液态成型部分思考题： 名词解释： 1、 自发形核
由游动的原子集团自己逐渐长大而形成晶核的过程，因此，也称均质生核。 2、 非自发形核
在外来质点的表面上生核的过程，也称为异质生核。 3、 气孔
金属中的气体含量超过其溶解度，或浸入的气体不被溶解，则以分子状态存在于金属液中，若凝固前来不及排除，铸件将产生气孔。 4、 非金属夹杂物
金属在熔炼与铸造过程中，与非金属元素及外界物质接触发生相互作用而产生的各种化合物。 5、 离异共晶
共晶成分的剩余液体也可能不采取共生生长的方式结晶，而是两相各自独立生长，所得的组织中没有共晶的特征。这种两相不是以共同的界面生长的方式成为离异生长，所得的组织成为离异共晶。 6、 带状偏析
当固液界面由于过冷递减，固液界面向前推进受到溶质偏析的阻碍时，由于界面前方的冷却，从侧壁上可能产生新的晶粒并继续长大，从前方横切溶质浓化带，形成带状偏析。 7、 逆偏析
铸锭和铸件凝固后，铸锭的表面或底部含溶质元素较多，而中心部分或上部分含溶质较少。 8、 残余应力
当产生铸造应力的原因被消除以后，应力仍然存在，这种应力成为残余应力。 9、 缩孔
铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞，称为缩孔。 10、 缩松
细小而分散的孔洞称为分散性缩孔，简称缩松。 11、 铸造应力
铸件在凝固以后在冷却过程中，将继续收缩。有些合金还会发生固态相变而引起收缩或膨胀，这些都使铸件的体积和长度发生变化。此时，如果这种变化受到阻碍，就会在铸件内产生应力，称为铸造应力。 12、 粘度
液体在层流运动的情况下，各液层见有摩擦阻力，称为液体的内摩擦，妨碍液体的流动，这种内摩擦阻力是液态金属的物理特性之一，称为粘度。 13、 表面张力
表面张力系数，其意义是在液膜的单位长度上所受的绷紧力。 14、 单相合金
在凝固过程中只析出一个固相的合金。 15、 多相合金
在凝固过程中同时析出两个以上相的合金。 16、 邻先相
两个共晶相得析出次序和生长速度是不相同的，就是说，在两个相的生核和生长中必有一个相位先导。由于次相的析出，引起溶质的富集而导致另一相的析出和生长，此相成为领先相。 17、 溶质再分配
凝固时固相中不能容纳的B原子被排挤出来，富集在界面上的液体中，然后逐渐向液体内部扩散均化。这种成分分离的现象称为溶质元素的再分配。 18、 成分过冷
由于溶质原子在晶体长大过程中再分配所引起的过冷，称为成分过冷。 19、 平衡凝固
凝固过程中的每个阶段都达到平衡，即相变过程中有充分时间进行组元间的扩散，以达到平衡相的成分。
问答题：
1、 铸造液态合金概貌是怎样的？为什么说液态合金的结构更接近于固态合金？
体积只膨胀3～7％，即原子间距平均只增大1～1.5％熔化潜热只占气化潜热的3～7 ％ 金属由固态变成液态时，原子结合键只破坏一个很小的百分数，只不过它的熔化熵相对于固态时的熵值有较多的增加，表明液态中原子热运动的混乱程度，与固态相比有所增大。 比热容，与固态相比虽然稍大一些，但具有相同的数量级。 液态金属在结构上更象固态而不是汽态，原子之间仍然具有很高的结合能。液态金属是由游动的原子团构成。液态金属中的原子热运动强烈，原子所具有的能量各不相同，且瞬息万变，这种原子间能量的不均匀性，称为能量起伏。 由于液态原子处于能量起伏之中，原子团是时聚时散，时大时小，此起彼伏的，称为结构起伏。对于多元素液态金属而言，同一种元素在不同原子团中的分布量不同，也随着原子的热运动瞬息万变，这种现象称为成分起伏。 2、 液态合金物理性质包括哪些内容？
①熔点和熔化热②沸点和蒸发热③液态金属的热膨胀及固态收缩④导电性⑤导热性⑥液态金属中的扩张速度 3、 合金液的粘度、表面张力对铸件质量有何影响？
液态金属中往往含有气泡或其他非金属夹杂物，如在金属浇入铸型或凝固以前，能排出留在铸件内，就会影响铸件质量。液体的粘度越大，杂质半径越小，液体与杂质的密度差越小，杂质沉浮速度越慢，留在铸件的可能性越大。表面张力对薄壁铸件，铸件的细薄部分和棱角的形成有影响，型腔越细薄，棱角的曲率半径越小，表面张力的影响力则越大。
4、 分析不同合金的停流机理 (这题题目有问题！估计是图丢了!)
图a为纯金属.、共晶成分合金和结晶温度范围很窄的合金停止流动机理示意图，在金属的过热量未散失尽以前为纯液态流动（图a），为第一区。金属液继续流动，冷的前端在型壁上凝固结壳（图b），而后的金属液是在被加热了的沟道中流动，冷却强度下降。由于液流通过Ⅰ区终点时，尚具有一定的过热度，将已凝固的壳重新熔化，为第Ⅱ区，所以该区是先形成凝固壳，又被完全熔化。第Ⅲ区是未被完全熔化而保留下来的一部分固相区，在该区的终点金属耗尽了过热热量。在第Ⅳ区里，液相和固相具有相同的温度——结晶温度。由于在该区的起点处结晶开始较早，断面上结晶完毕也较早，往往在它附近发生堵塞（图c）。图b为结晶温度范围很宽的合金的停止流动机理示意图。在过热热量未散失尽以前，也以纯液态流动。温度下降到液相线以下时，液流中析出晶体，顺流前进，并不断长大。液流前端不断与冷的型壁接触，冷却最快，晶粒数量最多，使金属液的粘度增加，流速减慢。当晶粒达到某一临界数量时，便结成一个连续的网络。液流的压力不能克服此网的阻力时，发生堵塞而停止流动。 5、 如何提高充型能力
1）金属方面的措施 正确选择合金的成分以及合理的熔炼工艺 2）铸型方面的因素 提高铸型的蓄热系数、铸型的温度、铸型中的气体 3）浇注方面的因素 提高浇注温度，提高充型压头，简化浇注系统结构 4）铸件结构方面的因素 提高当量厚度，简化铸件的复杂程度 6、 在铸件凝固时，为什么应重视断面温度梯度？
在整个热传导过程中，铸件断面上的温度分布实际上是均匀的，铸型内表面的温度接近铸件的温度。由此可以推断温度梯度G并作为成分过冷判据。 7、 铸件的凝固方式决定于哪些因素？与铸件的质量有什么关系？
铸件的凝固方式决定于合金的结晶温度范围与温度梯度的比值确定的。<1 时，铸件的凝固趋近于逐层凝固方式，>1时趋近于体积凝固方式。 8、 自发形核与非自发形核机理
自发形核：由游动的原子集团自己逐渐长大而形成晶核的过程，因此，也称均质生核。非自发形核：在外来质点的表面上生核的过程，也称为异质生核。
1
9、 何谓界面共格对应原则？
质点表面（作为衬底）的原则排列规律和间距与新相相近，即符合相位尺寸对应原则或更明确些可称为界面共格对应原则 10、 晶体生长的本质是什么？
是液体中原子向晶体表面堆砌的过程，也是固液界面向液体中不断推移的过程。 11、 固液界面的结构对晶体的生长方式和生长速度有什么关系？
晶界的结构对原子的堆砌方式和堆砌速度有很大影响，从而影响着晶体的生长方式、生长速度和最终的形态。粗糙界面为连续生长。平整界面为二维形核或螺位错生长、
12、 解释三种非平衡结晶组织：非共晶成分的合金结晶得到100%的共晶组织；共晶成分合金结晶得不到100%的共晶组织；离异共晶
前两者是因为伪共晶区的存在。共晶成分可能也不在此区内。非共晶成分也有可能在此区内。离异共晶：共晶成分的剩余液体也可能不采取共生生长的方式结晶，而是两相各自独立生长，所得的组织中没有共生共晶的特征。这种两相不是以共同的界面生长的方式称为离异生长，所得的组织称为离异共晶。 13、 液态金属的流动对结晶间生哪些影响？
1）顶部晶体的沉积2）型壁上晶体的脱落3）枝晶分枝的熔断脱落 14、 何谓晶体增殖？它对铸件宏观组织有何影响？
由于液体内部温度高和温度起伏，脱落的晶体下沉或上浮的过程中可能产生晶体繁殖，即在低温区生长而在高温区熔化，甚至一个晶体会碎化成几部分，然后在低温时各自生长，好象晶体产生自我繁殖。它大大增大了液体中的有效晶核，促进等轴晶的获得。使等轴晶都集中在下部，上部则为粗大柱状晶。 15、 为什么希望获得细等轴晶？
等轴晶的晶界长，杂质和缺陷分布比较分散，且各晶粒的相位都不同，故性能的方向性小，比较稳定，晶粒越细，其综合性能越好，且抗疲劳性能也较高，所以，对于铸件通常希望获得细密的等轴晶组织。
16、 溶质再分配是如何引起的？讨论成分过冷判据对晶体生长方式的影响？ mC(1?k)G??RDk由于固相的成分都小于C0，凝固时固相中不能容纳的第二相原子被排挤出来，富集在界面上的液体中，然后逐渐向液体内部扩散均化。当 时，
界面前沿的温度G梯度大于及等于 线在界面处的斜率，G与 线不相交，故界面前沿无成分过冷，即是平面生长，即界面稳定性的条件。否则，界面前将出现成分过冷。
17、 共晶结晶的领先相的特点。
一共三类。1。独立形核，自由生长， 球状共晶团。2。 出生相的一部分 半辐射扇形 3. 有约束条件 比如单向（柱状）共晶 18、 偏析和非金属夹杂物有什么不同？
偏析是由于合金进行选择结晶，晶体在成长过程，结晶速度大于元素的扩散速度的结果。非金属夹杂物是金属液体与外界杂质反应产物。 19、 分析晶内偏析和晶界偏析的形成机理，如何减少和去除这两种偏析？
实际铸造条件下，所得的固溶体中，每一个晶粒内的成分都是不均匀的，晶粒内先结晶的部分和后结晶的部分的成分是不同的，这就是晶内偏析。在成分过冷不大的情况下，固溶体合金在结晶时会出现一种胞状结构，当液相内过冷度较大时，结晶时则呈现树枝状结构，胞状结构由一系列平行的棒状晶体所组成，沿凝固方向长大，呈六方断面，六方断面的晶界富集着溶质元素，因此这种偏析也叫胞状偏析。它属于晶界偏析。预防和消除方法：细化晶粒，均匀化退火。 20、 分析带状偏析和逆偏析的形成机理。如何减少和去除这两种偏析？
带状偏析：当液体金属中的溶质的扩散速度低于固体生长速度时，在固液界面将产生溶质偏析，固液界面的过冷下降，由于界面的低减，结晶在固液界面过冷低减较小部位优先生长，此时由于固液界面的前方的过冷相对过大，优先结晶的部位进而长成树枝状，溶质浓化液将被树枝状的晶枝所捕捉，此时枝晶的成长将与邻近的的枝晶连接在一起，结晶前沿的成长又会出现新的停滞，如此重复在铸件断面可能出现数条带状偏析。减少溶质含量，采取孕育措施细化晶粒，提高合金的结晶速度。逆偏析：宽结晶区间的固溶体型合金在凝固时形成粗大的树枝状晶，枝晶相互交错，枝晶间富集着低熔点的溶质，当铸件产生体收缩，低熔点溶质将沿着树枝状晶间向外移动，如果液态合金中溶解有较高的气体，在凝固时将助长逆偏析的形成。可用退火使成分均匀化。 21、 铸件中的气孔和非金属夹杂物对铸件质量产生怎样的影响，是否都是有害的？
气孔对铸件质量影响： 硬脆→使金属塑性和韧性下降 危害：有效工作断面 ↓→ σb↓ δ↓
球形→影响↓；针状、尖角 影响↑↑（应力集中，促使微裂纹形成） 应力集中 →裂纹
疏松 → δ↓气密性 ↓ 耐蚀性↓
低熔点杂质分布于晶粒边界使金属具有红脆性＝>热裂（低熔点相）
非金属夹杂物对铸件质量影响：
好处：杂质高熔点、细小颗粒→非自发形核核心→ 细化组织 危害：连续性，均匀性破坏＝>机械性能 ↓致密性↓耐蚀性能下降。具
L00L0体影响决定于夹杂物的 成分、性能、形状、大小、数量、分布。
沉淀强化—N化物弥散
22、 析出性气孔的形成条件？
液体金属对气体的溶解度随温度变化。温度升高，溶解度变大。冷却凝固，温度降低，溶解度减小，使原子形成气体析出。 23、 铸件中的非金属夹杂物有哪些类型？影响其分布的主要因素是什么？
1）内生夹杂：熔化与凝固过程冶金反应产物：脱O,P,S 产物、N2、O2、P溶解、偏析形成第二相 2）外来夹杂：熔杂耐火材料 、造型材料
24、 合金的收缩和铸件的收缩有什么不同？
铸造合金在不同阶段的收缩性质是不同的，而且对铸件质量也有不同影响；铸件收缩时受到一些外界阻力的影响。 25、 铸铁和铸钢收缩特点是什么？
都分为三个阶段：液态收缩，凝固收缩，固态收缩。A铸钢：液态收缩浇注温度确定后，提高钢中的 含碳量钢的液态收缩率增加；铸钢的成分固定后，提高浇注温度，液态收缩率增加。凝固收缩凝固 期间的体收缩包括状态改变和温度降低两部分；固态收缩分为三个阶段1）珠光体转变前收缩，该阶 段的收缩随含碳量增加而减小2）共析转变期的膨胀3）珠光体转变后的收缩；碳钢的总收缩随钢中 的含碳量的提高而增加。B铸铁：液态收缩凝固收缩固态收缩 26、 缩孔和缩松的形成机理是什么？其形成受哪些条件的影响？ mC0(1?k0)GL??液体金属凝固时体积收缩，在得不到液态金属的补充时：
RDLk01）如果铸件以柱状晶方式逐层凝固，通过液态金属的流动使收缩集中于铸件最后凝固部位形成集中缩孔。
2）以糊状凝固方式，即同时存在已结晶树枝状晶体和未凝固液体，使液体流动困难，最后会出现分散小缩孔。且糊状区越宽，越疏松。受到凝固方式，成分，温度梯度的影响。
27、 为什么灰铸铁和球铁何以不遵守同时凝固和顺序凝固的原则？ 28、 热裂和冷裂的形状特点？形成条件？如何防止？
热裂: ? 高温下在金属中产生的沿晶裂纹。根本原因是金属高温脆化。 1）结晶（凝固）：凝固后期，液膜存在→明显树枝状突起 2）失塑:固态下高温晶界脆化,无液膜存在＋应力集中→平坦的界面开裂 3）液化：沿局部熔化的晶界开裂（加热过程中） 4）多边化：近结晶前沿的固相，由于位错运动而致的多边化
? 形成条件（凝固裂纹）：
枝晶生长相连，形成封闭液膜，此时凝固收缩将晶间液膜拉开后无法弥补，故形成裂纹。脆性温度区间，塑性变形能力，拉伸应变率 ? 控制三个决定因素：
脆性温度区间ΔTB，塑性变形能力δmin，拉伸应变率 A 合金元素： ΔTB，注意实际温度间隔（非平衡） B 晶间易熔物质：形成晶间液膜，与数量有关 C 一次结晶组织形态：结构，晶粒大小、形态、方向 D 工艺：约束条件，冷速，温度场分布
冷裂： ? 低温脆化引起。在材料工作温度区，故比热裂更危险 两类：
2
a 氢致裂纹：具有延迟性，又称氢致延迟裂纹，延迟裂纹。-〉穿晶氢脆准解理断口和沿晶断裂。 b 与氢无关冷裂纹：仅与材料脆性有关。淬火裂纹—〉冰糖状 ? 氢致裂纹形成条件：氢脆
（1）氢化物所致：氢的扩散聚集与析出脆性氢化物。 （2）非氢化物：拉应力，H，对氢脆敏感组织。
含氢量、组织氢脆敏感性、应力越大，氢致裂纹倾向越大。 ? 防治：
a.降低金属中扩散氢含量：原材料、加工工艺、除H处理 b.改善组织：选材，热处理 c.降低应力：设计，退火
29、 同时凝固和顺序凝固的涵义是什么？它们各有什么优缺点？ 30、 哪些原因造成铸造应力？哪些应力可以形成残余应力？
（1） 热应力：不均匀受热或冷却导致材料个部分膨胀收缩不一致所产生。 （2） 相变应力：相变不同步产生的组织应力
（3） 内应力：塑性加工时材料各部分变形量不同造成 （4） 机械阻碍引起的附加应力。
前三个应力均能形成残余应力。
危害：裂纹产生，性能，加工精度（变形）。 31、 常用消除应力的方法是什么？
防止与消除：
防止： 根除 —各部分变形不受约束
工艺措施－平衡加热、同步胀缩） 工艺局限性 —> 难免热应力
减少：工艺上尽量减少加工过程中内应力，防裂纹（ σ内< σb ） 消除：加工后 退火 — 彻底
机械 —降低应力,调整分布
32、 影响合金单向凝固的重要工艺参数是什么？ 它们是如何影响的？
重要工艺参数：
凝固过程中固－液界面前沿液相中的温度梯度GL固—液界面向前推进速度，即晶体生长速率R。GL温度梯度大小直接影响晶体生长速率和晶体质量.GL大时有利于抑制成分过冷，从而提高晶体的质量。但并非GL越大越好，特别是制备单晶时，熔体温度过高，会导致液相剧烈挥发、分解和受到污染，从而影响晶体的质量。R 大可提高工作效率，但是R过大会引起成分过冷，降低晶体质量。 33、 什么是成分过冷？说明其产生所需的临界条件。
由液体中溶质在分配及液体实际冷却条件同时决定的过冷度。金凝固过程伴随溶质再分配→液体成分变化→液相线温度变化→成份过冷。就是那个公式。受工艺因素和材料性质影响。
34、 简述液态金属中气孔与缩孔形成机理与形态差别。
机理
气孔：气泡在液体金属中生核、长大、上浮，在上浮过程中受到阻碍保留在固态金属中。 缩孔：由液体金属凝固时体积收缩造成。
形态差别：
气孔比缩孔小的多。气孔弥散在固态金属中，而缩孔一般在集中在浇冒口。
35、 对于初始成份为C0、长度为L的长棒进行区域熔炼提纯，画图说明一次和二次区熔过程中，当熔区达中间某位置时长棒中的成份分布。
图自画。二次区熔成分分布曲线更陡，相同位置溶质含量比一次区熔低。（材基P293） 36、 画图分析层片状规则共晶凝固界面前沿液相内的成分、过冷度和曲率半径的分布特征。
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37、 介绍一种你最熟悉的快速凝固方法，说明其工艺过程，讨论其巧妙之处和局限性，提出你的改进方法。
旋转电极雾化法：将合金制成电极棒并使其高速旋转，同时用电弧将其端部熔化，熔化液体在离心力作用下被高速抛出发生雾化。 巧妙：利用相同的离心力，可得到直径相同的均匀球形粉末，且纯度高 局限：生产效率低
改进：尽量提高可以抛成液滴的高速旋转容器表面积，例如用多孔网状杯。
38、 与具有晶体结构的固态金属相比，液态金属的原子结构或原子分布状态有什么不同？
液态金属结构：短程有序，长程无序。由游动变化的原子团构成，存在能量、结构、成分（合金）起伏。 原子分布状态：原子无固定位置，其密度分布曲线是连续概率曲线。
39、 液态金属的粘度与温度有怎样的关系？在金属熔点附近的温度区间和远高于熔点的温度区间，温度对粘度的影响有什么不同？
当温度不是很高情况下，指数项随T变化而急剧变化。T增大，黏度减小。
2?0KTU/KT当温度很高时，指数项趋向1，故黏度随T近直线增张。 ???e3一般情况下，温度都在熔点附近。 ?
40、 利用表面张力平衡原理，写出表面张力与润湿角的关系式，并讨论不润湿和完全润湿的表面张力条件。 杨氏方程式，润湿角θ的值与各界面张力的相对值有关。 1）σSG>σLS时， cosθ为正值， 即θ<90°称为液体能润湿固体。
θ=0°时，液体在固体表面铺展成薄膜，称为完全润湿。 2）σSG<σLS时，cosθ为负值，
即θ>90°液体倾向于形成球状，称为液体不能润湿固体。 θ=180°为完全不润湿。
41、 某溶质对某液态金属是表面活性物质，则在液态金属的表面聚集的溶质原子对液态金属的表面张力产生怎样的影响？
减小表面张力
42、 液态金属结晶的热力学条件是什么？
结晶过程中金属原子要达到一个稳定的状态，必须经过一个自由能更高的中间过渡状态，即相变势垒。由于不能使系统的自由能过高，系统用起伏作用为相变提供了可能。在存在相变驱动力的前提下，液态金属的结晶需要通过起伏作用克服热力学障碍和动力学障碍，并能过形核和生长方式而实现转变 43、 均匀形核与非均匀形核的差别是什么？
均匀形核在均匀熔体中形核，在熔体各处概率相同，热力学能障较大，所需的驱动力也较大。均匀形核是对纯金属而言的。
非均匀形核在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界面提供的衬底表面进行形核。发生在外来界面处，因此热力学能障比较小，所需的驱动力也较小。实际液态金属中的形核过程中一般是非均匀形核。
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44、 作为增加形核率的形核剂，对其特性有什么要求？
（1）应能保证结晶相在衬底物质上形成尽可能小的润湿角
（2）形核剂应在液态金属中保持稳定，并且具有最大的表面积和最佳期的表面特性。 45、 晶体生长时，固液界面有哪两种典型结构？各自有什么特征？
（1）粗糙界面：界面固相一侧的点阵位置只有50%左右为固相原子所占据，原子随机散乱地分布在界面上。显微尺度下，粗糙界面显得比较平滑。
（2）平整界面：固相表面点阵位置几乎全部为固相原子，只剩下少量空位；或者在充满固相原子的界面上存在有少数不稳定的、孤立的固相原子，从而形成了一个总体上是平整光滑的界面。显微尺度下，平整界面由小晶面组成。 46、 合金凝固组织表征参数有哪些？ 47、 单向凝固的必要条件是什么？
必须在固液界面前沿建立必要的温度梯度 48、 实现快速凝固的条件是什么？
液固相变有极高的热导出率
49、 快速凝固制备薄膜材料有哪几种方法？
激冷法；锤砧式激冷法；单辊法；双辊法；溢流法 50、 快速凝固组织有什么特点？
液态合金形成过饱和固溶体；超细晶粒度—晶粒尺寸减小，可以获得微晶甚至纳米晶；极少偏析或无偏析 51、 常见的冶金缺陷有哪些？
偏析；非金属夹杂物；缩孔与缩松；气孔；氢白点；热裂纹；冷裂纹；应力腐蚀裂纹 52、 描述杂质颗粒在液态金属中运动的斯托克斯公式中，杂质上浮速度的影响因素？
杂质和金属之间的密度差；杂质的颗粒半径；液态金属的粘度 53、 分别描述两种不同固液界面结构晶体生长的方式。
粗糙界面—连续生长：原子占据了界面上50%的位置，形成台阶，从而液相原子能够连续无序而等效地往上堆砌，进入台阶的原子由于受到较多固相近邻原子的作用，比较稳定，不易脱落或弹回。于是界面连续均匀地垂直生长。粗糙界面的连续长大，淹没了晶体的棱角，使晶体呈现了光滑的外表面。
完整平整界面—二维形核生长：依靠能量起伏使液态原子首先在界面上形成单原子厚度的二维晶核，然后利用其周围台阶沿着界面横向扩展，直到长满一层，界面就向液相前进了一个晶面间距。此时，又必须利用职权二维形核产生新台阶，才能开始新一层的生长。界面的推移具有不连续性，有横向生长的特点。 54、 什么是温度过冷？什么是成分过冷？各自对固液界面形态有什么影响？
在纯金属凝固中，结晶温度固定，因而其过冷状态仅与界面前方的局部温度分布有关。这种由熔体实际温度分布所决定的过冷状态称为温度过冷。
对于一般单相合金，结晶过程中产生溶质再分配，过冷状态由界面前方熔体的实际温度和熔体液相线温度共同决定。这种由溶质再分配导致的界面前方熔炉体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷称为成分过冷。 55、 描述缩孔、气孔形成的原因和区别。
液态金属凝固时体积收缩，若铸件在凝固过程中得不到液体的补充，则必然会出现金属不足，通过金属流动使收缩集中到铸件最后凝固的部位形成大的集中缩孔。
气孔形成有两种类型：析出性气孔和反应性气孔。析出性气孔—金属的冷却过程中，溶解度随着温度下降的下降而降低。当金属冷却到开始结晶时，溶解度发生大幅下降，析出气泡，若气泡的上浮速度小于金属的凝固速度，则将生成气孔。反应性气孔—由液态金属中的冶金反应产生的气体。
气孔形成后上浮受阻即保留于凝固金属中，形成气孔。 56、 论述区熔定向凝固法提纯合金的基本方法与原理。
将金属棒从一端向另一端顺序的进行局部熔化，凝固的过程也随之进行。重复几次。熔化区域越短则提纯的效果越好
区域提纯属于正常凝固，由于K〈1，合金凝固时凝固区溶质浓度小，将溶质向液相排，当凝固结束，试样起始凝固端纯度提高。若将试样全部熔化，则溶质重新平均分布，故采用区域提纯，多次重复，提纯效果不断提高。 57、 论述常见的凝固组织，及形成的过程和条件。
表面细晶区：型壁附近熔体由于受到强烈的激冷作用而大量形核。这些晶核在过冷熔体中迅速生长并互相抑制，从而形成无方向性的表面化细等轴晶组织。除了非均匀形核以外，各种形式的晶粒游离也是形成表面细晶粒区的晶核来源。
柱状晶区：柱关晶区开始于稳定凝固壳层的产生，而结束于内部等轴晶区的形成。稳定的凝固壳层一旦形成，处在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的单向热流作用下，便转而以枝晶状单向延伸生长，在逐渐淘汰掉取向不利的晶体过程中发展成柱状晶组织。在这种择优生长中，离开型壁距离越远，柱状晶方向越集中，晶粒平均尺寸越大。
内部等轴晶：内部等轴晶的形成是由于熔体内部晶核自由生长的结果。关于等轴晶核的来源，有三种理论：过冷熔体直接形核；柱状晶在凝固界面前方熔断、游离、增殖导致形成；浇注期间和凝固初期的激冷晶游离。对于等轴晶区的形成过程，有以下看法：等轴晶核形成并长大到一定大小，形成网络以阻止柱状晶区的生长；一部分游离晶沉淀和一部分游离晶被侧面生长的柱状晶前沿捕获而形成。
58、 根据粘度、界面张力、表面吸附和Stokes公式等，综合考虑液态金属中固体夹杂的去除？而在金属基复合材料的液相制备过程中又应该采取那些措施？
略
59、 半径为r的球形小颗粒在粘度为η的液体中以速度v移动时受到的阻力为F=12πrηv, 说明这种小颗粒在液态金属中发生上浮或下沉时对其速度的影响因
素。
设杂质的体积为Q，液态金属的密度为?1，杂质的密度为?2，则杂质受到液态金属斥力P为：P=Q. ?1.g-Q. ?2.g,阻力为F=12πrηv，Q. ?1.g-Q. ?2.g=12πrηv, v=Q(?1-?2)g/12πrη,对于球形杂质，v=r.r.g(?1-?2)/9η 故影响因素：液态金属粘度，金属与杂质的密度差，杂质尺寸
60、 论述固相无扩散，液相分别是完全扩散和有限扩散无对流两种情况下，凝固过程中溶质原子再分配的特点、凝固终了溶质原子浓度的分布状态。 原子浓度的分布状态。
液相均匀扩散：固相凝固过程中不断将溶质排入熔体中，由于液相完全对流，排入的溶质引起液相内溶质的平均浓度有所提高，使随后的固相溶质浓度高于已凝固固相。随界面推进，固相成分不断提高。凝固终了时固相中各部分成分不同，其整体平均成分是C0，但在每个时刻固相成分是Cs，从C0〈Cs，到C0=Cs，C0〉Cs，直到Cs=CSM为止。（公式见课本）
液相有限扩散：由于界面上溶质再分配，固相排除的多余溶质只通过扩散向液相中传输，在界面前的液相中开成了溶质富集的边界层，这个阶段固相的溶质的浓度不断增大。当溶质分配稳定时（界面处固相排出的溶质量等于溶质原子在液相中的扩散量），固相成分达到C0。
固相成分从初始K0C0起增长，到达稳定阶段的C0，在凝固终了阶段由于溶质浓度急剧增大，液相发生共晶反应，固相浓度增大。整体平均浓度为C0。（公式见课本）
61、 简述为什么在铸件凝固过程中降低浇注温度是减少柱状晶、获得等轴晶的有效措施之一？ 1促使非均匀形核与晶粒游离的
2游离晶在液态金属内部漂移过程中得以残存而不致被熔化掉
3对浇注装置的振动，浇注温度的影响是十分重要的。过高的浇注温度不仅不利于浇口杯中游离晶的形成，即使形成也可能在铸型中被重熔，使振动不起作用。降低浇注温度是减少柱状晶获得细等轴晶的有效措施之一（图2.32），甚至在减少液体流动的情况下也能得到细等轴晶组织。但是过低的浇注温度将降低液态金属的流动性，导致浇注不足和夹杂等缺陷的产生，特别是对复杂的异形铸件其危害性更大。因此降低浇注温度的措施是有一定限度的。
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62、 阐述液态金属的性质及其影响因素？
1）温度
液体的粘度在温度不太高时，温度升高，η值下降。在温度很高时，温度升高，η值增大 2）化学成分
难熔化合物的粘度较高，而熔点低的共晶成分合金其粘度低。对于共晶成分合金，粘度较非共晶成分低。 3）非金属夹杂物
液态合金中呈固态的非金属夹杂物使液态合金的粘度增加，夹杂物愈多，对粘度的影响愈大。夹杂物的形态对粘度也有影响。
表面张力和界面能
溶质（包括杂质和附加物）对不同金属表面张力的影响尤为显著。表面活性物质跑向表面会使表面能量降低，故它具有正吸附作用，溶质在表面之浓度大于溶质在内部的浓度；而表面非活性物质跑向内部会使表面能量降低，故它具有负吸附作用，溶质在表面之浓度小于溶质在内部的浓度。
杂质的沉浮速度
粘度μ愈大则愈难沉浮，所以从使液态金属得以净化的观点出发，希望μ愈小愈好。在实际生产中，可用提高温度的办法使μ下降。另外，杂质尺寸r 对杂质的沉浮净化影响极大。
63、 分析层片状共晶固液界面前沿液相内的成分分布及对层片间距的影响因素。
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