2023年。
材料成形原理》部分作业答案。
一、 解释名词。
1.熔化潜热：在熔点温度的固态变为同温度的液态时，金属要吸收大量的热，称熔化潜热。1
2.温度分布：温度在空间和时间的变化。
3．流动性：液态金属本身的流动能力，由其成分、温度，杂质含量决定，与外界因素无关。2
4．粘度： 是液态金属原子间的结合力；液态金属原子的活动性比固态金属原子大得多，但是层与层之间存在内摩擦力。从纯物理学概念出发，可以认为金属的流动性就是粘度的倒数。 2
5．表面张力：因表面分子或原子受力不平衡而产生的附加力。2
6．均质形核：依靠液态金属内部自身的结构自发形成结晶核心。3
7．异质形核：实际的液态金属中存在大量的高熔点（既不熔化也不溶解的）夹杂物，它们往往可以成为形核的基底，晶核依附于其中一些夹杂物的界面而形成。3
8．正温度梯度分布：固—液界面前方液相温度高于界面温度且随离开界面距离的增大而升高。3
9．平面生长方式： 正温度梯度分布：固—液界面前方液相温度高于界面温度且随离开界面距离的增大而升高。
这种方式中，因固—液界面前方液体过冷区域及过冷度极小。晶体生长方向与散热方向相反，所以一旦某晶体生长伸入液相区就会被重新熔化，导致晶体以平面方式生长。3
10．树枝晶生长方式： 负温度梯度分布：固—液界面前方液相温度低于界面温度且随离开界面距离的增大而降低；这种方式中，因固—液界面前方液体过冷区域较大，且距界面越远的液体其过冷度越大，晶体生长方向与散热方向相同，所以晶界上某一凸起的晶体将快速伸入过冷液体中，成为树枝状晶体。
311．溶质再分配：液态金属结构比较松散，原子集团间存在空穴，液态金属中溶质原子的溶解能力大于固态金属，因此在液—固相时出现溶解能力的突变。凝固时固相中不能容纳的溶质原子便被排挤出来，富集在界面上的液体中，然后逐渐向内部扩散均匀化。
这种现象称为溶质再分配。溶质分配系数 k = ws / wl
式中：ws —固—液界面固相侧溶质质量分数。
wl —液相中溶质质量分数。4
12．成分过冷： 合金凝固中发生溶质再分配，液—固界面液相侧溶质富集，导致理论凝固温度变化。液相实际温度与实际成分液体的理论凝固温度之差称为成分过冷度δtc。4
13．过冷度：过冷度△t=tm-t，tm为金属熔点，t为实际开始结晶的热力学温度。△t就是凝固的驱动力。4
14．伪共晶组织：在近平衡凝固条件下，即使非共晶成分的合金，当其较快地冷却到两条液相线的延长线所包围的影线区时，两相组元都达到过饱和而可以进行共晶凝固过程，称这样的非共晶成分合金而获得的共晶组织为伪共晶共组织。4
15．规则共晶：由金属—金属或金属—金属间化合物两相组成。两相的形态为规则的棒状或层片状，片与片之间的距离用λ表示。
共晶凝固时，溶质在λ中横向扩散，使两相互相依存，并排长大。两相在微观上都是粗糙界面，在宏观上保持固—液界面为平整界面。4
16．非规则共晶： 由金属—非金属或非金属—非金属两相组成。在微观上一或两相都是光滑界面，宏观上固—液界面不是平整的。
其生长界面为特定晶面。这类共晶对凝固条件极敏感，故组织形态多种多样。4
17．孕育处理：孕育处理是指在铸造生产中向液态金属添加孕育剂（或称生核剂），通过增加非自发晶核数而实现细化晶粒的处理方法。5
18．收缩：铸件在液态、凝固态和固态冷却过程中发生的体积减少现象。5
19．体收缩：金属从液态t1到常温t0的体积改变量。5
20．线收缩：金属在固态时从高温t1到常温t0的线尺寸改变量。5
21．液态收缩：合金从浇注温度t浇冷却到液相线温度tl所发生的体收缩。5
22．凝固收缩：合金从液相线温度tl冷却到固相线温度ts所产生的体收缩。5
23．固态收缩：合金在固相线ts以下直到室温t0发生的体收缩。5
24．缩孔：由于铸造合金的液态收缩和凝固收缩，铸件最后凝固的部位经常出现孔洞。5
25．胞状偏析：当成分过冷较小时，晶体呈胞状方式生长。胞状结构由一系列平行的棒状晶体组成，沿凝固方向长大。
由于凝固过程中溶质再分配，当合金的分配系数k<1时，在胞壁处将出现溶质富集；如果k>1，则胞壁处溶质贫化。这就是胞状偏析。5
26．树枝晶内偏析：对有一定结晶温度范围的合金，如冷却速度较快，凝固时溶质扩散难以充分进行，实际上进行不平衡结晶，同一晶粒先结晶的主干部分含高熔点组元较多，后结晶的分枝含低熔点组元叫多，先、后结晶部分存在浓度差别，这就是树枝晶内偏析。5
27．晶界偏析：当两个晶粒并排生长，晶界平行于生长方向，由于表面张力的影响，在晶界与熔液交界的地方会出现凹槽，此处利于溶质原子富集，凝固后就形成了晶界偏析；当两个晶粒对面生长，固—液界面富集溶质和杂质原子，晶粒彼此相遇时，在晶界上就形成了偏析。5
28．正偏析：由于溶质的再分配，当合金的溶质分配系数k<1时，固—液晶界溶质逐渐富集，后结晶的固相溶质浓度高于先结晶部分。当k>1时情况相反。这就是正偏析。5
密度偏析：金属凝固前或刚开始凝固时，当液体和固体共存或者相互不混合的液相之间存在较大密度差，就会产生密度偏析。如初生相上浮或下沉，造成铸件上部与下部成分不均匀。5
29．区域偏析：例如焊接熔池凝固时，固—液界面向前推进，柱状晶体对向长大，会把溶质或杂质赶向中心，导致焊缝中心的杂质浓度较高，凝固后焊缝中心线附近出现区域偏析。5
30．重力偏析：金属凝固前或刚开始凝固时，当液体和固体共存或者相互不混合的液相之间存在较大密度差，就会产生密度偏析。如初生相上浮或下沉，造成铸件上部与下部成分不均匀。5
31．快速凝固：是指采用急冷技术或深过冷技术获得很高的凝固前沿推进速率的凝固过程。 6
32．金属玻璃（也称非晶态合金）是通过对熔融合金快速冷淬获得了非晶结构，即金属玻璃。6
33．焊接：是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使被焊工件的材质（同种或异种）达到原子间结合，从而形成永久连接的工艺过程。本质是在两个被焊金属件在母材与焊缝交界处形成了共同的晶粒。
734．熔化焊：将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝。7
35．压焊：焊接温度低于母材和填充金属的熔化温度，加压以进行原子相互扩散。7
36．钎焊：将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，使钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散。7
37．焊缝熔合比：熔化焊时，焊缝金属是由局部熔化的母材和填充金属所组成，其中熔化的母材所占的比例称为熔合比。7
38．焊接温度场：即焊件上各点瞬时温度分布。7
39．熔渣是指熔炼金属的过程中，固体石灰石、硅砂等炉料在高温炉中熔化所生成的低熔点复杂化合物；或焊接过程中，药皮、焊剂在电弧高温下熔化而生成的低熔点化合物。8
40．先期脱氧是指含有脱氧剂的药皮被加热时发生的脱氧反应，8
41．沉淀脱氧是溶解在金属液中的脱氧剂将金属还原，脱氧产物上浮至渣中，8
42．扩散脱氧在熔渣和金属液界面上进行，即通过改变渣—液金属氧化物的分配系数来脱金属液中的氧。8
43. 内应力：不受外力作用，平衡于物体内部的应力称为内应力。9
44. 热应力：工件各部分在同一时间受热温度或冷却速度不一致，热胀冷缩量不同，因而彼此制约，不能自由伸缩，这样引起的内应力就是热应力。9
45. 相变应力：不同晶体结构的比容不同。
具有固态相变的金属，若各部分发生相变的时间不同或程度不同，因有不同的体积涨缩，但各部分相互牵制，不能自由伸缩，这样引起的内应力就是相变应力。9
46. 机械应力：工件受热作用或相变时受到外界阻碍而不能自由伸缩，所引起的应力称为机械应力。9
47.残余变形：当工件在某一温度所承受的总应力超过该温度下工件材料的屈服强度，工件就会发生塑性变形，至室温仍存留的变形称为残余变形。9
48.机械矫正就是施加机械力使工件产生反向变形而抵消原先的变形。9
49.火焰矫正就是用火焰局部加热焊件，使之冷却收缩所产生的变形与原先变形抵消。9
50.综合矫正就是几种方法并用以矫正原先变形。9
51. 热裂纹：铸件或焊件在高温阶段（固相线附近）产生的裂纹称为热裂纹。9
52. 液化裂纹：焊件近缝区金属是从低温被加热到高温的，熔合区受热温度达到局部熔化，晶间也出现液膜，其强度也比固相低，当受应力时也最容易使液膜沿晶界开裂。
因为此液膜不是从高温凝固留下的，而是从低温加热至高温所产生的，故称为液化裂纹。9
53. 冷裂纹指的是在室温附近（再结晶温度以下）出现的裂纹。9
54. 偏析：铸件凝固后从微观晶粒内部到宏观各部位化学成分的不均匀现象称为偏析。9
55. 微观偏析指的是晶粒尺寸的微小范围成分不均匀。9
56. 宏观偏析指的是较大尺寸范围的成分不均匀，又称区域偏析。9
57. 晶界偏析：当两个晶粒并排生长，晶界平行于生长方向，由于表面张力的影响，在晶界与熔液交界的地方会出现凹槽，此处利于溶质原子富集，凝固后就形成了晶界偏析。9
58. 区域偏析：焊接熔池凝固时，固—液界面向前推进，柱状晶体对向长大，会把溶质或杂质赶向中心，导致焊缝中心的杂质浓度较高，凝固后焊缝中心线附近出现区域偏析。9
59. 胞状偏析：当成分过冷较小时，晶体呈胞状方式生长。
胞状结构由一系列平行的棒状晶体组成，沿凝固方向长大。由于凝固过程中溶质再分配，当合金的分配系数k<1时，在胞壁处将出现溶质富集；如果k>1，则胞壁处溶质贫化。这就是胞状偏析。
960. 树枝晶内偏析：对有一定结晶温度范围的合金，如冷却速度较快，凝固时溶质扩散难以充分进行，实际上进行不平衡结晶，同一晶粒先结晶的主干部分含高熔点组元较多，后结晶的分枝含低熔点组元叫多，先、后结晶部分存在浓度差别，这就是树枝晶内偏析。
961. 超塑性成形/扩散连接：是一种利用材料的超塑性，采用吹涨或模锻法将超塑性成形与扩散连接结合在一起，形成高精度大型零件的近无加工余量方法。10
62. 超塑性：指材料在一定的内部条件和外部条件下呈现出异常低的流动能力，异常高的流变性能现象。10
63. 超塑性扩散连接：利用材料在特定的微观组织，温度及拉伸量下合金的伸长率超过100%-1000%，同时在同等条件下把温度控制在合金的熔点以下进行焊接，在足够的热量和压力之下，使两块金属的接触面上原子和分子相互扩散，从而连成一个整体。
扩散连接在真空中或惰性气体中进行。10
64. 相变超塑性焊接：将两块金属材料接触，利用相变超塑性的原理，施加很小的负荷和加热冷却循环即可使接触面完全粘合，得到牢固的焊接。10.
华科2023年《材料成形原理》真题回忆
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