A卷
《材料成形原理》阶段测验
（第一章）
班级： 姓名： 学号 成绩：
1、下图中偶分布函数g(r)，液体g(r)为 c 图，晶态固体g(r)为 a 图，气体g(r)为 b 图。
（a） （b） （c）
2、液态金属是由大量不停“游动”着的原子团簇组成，团簇内为某种有序结构，团簇周围是一些散乱无序的原子。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。
3、对于液态合金，若同种元素的原子间结合力F(A-A、B-B) 大于 异类元素的原子间结合力F(A-B)，则形成富A及富B的原子 团簇 ，具有这样的原子团簇的液体仅有“拓扑短程序”；若熔体的异类组元具有负的 混合热 ，往往F(A -B)＞F(A-A、B-B)，则在液体中形成具有A-B化学键的原子团簇，具有这样的原子团簇的液体同时还有“ 化学 短程序”。
4、液体的原子之间结合力（或原子间结合能U） 越大 ，则内摩擦阻力越大，粘度也就 越大 。液体粘度η随原子间结合能U按指数关系增加，即（公式）：??2kBT?3?0exp???U?kBT???。 ?5、加入 价电子 多的溶质元素，由于造成合金表面双电层的电荷密度大，从而造成对表面压力大，而使整个系统的表面张力 增大 。
6、铸件的浇注系统静压头H 越大 ，液态金属密度?1及比热C1、合金的结晶潜热?H越大 ，浇注温度T浇、铸型温度T型 越高 ，充型能力越强。
7、两相质点间结合力越大，界面能越小，界面张力就越小。两相间的界面张力越大，则润湿角 越大 ，表示两相间润湿性 越差 。
8、铸件的浇注系统静压头H 越大，液态金属密度?1及比热C1、合金的结晶潜热?H 越小，浇注温度T浇、 铸型温度T型越高 ，充型能力越强。
9、右图为碱金属液态的径向分布函数RDF，请在图中标注液态K的平均原子间距r1的位置，并以积分面积（涂剖面线）表达液态K的配位数N1的求法。见图中标注
10、试总结原子间相互作用力、温度、原子间距、表面活性元素对液态金属的粘度、表面张力的总体规律。（可写于背面）
A卷
原子间相互作用力越大，粘度越大，表面张力越大；温度越高，粘度越小，表面张力越小；原子间距离越大，粘度越小，表面张力越小；表面活性元素降低金属粘度，降低表面张力。
A卷
《材料成形原理》阶段测验
（第二章）
班级： 姓名： 学号 成绩： 1、 右图为半无限大平板铸件凝固过程的一维不稳定温度场示意图。写出下列参数的含义： λ2为：铸型的热导率 c2为：铸型的比热容 ρ2为：铸型的密度 Ti为：界面处温度
b2??2c2?2为：铸型的蓄热系数 2、判断正误（划√或×）
（1）其它条件相同，铸件温度场的温度梯度在砂型中小于金属型中的温度梯度。（ × ） （2）砂型的蓄热系数小于金属型的蓄热系数。 （ √ ）
T 铸型 a2 λ2 c2 ρ2
T10 Ti 铸件 λa1 1 c1 ρ1 T20 0 图2-3 无限大平板铸件凝固温度场分布 x （3）随凝固时间的延长，铸件温度场的温度梯度铸件变大。（ × ）
（4）其它条件相同，铜焊件的600℃的等温椭圆面积小于碳钢焊件相应椭圆面积。（ √ ） （5）随铸件断面温度梯度的减小，相同合金铸件越趋向于逐层凝固方式。（ × ） （6）其它条件相同，随碳钢含碳量的增大，铸件越趋向于体积凝固方式。（ √ ） （7）其它条件相同，焊件板材厚度越小，焊件温度场的等温椭圆面积越小。（ × ） （8）其它条件相同，焊接速度越大，焊件温度场的等温椭圆面积越小。（ √ ） 3、右图为某平板熔焊过程中焊件表面的温度分布状况。
在图中画出最小温度梯度方向，并指出焊接方向及当前热源位置。
答: 最小温度梯度方向:从A向左；
焊接方向:从A到B；当前热源位置:A 4、右图为200mm厚度的25#钢大平板铸件分别在金属型与砂型中的动态凝固曲线，根据图形分别说明： （1）金属型及砂型中距铸件表面75mm处的起始凝固时刻及凝固结束时间 答： 起始凝固时间 凝固结束时间 金属型 砂型 7min 25min 9min 45min 焊接方向
（2）指出金属型及砂型中铸件的凝固方式
答:金属型中为逐层凝固方式；砂型中为体积凝固方式。
A卷
《材料成形原理》阶段测验
（第三章）
班级： 姓名： 学号 成绩： 1、判断正误（划√或×）（每题5分）
（1）金属熔体从高温冷却降温，一旦温度冷却至平衡熔点Tm，即开始发生凝固。（×） （2）临界晶核半径r*与过冷度ΔT成反比，即ΔT越大（温度越低），则r*越小。 （√） （3）非均质形核与均质形核相比，两者临界半径r*相同，形核功ΔG*也相同，但前者临界过冷度ΔT*比后者小很多。（×） （4）非均质形核过程，新生晶体与杂质基底之间的界面张力σSC越小，润湿角?越小，形核功ΔG*越小，形核临界过冷度ΔT*越小，形核率越高。（√） （5）晶体按螺旋位错机制生长，任何情况下生长速度R与过冷度ΔT的平方成正比。（×） （6）凝固界面微观结构，以及生长方式、方向及速度均完全取决于物质的热力学性质，与冷却条件等其它因素无关。（×） 2、填空（每题3分）
（1）球状固体质点从金属液中开始形成时，只有其半径r大于临界晶核半径r*时，其统自由能ΔG随r增大而减小，固体质点才能稳定存在，称为晶核；在r＜r*时，?G随r 增大而增大，这时不稳定的固体质点还不能称为晶核，而只能称为晶胚。而对应于r=r*的系统自由能最大值ΔG*称为形核功。
（2）临界晶核半径r*与过冷度ΔT成反比关系。形核功与过冷度的关系为ΔG*∝ΔT?2，过冷度ΔT越小，ΔG*越大，ΔT→0时，ΔG*→∞，这表明过冷度很小时不能形核，也从数学上证明了为什么物质凝固必须要有一定过冷度。 3、右图：①纵坐标?G表示什么？②曲线1、2分别代表什么？③在图上标注临界晶核半径r*及形核功ΔG*。④结合
⑤推导临界晶核?GV及?SL写出?G对球形晶体r的表达式；半径表达式r*?2?SL?Vs?Tm?Hm??T
。（5×3=25分）
①纵坐标?G表示系统的自由能改变；
②1代表表面自由能变化，2代表体积自由能变化；
③见课本54页图3-3；
?G? ④
?GVV4?GV?A?SL??r3?4?r2?SLVS3VS;
⑤
?GV?GV2?SL?VS???G??4?r2?8?r?SL?0?r?2?SL?0?r???rVSVS?GV又?GV???Hm?TTm，代入得r?2?SL?VS?Tm?Hm??T
4、根据
~?Hm???Jackson因子????指出：①?kTm???A卷
大小与凝固界面结构类型的关系；②界面结构与
~f的关系；③晶面族(密排或非密排晶面)对凝固界面粗糙度的影响。熔融熵?S（5×3=15分）
①α≤2时，界面为粗糙界面；α＞5时，界面为光滑界面；2＜α＜5时，界面
可为光滑界面也可为粗糙界面。
② 熔融熵越小，越易形成粗糙界面。
③ 密排晶面易形成光滑界面，非密排晶面易形成粗糙界面。