

在工程应用及研究中,通常,在相同的条件下(如相同的铸型性质、浇注系统,以及浇注时控制合金液相同过热度,等等)浇注各种合金的流动性试样,以试样的长度表示该合金的流动性,并以所测得的合金流动性表示合金的充型能力。因此可以认为:合金的流动性是在确定条件下的充型能力。对于同一种合金,也可以用流动性试样研究各铸造工艺因素对其充型能力的影响。

(2) 合金的化学成分决定了结晶温度范围,与流动性之间存在一定的规律。一般而言,在流动性曲线上,

对应着纯金属、共晶成分和金属间化合物之处流动性最好,流动性随着结晶温度范围的增大而下降,在结晶温度范围最大处流动性最差,也就是说充型能力随着结晶温度范围的增大而越来越差。因为对于纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金,在固定的凝固温度下,已凝固的固相层由表面逐步向内部推进,固相层内表面比较光滑,对液体的流动阻力小,合金液流动时间长,所以流动性好,充型能力强。而具有宽结晶温度范围的合金在型腔中流动时,断面上存在着发达的树枝晶与未凝固的液体相混杂的两相区,金属液流动性不好,充型能力差。

(3)对于纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金,在一般的浇注条件下,放出的潜热越多,凝固过程进

行的越慢,流动性越好,充型能力越强;而对于宽结晶温度范围的合金,由于潜热放出15~20%以后,晶粒就连成网络而停止流动,潜热对充型能力影响不大。但也有例外的情况,由于Si晶体结晶潜热为α-Al的4倍以上,Al-Si合金由于潜热的影响,最好流动性并不在共晶成分处。

13.某飞机制造厂的一牌号Al-Mg合金(成分确定)机翼因铸造常出现“浇不足”缺陷而报废,如果你是该厂工程师,请问可采取哪些工艺措施来提高成品率?

答:机翼铸造常出现“浇不足”缺陷可能是由金属液的充型能力不足造成的,可采取以下工艺提高成品率:

(1)使用小蓄热系数的铸型来提高金属液的充型能力;采用预热铸型,减小金属与铸型的温差,提高金

属液充型能力。

(2)提高浇注温度,加大充型压头,可以提高金属液的充型能力。 (3)改善浇注系统,提高金属液的充型能力。

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:

1

111ρλc b ==12965

2

222ρλc b ==639

界面温度:

2

120

2101b b T b T b T i ++=

=1497℃

铸件的热扩散率:

ρλ

c a =

1=1.3?10-5 m 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:

1

111ρλc b ==12965

2

222ρλc b ==15434

界面温度:

2

120

2101b 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。若界面热阻不大,则误差就小;

④假设铸件单向散热,因此只能用于半无限大平板铸件温度场得估算,对于形状差异大的铸件不适用。

3. 凝固速度对铸件凝固组织、性能与凝固缺陷的产生有重要影响。试分析可以通过哪些工艺措施来改变

或控制凝固速度?

解:① 改变铸件的浇注温度、浇铸方式与浇铸速度; ② 选用适当的铸型材料和起始(预热)温度; ③ 在铸型中适当布置冷铁、冒口与浇口;

④ 在铸型型腔内表面涂敷适当厚度与性能的涂料。

t=0.02h t=0.0h

图2 铸件在金属型中凝固时的温度分布曲线

图1 铸件在砂型中凝固时的温度分布曲线

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。 解:一般在体积相同的情况下上述物体的表面积大小依次为:A 球

根据

K R =

τ 与 1

1A V R =

所以凝固时间依次为: t 球>t 块>t 板>t 杆。

5. 在砂型中浇铸尺寸为300?300?20 mm 的纯铝板。设铸型的初始温度为20℃,浇注后瞬间铸件-铸型界

面温度立即升至纯铝熔点660℃,且在铸件凝固期间保持不变。浇铸温度为670℃,金属与铸型材料的热物性参数见下表:

纯铝 6.5?10-5 3.9?105 砂型

0.739

1840

1600

2.5?10-7

试求:(1)根据平方根定律计算不同时刻铸件凝固层厚度s,并作出τs 曲线; (2)分别用“平方根定律”及“折算厚度法则”计算铸件的完全凝固时间,并分析差别。 解:(1) 代入相关已知数解得:

2

222ρλc b =,=1475 ,

()()[]

S i T T c L T T b K -+ρπ-=

10112022 = 0.9433 (m s m/

)

根据公式

K

ξ

τ=

计算出不同时刻铸件凝固层厚度s 见下表,

τ

ξ-曲线见图3。

(2) 利用“平方根定律”计算出铸件的完全凝固时间: 取ξ =10 mm , 代入公式解得: τ=112.4 (s) ; 利用“折算厚度法则”计算铸件的完全凝固时间:

11A V R = = 8.824 (mm) 2

??? ??=K R τ = 87.5 (s)

采用“平方根定律”计算出的铸件凝固时间比“折算厚度法则”的计算结果要长,这是因为“平方根定律”

的推导过程没有考虑铸件沿四周板厚方向的散热。

6. 右图为一灰铸铁底座铸件的断面形状,其厚度为30mm ,利用“模数法”分析砂型铸造时底座的最后

凝固部位,并估计凝固终了时间.

解:将底座分割成A 、B 、C 、D 四类规则几何体(见右下图) 查表2-3得:K=0.72(min cm/) 对A 有:R A = V A /A A =1.23cm τA =R A 2/K A 2=2.9min 对B 有: R B = V B /A B =1.33cm τB =R B 2/K B 2=3.4min 对C 有:R C = V C /A C =1.2cm τC =R C 2/K C 2=2.57min 对D 有:R D = V D /A D =1.26cm τD =R D 2/K D 2=3.06min

因此最后凝固部位为底座中肋B 处,凝固终了时间为3.4分钟。

图3 τξ-关系曲线

7. 对于低碳钢薄板,采用钨极氩弧焊较容易实现单面焊双面成形(背面均匀焊透)。采用同样焊接规范

去焊同样厚度的不锈钢板或铝板会出现什么后果?为什么?

解:采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板可能会出现烧穿,这是因为不锈钢材料的导热性能比低碳钢差,电弧热无法及时散开的缘故;

相反,采用同样焊接规范去焊同样厚度的铝板可能会出现焊不透,这是因为铝材的导热能力优于低碳钢的缘故。

8. 对于板状对接单面焊焊缝,当焊接规范一定时,经常在起弧部位附近存在一定长度的未焊透,分析其

产生原因并提出相应工艺解决方案。

解:(1)产生原因:在焊接起始端,准稳态的温度场尚未形成,周围焊件的温度较低,电弧热不足以将焊件熔透,因此会出现一定长度的未焊透。

(2)解决办法:焊接起始段时焊接速度慢一些,对焊件进行充分预热,或焊接电流加大一些,待焊件熔透后再恢复到正常焊接规范。生产中还常在焊件起始端固定一个引弧板,在引弧板上引燃电弧并进行过渡段焊接,之后再转移到焊件上正常焊接。

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第二章凝固温度场 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。 解:一般在体积相同的情况下上述物体的表面积大小依次为: 根据...=R A球<A块<A板<A杆 与R = S K Ai 所以凝固时间依次为:t球>t块>t板>t杆。 5. 在 砂型中浇铸尺寸为300 300 20 mm的纯铝板。设铸型的初始温度为 20C,浇注后瞬间 铸件-铸型界面温度立即升至纯铝熔点660C,且在铸件凝固期间 保持不变。浇铸温度为 670C,金属与铸型材料的热物性参数见下表: a结晶潜热热物性导热系数入比热容C密度p热扩散率 材料■■- W/(m ? K)J/(kg ? K)kg/m 3m2/s J/kg 纯铝21212002700 6.5 10-5 3.9 105砂型0.73918401600 2.5 10-7 试求:()根据平方根定律计算不同时刻铸件凝固层厚度并作 出s - ?曲线; (2)分别用“平方根定律”及“折算厚度法则”计算铸件的完全凝固 时间,并分析差 别。 解: (1)代入相关已知数解得:b2 = ■ ^C^^ , =1475 , K = 2b2「-T20= 0.9433 (m m/ , s ) L - C1 T10 —Ts 1 根据公式. 计算出不同时刻铸件凝固层厚度s见下表,?- ■曲线见图3。 K T (s)020406080100120 -(mm)0 4.22 6.007.318.449.4310.3 图3 -.关系曲线

(2)利用“平方根定律”计算出铸件的完全凝固时间:

取.=10 mm, 代入公式解得:T =112.4 (s); 利用“折算厚度法则”计算铸件的完全凝固时间: V (R^ R=— = 8.824(mm)已= 一 | = 87.5 (s) A i l K丿 采用“平方根定律”计算出的铸件凝固时间比“折算厚度法则”的计算结果要长,这是因为“平方根定律”的推导过程没有考虑铸件沿四周板厚方向的散热。 6. 右图为一灰铸铁底座铸件的断面形状,其厚度为 30m m,利用“模数法”分析砂型铸造时 底座的最后凝固部位,并估计凝固终了时间解:将底座分割成A B、C、D四类规则几何体(见右下图)查表2-3 得:K=0.72( cm/、min ) 对A 有:R= V A/A=1.23cm .A=R2 / K2=2.9min 对B有:R B= V B/A=1.33cm B=R2 / K2=3.4min 对C有:R= V C/A C=1.2cm C=R2 / K c2=2.57mi n 对D有:R= V D/A D=1.26cm D=R2 / K D2=3.06min 因此最后凝固部位为底座中肋B处,凝固终了时间为3.4分钟。 7. 对于低碳钢薄板,采用钨极氩弧焊较容易实现单面焊双面成形(背面均匀焊透)。采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板或铝板会出现什么后果?为什么? 解:采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板可能会出现烧穿,这是因为不锈钢材料的导 热性能比低碳钢差,电弧热无法及时散开的缘故; 相反,采用同样焊接规范去焊同样厚度的铝板可能会出现焊不透,这是因为铝材的导热 能力优于低碳钢的缘故。 第三章金属凝固热力学与动力学 1 .试述等压时物质自由能G随温度上升而下降以及液相自由能GL随温度上升.随 温度上升而下降以及液相自由能的斜率的理由。并结合图及式()说明过而下降的斜 率大于固相GS的斜率的理由。并结合图3-1及式(3-6)说明过冷度△是影响凝固相 变驱动力△的决定因素。冷度A T是影响凝固相变驱动力於的决定因素。

材料成型原理考试试卷B-答案

2.内应力按其产生的原因可分为 热应力 、 相变应力 和 机械应力 三种。。 11、塑性变形时不产生硬化的材料叫做 理想刚塑性材料 。 12、韧性金属材料屈服时, 密席斯屈服 准则较符合实际的。 13、硫元素的存在使得碳钢易于产生 热脆 。 14、应力状态中的 压 应力,能充分发挥材料的塑性。 15、平面应变时,其平均正应力 m 等于 中间主应力 2。 16、钢材中磷使钢的强度、硬度提高,塑性、韧性 降低 。 17、材料在一定的条件下,其拉伸变形的延伸率超过100%的现象叫 超塑性 。 18、材料经过连续两次拉伸变形,第一次的真实应变为 1=0.1,第二次的真实应变为 2=0.25,则总的真实应变 =0.35。 19、固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力叫材料的 塑性 。 1、液态金属的流动性越强,其充型能力越好。 ( √ ) 2、金属结晶过程中,过冷度越大,则形核率越高。 ( √ ) 3、实际液态金属(合金)凝固过程中的形核方式多为异质形核。 ( √ ) 4、根据熔渣的分子理论,B>1时氧化物渣被称为碱性渣。 ( √ ) 5、根据熔渣的离子理论,B2>0时氧化物渣被称为碱性渣。 (√ ) 6、合金元素使钢的塑性增加,变形拉力下降。 ( × ) 7. 合金钢中的白点现象是由于夹杂引起的。 ( × ) 8 . 结构超塑性的力学特性为m k S 'ε=,对于超塑性金属m =0.02-0.2。 ( × ) 9. 影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。 ( √ ) 10.屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上,两个准则是一致的。 ( × ) 11.变形速度对摩擦系数没有影响。 ( × ) 12. 静水压力的增加,有助于提高材料的塑性。 ( √ ) 13. 碳钢中冷脆性的产生主要是由于硫元素的存在所致。 ( × ) 14. 塑性是材料所具有的一种本质属性。 ( √ ) 15. 在塑料变形时要产生硬化的材料叫变形硬化材料。 ( √ ) 16. 塑性变形体内各点的最大正应力的轨迹线叫滑移线。 ( √ ) 17. 二硫化钼、石墨、矿物油都是液体润滑剂。 ( × ) 18.碳钢中碳含量越高,碳钢的塑性越差。 ( √ ) 3. 简述提高金属塑性的主要途径。 答:一、提高材料的成分和组织的均匀性 二、合理选择变形温度和变形速度 三、选择三向受压较强的变形方式 四、减少变形的不均匀性

材料成型原理试卷一B试题及答案

. 重庆工学院考试试卷(B) 一、填空题(每空2分,共40分) 1.液态金属本身的流动能力主要由液态金属的、和等决定。2.液态金属或合金凝固的驱动力由提供。 3.晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度,当温度梯度为正时,晶体的宏观生长方式为,当温度梯度为负时,晶体的宏观生长方式为。 5.液态金属凝固过程中的液体流动主要包括和。6.液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为。 7.铸件宏观凝固组织一般包括、和 三个不同形态的晶区。 8.内应力按其产生的原因可分为、和三种。9.铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历、和三个收缩阶段。 10.铸件中的成分偏析按范围大小可分为和二大类。 二、下列各小题均有多个答案,选择最适合的一个填于横线上(每空1分,共9分)。 1.塑性变形时,工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响工件表面的粗糙度对 摩擦系数的影响。

. A、大于;B、等于;C、小于; 2.塑性变形时不产生硬化的材料叫做。 A、理想塑性材料;B、理想弹性材料;C、硬化材料; 3.用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称 为。 A、解析法;B、主应力法;C、滑移线法; 4.韧性金属材料屈服时,准则较符合实际的。 A、密席斯;B、屈雷斯加;C密席斯与屈雷斯加; 5.塑性变形之前不产生弹性变形(或者忽略弹性变形)的材料叫做。 A、理想弹性材料;B、理想刚塑性材料;C、塑性材料; 6.硫元素的存在使得碳钢易于产生。 A、热脆性;B、冷脆性;C、兰脆性; 7.应力状态中的应力,能充分发挥材料的塑性。 A、拉应力;B、压应力;C、拉应力与压应力; 8.平面应变时,其平均正应力 m中间主应力 2。 A、大于;B、等于;C、小于; 9.钢材中磷使钢的强度、硬度提高,塑性、韧性。 A、提高;B、降低;C、没有变化; 三、判断题(对打√,错打×,每题1分,共7分) 1.合金元素使钢的塑性增加,变形拉力下降。()

材料成型原理试卷一B试题教(学)案答案

重庆工学院考试试卷(B) 一、填空题(每空2分,共40分) 1.液态金属本身的流动能力主要由液态金属的、和等决定。 2.液态金属或合金凝固的驱动力由提供。 3.晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度,当温度梯度为正时,晶体的宏观生长方式为,当温度梯度为负时,晶体的宏观生长方式为。 5.液态金属凝固过程中的液体流动主要包括和。6.液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为。 7.铸件宏观凝固组织一般包括、和 三个不同形态的晶区。 8.内应力按其产生的原因可分为、和三种。 9.铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历、和 三个收缩阶段。

10.铸件中的成分偏析按范围大小可分为和二大类。 二、下列各小题均有多个答案,选择最适合的一个填于横线上(每空1分,共9分)。 1.塑性变形时,工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响工件表面的粗糙度 对摩擦系数的影响。 A、大于;B、等于;C、小于; 2.塑性变形时不产生硬化的材料叫做。 A、理想塑性材料;B、理想弹性材料;C、硬化材料;3.用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称 为。 A、解析法;B、主应力法;C、滑移线法;4.韧性金属材料屈服时,准则较符合实际的。 A、密席斯;B、屈雷斯加;C密席斯与屈雷斯加; 5.塑性变形之前不产生弹性变形(或者忽略弹性变形)的材料叫做。A、理想弹性材料;B、理想刚塑性材料;C、塑性材料; 6.硫元素的存在使得碳钢易于产生。 A、热脆性;B、冷脆性;C、兰脆性; 7.应力状态中的应力,能充分发挥材料的塑性。 A、拉应力;B、压应力;C、拉应力与压应力;8.平面应变时,其平均正应力 m中间主应力 2。 A、大于;B、等于;C、小于;

材料成型及工艺基础考试题含答案.

《材料成形技术基础》考试样题答题页 (本卷共10页) 三、填空(每空0.5分,共26分) 1.( ) ( ) ( ) 2.( ) 3.( ) ( ) 4.( ) 5.( ) ( )6.( ) ( )7.( ) ( )8.( ) ( )9.( ) 10.( )11.( )12.( ) ( ) 13.( ) ( )14.( )15.( ) 16.( ) ( )17.( ) ( ) 18.( )19.( )20.( ) ( ) 21.( ) ( )22.( )23.( ) 24.( )25.( ) ( )26.( ) ( )27.( ) ( )28.( ) 29.( ) ( )30.( )31.( ) ( ) ( )32.( ) ( )

四、综合题(20分) 1、绘制图5的铸造工艺图(6分) 修 2、绘制图6的自由锻件图,并按顺序选择自由锻基本工序。(6分) 自由锻基本工序: 3、请修改图7--图10的焊接结构,并写出修改原因。 图7手弧焊钢板焊接结构(2分)图8手弧焊不同厚度钢板结构(2分) 修改原因:焊缝集中修改原因:不便于操作 图9钢管与圆钢的电阻对焊(2分)图10管子的钎焊(2分) 修改原因:修改原因:

《材料成形技术基础》考试样题 (本卷共10页) 注:答案一律写在答题页中规定位置上,写在其它处无效。 一、判断题(16分,每空0.5分。正确的画“O”,错误的画“×”) 1.过热度相同时,结晶温度范围大的合金比结晶温度范围小的合金流动性好。这是因为在结晶时,结晶温度范围大的合金中,尚未结晶的液态合金还有一定的流动能力。F 2.采用顺序凝固原则,可以防止铸件产生缩孔缺陷,但它也增加了造型的复杂程度,并耗费许多合金液体,同时增大了铸件产生变形、裂纹的倾向。T 3.HT100、HT150、HT200均为普通灰口铸铁,随着牌号的提高,C、Si含量增多,以减少片状石墨的数量,增加珠光体的数量。 4.缩孔和缩松都是铸件的缺陷,在生产中消除缩孔要比消除缩松容易。T 5.铸件铸造后产生弯曲变形,其原因是铸件的壁厚不均匀,铸件在整个收缩过程中,铸件各部分冷却速度不一致,收缩不一致,形成较大的热应力所至。T 6.影响铸件凝固方式的主要因素是合金的化学成分和铸件

高分子材料成型加工课后部分习题参考答案

2.分别区分“通用塑料”和“工程塑料”,“热塑性塑料”和“热固性塑料”,“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”,并请各举2~3例。 答:通用塑料:一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。通用塑料有:PE,PP,PVC,PS等; 工程塑料:是指拉伸强度大于50MPa,冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃的,刚性好、蠕变小、自 润滑、电绝缘、耐腐蚀等,可代替金属用作结构件的塑料。工程塑料有:PA,PET,PBT,POM等; 工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料,耐热性在100℃以上,主要运用在工业上”。 热塑性塑料:加热时变软以至流动,冷却变硬,这种过程是可逆的,可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚,氯化聚醚等都是热塑性塑料。(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构,分子链之间无化学键产生,加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化;) 热固性塑料:第一次加热时可以软化流动,加热到一定温度,产生化学反应一交链固化而变硬,这种变化是不可逆的,此后,再次加热时,已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工,利用第一次加热时的塑化流动,在压力下充满型腔,进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的,固化后分子链之间形成化学键,成为三维的网状结构,不仅不能再熔触,在溶剂中也不能溶解。)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料,都是热固性塑料。 简单组分高分子材料:主要由高聚物组成(含量很高,可达95%以上),加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如:PE、PP、PTFE。 复杂组分高分子材料:复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成,如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如:PF、SPVC。 用天然或合成的聚合物为原料,经过人工加工制造的纤维状物质。可以分类两类 1)人造纤维:又称再生纤维,以天然聚合物为原料,经过人工加工而改性制得。如:粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等 2)合成纤维:以石油、天然气等为原料,通过人工合成和纺丝的方法制成。如:涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、氨纶、维纶等 3.高分子材料成型加工的定义和实质。 高分子材料成型加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。 大多数情况下,聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动,并取得所需要的形状,然后设法保持取得的形状(即硬化),流动-硬化是聚合物工过程的基本程序。 高分子材料加工的本质就是一个定构的过程,也就是使聚合物结构确定,并获得一定性能的过程。 第一章习题与思考题 2.请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围,并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答:晶态聚合物:Tm~Td;非晶态聚合物:Tf~Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说,在不结晶或结晶度低时,最高使用温度是Tg,当结晶度达到40%以上时,晶区互相连接,形成贯穿整个材料的连续相,因此在Tg以上仍不会软化,其最高使用温度可提高到结晶熔点。熔点(Tm):是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。 3.为什么聚合物的结晶温度范围是Tg~Tm 答:T>Tm 分子热运动自由能大于内能,难以形成有序结构 T

重庆理工大学材料成型原理试卷及答案

重庆理工大学考试试卷 材料成型原理(金属塑性成形部分) A 卷 共 7 页 一、填空题(每空1分,共 16 分) 1. 塑性成形中的三种摩擦状态分别是: 、 、 。 2. 物体的变形分为两部分:1) , 2) 。其中,引起 变化与球应力张量有关,引起 变化与偏应力张量有关。 3. 就大多数金属而言,其总的趋势是,随着温度的升高,塑性 。 4. 钢冷挤压前,需要对坯料表面进行 润滑处理。 5. 在 平面的正应力称主应力。该平面特点 ,主应力的方向与主剪应力方向的夹角为 或 。剪应力在 平面为极值,该剪应力称为: 。 6. 根据变形体的连续性,变形体的速度间断线两侧的法向速度分量必须 。 二、下列各小题均有多个答案,选择最适合的一个填于横线上(每空1分,共13分) 一般而言,接触面越光滑,摩擦阻力会越小,可是当两个接触表面非常光滑时,摩擦阻力反而提高,这一现象可以用哪个摩擦机理解释 。 A、表面凹凸学说; B、粘着理论; C、分子吸附学说 计算塑性成形中的摩擦力时,常用以下三种摩擦条件,在热塑性变形时,常采用哪个 。 A、库伦摩擦条件; B、摩擦力不变条件; C、最大摩擦条件 下列哪个不是塑性变形时应力—应变关系的特点 。 A、应力与应变之间没有一般的单值关系; B、全量应变与应力的主轴重合 C 、应力与应变成非线性关系 4. 下面关于粗糙平砧间圆柱体镦粗变形说法正确的是 。 A、I 区为难变形区; B 、II 区为小变形区; C 、III 区为大变形区 5. 下列哪个不是动可容速度场必须满足的条件 。 A、体积不变条件; B、变形体连续性条件; C、速度边界条件; D 、力边界条件 6. 韧性金属材料屈服时, 准则较符合实际的。 A、密席斯; B、屈雷斯加; C密席斯与屈雷斯加; 7. 塑性变形之前不产生弹性变形(或者忽略弹性变形)的材料叫做 。 A、理想弹性材料; B、理想刚塑性材料; C、塑性材料; 8. 硫元素的存在使得碳钢易于产生 。 A、热脆性; B、冷脆性; C、兰脆性; 9. 应力状态中的 应力,能充分发挥材料的塑性。 A、拉应力; B、压应力; C、拉应力与压应力; 10. 根据下面的应力应变张量,判断出单元体的变形状态。 ??????????=80001000010ij σ ??????????--=4-0001-2027-ij σ ????? ?????=10000000020-ij σ ( ) ( ) ( ) A 、平面应力状态; B 、平面应变状态; C 、单向应力状态; D 、体应力状态 11. 已知一滑移线场如图所示,下列说法正确的是: 。 A 、C 点和B 点的ω角相等,均为45°; B 、如果已知B 、 C 、 D 、 E 四点中任意点的平均应力,可以求解其他三点的平均应力; C 、D 点和E 点ω角相等,均为-25°

(完整word版)材料成型工艺基础习题及答案

1.铸件在冷却过程中,若其固态收缩受到阻碍,铸件内部即将产生内应力。按内应力的产生原因,可分为应力和应力两种。 2.常用的特种铸造方法 有:、、、、和 等。 3.压力加工是使金属在外力作用下产生而获得毛 坯或零件的方法。 4.常用的焊接方法有、和 三大类。 5.影响充型能力的重要因素有、和 等。 6.压力加工的基本生产方式 有、、、、和等。 7.热应力的分布规律是:厚壁受应力,薄壁受 应力。 8.提高金属变形的温度,是改善金属可锻性的有效措施。但温度过高,必将产生、、和严重氧化等缺陷。所以应该严格 控制锻造温度。 9.板料分离工序中,使坯料按封闭的轮廓分离的工序称为; 使板料沿不封闭的轮廓分离的工序称为。 10.拉深件常见的缺陷是和。 11.板料冲压的基本工序分为和。前者指冲裁工序,后者包括、、和。 12.为防止弯裂,弯曲时应尽可能使弯曲造成的拉应力与坯料的纤维 方向。 13.拉深系数越,表明拉深时材料的变形程度越大。 14.将平板毛坯变成开口空心零件的工序称为。 15.熔焊时,焊接接头是由、、和 组成。其中和是焊接接头中最薄弱区域。 16.常用的塑性成形方法 有:、、、、 等。 16.电阻焊是利用电流通过焊件及接触处所产生的电阻热,将焊件局 部加热到塑性或融化状态,然后在压力作用下形成焊接接头的焊接方法。电阻焊分为焊、焊和焊三种型式。

其中适合于无气密性要求的焊件;适合于焊接有气密性要求的焊件;只适合于搭接接头;只适合于对接接头。 1.灰口铸铁的流动性好于铸钢。() 2.为了实现顺序凝固,可在铸件上某些厚大部位增设冷铁,对铸件进行补缩。() 3. 热应力使铸件的厚壁受拉伸,薄壁受压缩。() 4.缩孔是液态合金在冷凝过程中,其收缩所缩减的容积得不到补足,在铸件内部形成的孔洞。() 5.熔模铸造时,由于铸型没有分型面,故可生产出形状复杂的铸件。() 6.为便于造型时起出模型,铸件上应设计有结构斜度即拔模斜度。() 7.合金的液态收缩是铸件产生裂纹、变形的主要原因。() 8.在板料多次拉深时,拉深系数的取值应一次比一次小,即 m1>m2>m3…>mn。() 9.金属冷变形后,其强度、硬度、塑性、韧性均比变形前大为提高。() 10.提高金属变形时的温度,是改善金属可锻性的有效措施。因此,在保证金属不熔化的前提下,金属的始锻温度越高越好。()11.锻造只能改变金属坯料的形状而不能改变金属的力学性能。 () 12.由于低合金结构钢的合金含量不高,均具有较好的可焊性,故焊前无需预热。() 13.钢中的碳是对可焊性影响最大的因素,随着含碳量的增加,可焊性变好。() 14.用交流弧焊机焊接时,焊件接正极,焊条接负极的正接法常用于

材料成型原理复习资料与试题库完整

1过冷度:金属的理论结晶温度和实际结晶温度的差值 2均质形核:在没有任何外来的均匀熔体中的形核过程 3异质形核:在不均匀的熔体中依靠外来杂质或者型壁面提供的衬底进行形核的过程 4异质形核速率的大小和两方面有关,一方面是过冷度的大小,过冷度越大形核速率越快。二是和界面有关界面和夹杂物的特性形态和数量来决定,如果夹杂物的基底和晶核润湿,那么形核速率大。 5形核速率:在单位时间单位体积生成固相核心的数目 6液态成型:将液态金属浇入铸型之,凝固后获得具有一定形状和性能的铸件或者铸锭的方法 7复合材料:有两种或者两种以上物理和化学性质不同的物质复合组成一种多相固体 8定向凝固:使金属或者合金在熔体中定向生长晶体的方法 9溶质再分配系数:凝固过程当中,固相侧溶质质量分数和液相侧溶质质量分数的比值 10流动性是确定条件下的充型能力,液态金属本身的流动能力叫做流动性 11液态金属的充型能力是指液态金属充满铸型型腔获得完整轮廓清晰的铸件能力 影响充型能力的因素:(1)金属本身的因素包括金属的密度、金属的比热容、金属的结晶潜热、金属的粘度、金属的表面力、金属的热导率金属的结晶特点。(2)铸型方面的因素包括铸型的蓄热系数、铸型的温度、铸型的密度、铸型的比热容、铸型的涂料层、铸型的透气性和发气性、铸件的折算厚度(3)浇注方面的因素包括液态金属的浇注温度、液态金属的静压头、浇注系统中的压头总损失和。12影响液态金属凝固过程的因素:主要因素是化学成分冷却速度是影响凝固过程的主要工艺因素液态合金的结构和性质以及冶金处理(孕育处理、变质处理、微合金化)等对液态金属的凝固也有重要影响 13液态金属凝固过程当中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流,自然对流是由于密度差和凝固收缩引起的流动,由密度差引起的对流成为浮力流。凝固过程中由传热。传质和溶质再分配引起液态合金密度的不均匀,密度小的液相上浮,密度大的下沉,称为双扩散对流,凝固以及收缩引起的对流主要主要产生在枝晶之间,强迫对流是由液体受到各种方式的驱动力产生的对流,例如压力头。机械搅动、铸型震动、外加磁场。 14铸件的凝固方式:层状凝固方式(动态凝固曲线之间的距离很小的时候)、体积凝固方式(动态凝固曲线之间的距离很大的时候)、中间凝固方式(介于中间情况的时候)、 15影响铸件凝固方式的因素有二:一是合金的化学成分,二是铸件断面上的温度梯度。 16热力学能障动力学能障:热力学能障是右被迫处于高自由能过度状态下的界面原子产生的他能直接影响系统自由能的大小,动力学能障是由于金属原子穿越界面过程引起的,他与驱动力的大小无关,而仅仅取决于界面的结构和性质,例如激活自由能。单从热力学条件来看,液相的自由能已经大于固相的自由能,固相为稳定相,相变应该没有能障,但是要想液相原子具有足够的的能量越过高能界面,还需动力学条件,因此液态金属凝固过程中必须克服热力学和动力学两个能障。液态金属在成分、温度、能量、上不是均匀的,即存在成分、能量、结构

材料成型设备试题及答案

1板料折弯机就是--------- 用最简单的通用模具对板料进行各种角度的直线弯曲,也是使用最广泛的一中 设备,折弯机的品种繁多,按驱动方式,常用折弯机有--机械。。.................... 液压................. --气动------ 。 2、塑料挤出机的辅机组成根据制品的种类而定,一般由:机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、制品的卷取和堆放装置六个部分组成。 3、注射成型机通常由-注射装置、合模装置、液压和电气控制系统等部分组成。 4、曲柄压力机滑块行程是指滑块从上死点到下死点经过的距离。 5、框架式结构是液压机本体结构中常用的一种结构形式,这种结构具有刚性好、导向精度高、抗疲劳能力较强特性 判断题 1、螺旋压力机可以完成多种工艺,除模锻外,还可切边,弯曲,精压、校正、板料冲压和挤压等工艺。 (v) 2、所有热塑性塑料都可以用挤出成型的加工方法。(X) 3、塑料挤出机的冷却系统通过对料筒和螺杆进行冷却和加热,保证塑料在挤压过程中的制要求 (v) 4、液压机的标称压力是指设备名义上能产生的最大压力(V) 5、液压机的标称压力在数值上等于液压机液压系统的额定压力与工作柱塞(或活塞)总面积的成 积(V) 6、注射压力小于70MPa的注射机用于加工中,高粘度的塑料且制件的形状,精度要求一般(X) 7、液压室压铸机多用于铅、锡、锌等低熔点合金铸件的生产。() 8、压铸机的合模力是指压射冲头作用于金属液的最大力(X) 9、对小型模具上模的抛光是利用滑块上的模具夹持来夹紧模具的模柄来实现的(v) 10、落料冲孔件的大批量生产,可选用效率高,精度好的自动高速压力机(V) 选择题 3、压铸机工作循环一般以设备的空循环时间来表示,空间循环时间是在没有------ 的情况下,完成一次 循环所用的时间。 A浇注、压射,保压、冷却及取出制品等动作 B合模。压射压射,保压、冷却及取出制品等动作 C浇注、压射、开模、顶出、冷却 D 浇注、压射、压射返回、开模、取出制品 4、挤出吹塑成型中吹塑的模具通常由--------- 组成 A动模部分、定模部分、导向部分 B动模部分、定模部分、冷却装置、切口部分和导向部分154 C动模部分、定模部分、冷却装置、切口部分 D动模部分、定模部分、冷却装置、导向部分 5、管材的定径方法分为------ 两种。 A外径定径法和内径定径法B内压充气法和真空定径法 C内压充气法和外径定径法D内径定径法和真空定径法 6、塑料在挤出过程中的热量来源有-------- 。 A料筒外部加热系统供给的电能转化的热量 B传动系统的机械能通过塑料剪切和摩擦转化的热量 C料筒外部加热系统供给的电能转化的热量和传动系统的机械能通过塑料剪切和摩擦而转化的热量 D、以上都不是 9、冲压生产自动化采用的送料形式有--------- 。X A钩式送料装置B夹钳式送料装置

材料成型基本原理习题答案

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

材料成形原理经典试题及答案

《材料成形基础》试卷(A)卷 考试时间:120 分钟考试方式:半开卷学院班级姓名学号 一、填空题(每空0.5分,共20分) 1. 润湿角是衡量界面张力的标志,润湿角?≥90°,表面液体不能润湿固体;2.晶体结晶时,有时会以枝晶生长方式进行,此时固液界面前液体中的温度梯度为负。3.灰铸铁凝固时,其收缩量远小于白口铁或钢,其原因在于碳的石墨化膨胀作用。 4. 孕育和变质处理是控制金属(或合金)铸态组织的主要方法,两者的主要区别在于孕育主要影响生核过程,而变质则主要改变晶体生长方式。 5.液态金属成形过程中在固相线附近产生的裂纹称为热裂纹,而在室温附近产生的裂纹称为冷裂纹。 6.铸造合金从浇注温度冷却到室温一般要经历液态收缩、固态收缩和凝固收缩三个收缩阶段。 7.焊缝中的宏观偏析可分为层状偏析和区域偏析。 8.液态金属成形过程中在附近产生的裂纹称为热裂纹,而在附近产生的裂纹成为冷裂纹。 9.铸件凝固方式有逐层凝固、体积凝固、中间凝固,其中逐层凝固方式容易产生集中性缩孔,一般采用同时凝固原则可以消除;体积凝固方式易产生分散性缩松,采用顺序凝固原则可以消除此缺陷。 10.金属塑性加工就是在外力作用下使金属产生塑性变形加工方法。

1.12.塑性变形时,由于外力所作的功转化为热能,从而使物体的温度升高的现象称为 温度效应。 2.13.在完全不产生回复和再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷变形。 14.多晶体塑性变形时,除了晶内的滑移和产生,还包括晶界的滑动和转动。 3.15.单位面积上的内力称为应力。 4.16.物体在变形时,如果只在一个平面内产生变形,在这个平面称为塑性流平面。17.细晶超塑性时要求其组织超细化、等轴化和稳定化。18.轧制时,变形区可以分为后滑区、中性区和前滑区三个区域。19.棒材挤压变形时,其变形过程分为填充和挤压两个阶段。20.冲裁件的切断面由圆角带、光亮带、断裂带三个部分组成。 二、判断题(在括号内打“√”或“×”,每小题0.5分,共10分)1.酸性渣一般称为长渣,碱性渣一般称为短渣,前者不适宜仰焊,后者可适用于全位置焊。(√ ) 2.低合金高强度钢焊接时,通常的焊接工艺为:采取预热、后热处理,大的线能量。( x ) 3.电弧电压增加,焊缝含氮量增加;焊接电流增加,焊缝含氮量减少。(√ ) 4.电弧电压增加时,熔池的最大深度增大;焊接电流增加,熔池的最大宽度增大。( x ) 5.在非均质生核中,外来固相凹面衬底的生核能力比凸面衬底弱。( x ) 6.液态金属导热系数越小,其相应的充型能力就越好;与此相同,铸型的导热系数越小,越有利于液态金属的充型。(√ ) 7.在K0<1的合金中,由于逆偏析,使得合金铸件表层范围内溶质的浓度分布由外向内逐渐降低。(√ ) 8. 粘度反映了原子间结合力的强弱,与熔点有共同性,难熔化合物的粘度较高,而熔点较低的共晶成分合金其粘度较熔点较高的非共晶成分合金的低。 (√ ) 9.两边是塑性区的速度间断线在速端图中为两条光滑曲线,并且两曲线的距离即为速度间断线的间断值。(√ )

材料成型及工艺基础考试题含答案

( . . , [ ' 《材料成形技术基础》考试样题答题页 (本卷共10页) 三、填空(每空分,共26分)

1.( ) ( ) ( ) 2.( ) 3.( ) ( ) 4.( ) 5.( ) < ( )6.( ) ( )7.( ) ( )8.( ) ( )9.( ) 10.( )11.( )12.( ) ( ) 13.( ) ( )14.( )15.( ) 16.( ) ( )17.( ) ( ) 18.( )19.( )20.( ) ( ) 21.( ) ( )22.( )23.( ) 24.( )25.( ) ( )26.( ) — ( )27.( ) ( )28.( ) 29.( ) ( )30.( )31.( ) ( ) ( )32.( ) ( ) 四、综合题(20分) 1、绘制图5的铸造工艺图(6分) 修 2、绘制图6的自由锻件图,并按顺 序选择自由锻基本工序。(6分) ·

自由锻基本工序: 3、请修改图7--图10的焊接结构,并写出修改原因。 、 图7手弧焊钢板焊接结构(2分)图8手弧焊不同厚度钢板结构(2分) 修改原因:焊缝集中修改原因:不便于操作 ~ 图9钢管与圆钢的电阻对焊(2分)图10管子的钎焊(2分) 修改原因:修改原因: 《材料成形技术基础》考试样题 (本卷共10页) 注:答案一律写在答题页中规定位置上,写在其它处无效。 一、判断题(16分,每空分。正确的画“O”,错误的画“×”) 1.( 结晶温度范围大的合金比结晶温度范围小的合2.过热度相同时,

金流动性好。这是因为在结晶时,结晶温度范围大的合金中,尚未结晶的液态合金还有一定的流动能力。F 3.采用顺序凝固原则,可以防止铸件产生缩孔缺陷,但它也增加了造型的复杂程度,并耗费许多合金液体,同时增大了铸件产生变形、裂纹的倾向。T 4.HT100、HT150、HT200均为普通灰口铸铁,随着牌号的提高,C、Si含量增多,以减少片状石墨的数量,增加珠光体的数量。 5.缩孔和缩松都是铸件的缺陷,在生产中消除缩孔要比消除缩松容易。T 6.铸件铸造后产生弯曲变形,其原因是铸件的壁厚不均匀,铸件在整个收缩过程中,铸件各部分冷却速度不一致,收缩不一致,形成较大的热应力所至。T 7.影响铸件凝固方式的主要因素是合金的化学成分和铸件的冷却速度。F 8.制定铸造工艺图时,铸件的重要表面应朝下或侧立,同时加工余量应大于其它表面。T 9.铸造应力包括热应力和机械应力,铸造应力使铸件厚壁或

材料成型工艺基础部分复习题答案

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、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮?影响合金收縮的因素有哪些? 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縮减的现象,称为收縮。 ②影响合金收縮的因素:化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝则和定向凝则? 答:①同时凝则:将浇道开在薄壁处,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定向凝则:在铸件可能出现縮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。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高,冷却速度对其组织和性能的影响小,因此铸件上厚大截面的性能较均匀;但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理:先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液,然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂,孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心,使石墨化骤然增强,从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果没球墨铸铁好?普通灰铸铁常用热处理方法有哪些?目的是什 么? 答:①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进;而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体,以获得所需的组织和性能,故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法:时效处理,目的是消除应力,防止加工后变形;软化退火,目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。 第三章 ⑴.为什么制造蜡模多采用糊状蜡料加压成形,而较少采用蜡液浇铸成形?为什么脱蜡时水温不应达到沸点? 答:蜡模材料可用石蜡、硬脂酸等配成,在常用的蜡料中,石蜡和硬脂酸各占50%,其熔点为50℃~60℃,高熔点蜡料可加入塑料,制模时,将蜡料熔为糊状,目的除了使温度均匀外,对含填充料的蜡料还有防止沉淀的作用。

材料成型技术基础模拟试题和参考答案参考资料

材料学成型试题和答案汇编 一、填空题: 1、合金的液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松的基本原因。 2、铸造车间中,常用的炼钢设备有电弧炉和感应炉。 3、按铸造应力产生的原因不同可分为热应力和机械应力。 4、铸件顺序凝固的目的是防止缩孔。 5、控制铸件凝固的原则有二个,即同时凝固和顺序凝固原则。 6、冲孔工艺中,周边为产品,冲下部分为废料。 7、板料冲裁包括冲孔和落料两种分离工序。 8、纤维组织的出现会使材料的机械性能发生各向异性,因此在设计制造零件时, 应使零件所受剪应力与纤维方向垂直,所受拉应力与纤维方向平行。 9、金属的锻造性常用塑性和变形抗力来综合衡量。 10、绘制自由锻件图的目的之一是计算坯料的质量和尺寸。 二、判断题: 1、铸型中含水分越多,越有利于改善合金的流动性。F 2、铸件在冷凝过程中产生体积和尺寸减小的现象称收缩。T 3、同一铸件中,上下部分化学成份不均的现象称为比重偏折。T 4、铸造生产中,模样形状就是零件的形状。F 5、模锻时,为了便于从模膛内取出锻件,锻件在垂直于分模面的表面应留有一定的斜度,这称为锻模斜度。T 6、板料拉深时,拉深系数m总是大于1。F 7、拔长工序中,锻造比y总是大于1。T 8、金属在室温或室温以下的塑性变形称为冷塑性变形。F 9、二氧化碳保护焊由于有CO2的作用,故适合焊有色金属和高合金钢。F 10、中碳钢的可焊性比低强度低合金钢的好。F 三、多选题: 1、合金充型能力的好坏常与下列因素有关A, B, D, E A. 合金的成份 B. 合金的结晶特征 C. 型砂的退让性 D. 砂型的透气性 E. 铸型 温度

2、制坯模膛有A, B, D, E A. 拔长模膛 B. 滚压模膛 C. 预锻模膛 D. 成形模膛 E. 弯曲模膛 F. 终锻 模膛 3、尺寸为φ500×2×1000的铸铁管,其生产方法是A, C A. 离心铸造 B. 卷后焊接 C. 砂型铸造 D. 锻造 四、单选题: 1、将模型沿最大截面处分开,造出的铸型型腔一部分位于上箱,一部分位于下箱的造型方法称 A. 挖砂造型 B. 整模造型 C. 分模造型 D. 刮板造型 2、灰口铸铁体积收缩率小的最主要原因是由于 A. 析出石墨弥补体收缩 B. 其凝固温度低 C. 砂型阻碍铸件收缩 D. 凝固温度区间 小 3、合金流动性与下列哪个因素无关 A. 合金的成份 B. 合金的结晶特征 C. 过热温度 D. 砂型的透气性或预热温度 4、下列合金中,铸造性能最差的是 A. 铸钢 B. 铸铁 C. 铸铜 D. 铸铝 5、确定分型面时,尽量使铸件全部或大部分放在同一砂箱中,其主要目的是 A. 利于金属液充填型腔 B. 利于补缩铸件 C. 防止错箱 D. 操作方便 6、各中铸造方法中,最基本的方法是 A. 金属型铸造 B. 熔模铸造 C. 砂型铸造 D. 压力铸造 7、合金化学成份对流动性的影响主要取决于 A. 熔点 B. 凝固温度区间 C. 凝固点 D. 过热温度 8、确定浇注位置时,将铸件薄壁部分置于铸型下部的主要目的是 A. 避免浇不足 B. 避免裂纹 C. 利于补缩铸件 D. 利于排除型腔气体 9、确定浇注位置时,应将铸件的重要加工表面置于 A. 上部 B. 下部 C. 竖直部位 D. 任意部位 10、铸件形成缩孔的基本原因是由于合金的 A. 液态收缩 B. 固态收缩 C. 凝固收缩 D. 液态收缩和凝固收缩 11、单件生产直径1米的皮带轮,最合适的造型方法是 A. 整模造型 B. 分开模造型 C. 刮板造型 D. 活块造型 12、控制铸件同时凝固的主要目的是 A. 减少应力 B. 消除缩松 C. 消除气孔防止夹砂 13、自由锻件控制其高径比(H/D)为1.5-2.5的工序是 A. 拨长 B. 冲孔 C. 镦粗 D. 弯曲 14、金属材料承受三向压应力的压力加工方法是 A. 轧制 B. 挤压 C. 冲压 D. 拉拔 15、绘制自由锻锻件图时,为简化锻件形状,需加上 A. 敷料 B. 余量 C. 斜度 D. 公差 16、锻造前加热时应避免金属过热和过烧,但一旦出现, A. 可采取热处理予以消除 B. 无法消除 C. 过热可采取热处理消除,过烧则报废。 17、设计和制造机器零件时,应便零件工作时所受拉应力与流线方向 A. 一致 B. 垂直 C. 不予考虑 D. 随意 18、下列钢中锻造性较好的是 A. 中碳钢 B. 高碳钢 C. 低碳钢 D. 合金钢 19、冲孔模或落料模是属于 A. 跳步模 B. 连续模 C. 简单模 D. 复合模 20、在锤上模锻中,带有毛边槽的模膛是 A. 预锻模膛 B. 终锻模膛 C. 制坯模膛 D. 切断模膛 21、模锻件的尺寸公差与自由锻的尺寸公差相比为 A. 相等 B. 相差不大 C. 相比要大得多 D. 相比要小得多 22、锤上模锻时,用来减小坯料某一部分的横截面积以增加坯料另一部分的横截面积,

材料成型原理试卷一B试题及答案

重庆工学院考试试卷(B) 题号一二三四五六总分总分人 分数 一、填空题(每空2分,共40分) 得分评卷人 1.液态金属本身的流动能力主要由液态金属的、和等决定。2.液态金属或合金凝固的驱动力由提供。 3.晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度,当温度梯度为正时,晶体的宏观生长方式为,当温度梯度为负时,晶体的宏观生长方式为。 5.液态金属凝固过程中的液体流动主要包括和。6.液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为。 7.铸件宏观凝固组织一般包括、和 三个不同形态的晶区。 8.内应力按其产生的原因可分为、和三种。9.铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历、和三个收缩阶段。 10.铸件中的成分偏析按范围大小可分为和二大类。 二、下列各小题均有多个答案,选择最适合的一个填于横线上(每空1分,共9分)。 1.塑性变形时,工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响工件表面的粗糙度对 摩擦系数的影响。

A、大于;B、等于;C、小于; 2.塑性变形时不产生硬化的材料叫做。 A、理想塑性材料;B、理想弹性材料;C、硬化材料; 3.用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称 为。 A、解析法;B、主应力法;C、滑移线法; 4.韧性金属材料屈服时,准则较符合实际的。 A、密席斯;B、屈雷斯加;C密席斯与屈雷斯加; 5.塑性变形之前不产生弹性变形(或者忽略弹性变形)的材料叫做。 A、理想弹性材料;B、理想刚塑性材料;C、塑性材料; 6.硫元素的存在使得碳钢易于产生。 A、热脆性;B、冷脆性;C、兰脆性; 7.应力状态中的应力,能充分发挥材料的塑性。 A、拉应力;B、压应力;C、拉应力与压应力; 8.平面应变时,其平均正应力 m中间主应力 2。 A、大于;B、等于;C、小于; 9.钢材中磷使钢的强度、硬度提高,塑性、韧性。 A、提高;B、降低;C、没有变化; 三、判断题(对打√,错打×,每题1分,共7分) 得分评卷人 1.合金元素使钢的塑性增加,变形拉力下降。()

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