1、液相只有有限扩散条件下的成分过冷。
对上式求导，令x=1的，dTI（x）/dx=-mc。
（1-k。
）R/DIk。
带入有GI/R<-mC。
（1-k。
）/k。
DI；2、液相部分混合条件下的成分过冷GI/R<-m平均CI/DI（k。
/1-k。
+e-R/DI的儿它）。
14、P53
15、论述成分过冷对单相合金结晶的影响、
答；成分过冷对一般单项合金结晶过程与热过冷对纯金属影响本质相同，但由于同时存在着传质过程的制约，再无成分过冷的状态下，界面一平整界面生长，但随着成分过冷的出现和增大，界面前方一次以胞状晶、柱状晶、等轴晶形式进行。
16、阐述内生生长与外生生长的概念以及联系答；概念：
就合金的宏观结晶状态而言，平面生长，胞状生长和柱状枝晶生长皆属于一种晶体自型壁形核，然后由外向内单向延伸生长，称为外生生长，等轴枝晶在熔体内部自由生长的方式称内生生长。
联系；成分过冷区的进一步加大，促使了外生生长向内生生长的转变。
仃、细化枝晶与提高铸件质量之间有何联系。
答：
枝晶间距是相邻同次分支之间的垂直距离，它是树枝枝晶组织细化程度表现，枝晶间距越小，组织就越细密，分布于期间的元素偏析范围也就越小，故铸件越容易通过通过热处理而均匀化，因而也就越利于铸件的质量提高。
第三章
1、典型铸件的宏观组织包括哪几部分？
它们的形成机理如何？
答：
典型的铸件宏观组织包含表面细晶粒去区、柱状晶区、内部等轴晶区、等三个不同形态的晶区。
表面细晶粒区形成机理：
非均质形核和大游离的晶核提供了表面细晶粒区的晶核，型壁附近产生较大的过冷而大量生核，这些晶核相互接触并迅速长大，形成的无方向性的表面细等轴晶区。
柱状晶区形成的机理：
柱状晶区开始于稳定的凝固壳层的形成，结束于内部等轴晶区的形成，而稳定的凝固壳一旦形成处于凝固壳前言的晶粒在平行于热流方向下择优生长，逐渐淘汰不利于晶体晶体过程发展的柱状晶粒。
内部等轴晶的形成机理：
由于剩余熔体内部晶核自由生长的结果。
2、产生晶粒游离的途径有哪些？
在实际应用中，如何采取工艺措施来强化晶粒游离的作用？
答：
1、液态金属的流动作用2、直接来自过冷熔体中的非均质形核所引起的晶粒游离3、型壁晶粒脱落所引起的晶粒游离4、枝晶熔断和增殖所引起的晶粒游离5、液面晶粒沉积所引起的晶粒游离。
措施：
一、合理的控制热学条件1、低温浇筑和采用合理的浇筑工艺。
2、合理的控制冷却条件（小的温度梯度，高的冷却速度）二、
孕育处理1、孕育剂作用机理的
合理选择a、强化形核作用b、强化成分过冷元素孕育剂2、合理确定孕育工艺三、动态晶粒的细化1、机械震动2、超声波3、搅拌4、流变铸造。
3、解释枝晶缩颈现象产生的原因及对晶粒游离作用的影响？
答：
原因：
晶粒生长过程中界面前沿液态凝固点降低，从而使其实际过冷度减小，生长速度减慢，又由于晶体根部紧靠壁型，富集的溶质不易排出，生长受到抑制，远离根部其它部位面临较大的过冷度，生长速度要快的多，从而产生缩颈现象。
影响：
生成的头大根小的晶粒，在流液的机械冲刷和温度波动下，熔点低而又脆弱的缩颈极易断开形成游离的晶粒。
4、等轴晶组织有何特点？
在应用中，可以从哪些方面来获得及细化完全等轴晶组织？
答：
特点：
等轴晶区的晶界面积大，杂质和缺陷分布比较松散，成各项同性，故性能均匀且稳定，缺点是枝晶比较发达，显微缩松较多，凝固后组织不够致密。
方法：
1、让熔体中加入强生核剂一孕育处理2、控制浇筑条件，采用较低的浇筑温度和合理的浇筑工艺。
3、采用金属型铸造，提高铸型的激冷能力。
4、增大液态金属与铸型表面的润湿角，提高铸型表面的粗糙度。
5、采用物理的方法动态结晶细化晶粒。
5、P666、P697、P698P73
第四章
1、何为偏析现象？
它对铸件质量有何影响？
答；合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀的
现象称为偏析。
偏析会对铸件的力学性能，切削性能、耐腐蚀性能等产生不同程度的影响，偏析也有有力的方面，比如可利用它来净化和提纯金属。
2、微观偏析有哪些表现形式？
并解释其形成机
理及消除措施？
答：
微观偏析安其形式分为胞状偏析、枝晶偏析、晶界偏析。
枝晶偏析：
合金以枝晶形式生长，先结晶的枝干与后续生长的分支也同样存在着成分差异，称为枝晶偏析。
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所组成，沿凝固方向长大，呈六方断面，由于凝固过程中的溶质再分配，当合金的平衡分配系数小于1则在胞壁处将富集溶质会贫化，这种化学成分不均匀性称为胞状偏析。
晶界偏析：
第一种两晶粒并排生长，晶界平行于生长方向，由于表面张力平衡条件的要求，在晶界与液相线交界的地方，会出现一个凹槽，此处有利于溶质原子的富集，凝固后就形成了晶界偏析。
第二种两个晶粒彼此面对面生长，在固液界面，溶质被排出，此外，其他低熔点的物质也会被排出在固液界面，当界面彼此相遇时，在它们之间富集大量溶质，从而造成晶界偏析。
3、举例说明常见的宏观偏析及其形成机理，进一步说明在生产过程中如何采取措施防止？
答：
宏观偏析：
正常偏析、逆偏析V形偏析和逆V行偏析，带状偏析，密度偏析。
正常偏析：
由于溶质再分配，当合金的溶质分配系数小于1,凝固界面将有一部分溶质被排出。
随温度的降低，溶质浓度将逐渐增加，后结晶的固相溶质浓度高于先结晶的。
否则相反.逆偏析：
铸件凝固后，常常出现和正偏析相反的溶质分布情况，当溶质分配系数小于1时，表面或底部含溶质多，而中心部分，或上部分含溶质少。
带状偏析;当固液界面过冷度降低，固液界面推进受到溶质偏析阻碍时，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。
密度偏析：
也称重力偏析，液体与固体共存或者互相混合的液相之间存在着密度差时产生的化学成分不均匀现象，多形成于金属凝固前，或刚刚开始凝固。
防止措施：
逆偏析：
采取细化晶粒，减小合金液的含气量。
带状偏析：
减少溶质的含量，采取孕育细化晶粒，加强固液界面前的对流和搅拌。
密度偏析：
增加铸件的冷却速度，使初生相来不及上下浮动。
加入第三种合金，尽量降低合金的浇筑温度和浇注速度。
4、P845、简述析出性气孔的特征，形
成机理及主要防止措施？
答：
析出性气孔在铸件断面上大面积分布，靠近冒口、热节等温较高的区域，其分布较密集，形状呈团球形，裂纹多角形，断续裂纹状或混合形。
机理：
1、凝固时溶质再分配导致气孔形成。
结晶前沿特别是枝晶内部液相的气体浓度聚集区将超过它的饱和浓度，被枝晶封闭在液相内，其气体的过饱和度更大，有更大的析出压力，而液相界面处气体的浓度过高，此处有其他溶质偏析，易产生金属夹杂物，所以液固界面容易析出气泡，保留下来的气泡就形成气孔。
2、侵入性气孔形成：
将金属浇入砂型中，由于各种原因会产生大量的气体，气体的体积随温度的升高二增大，当满足一定条件，气泡就能在凝固初期侵入金属液成为气泡，气泡上浮时就形成气孔。
措施:
1、减少金属液的吸气量2、对金属液进行除气处理3、阻止金属液中气体的析出4、型（芯）砂处理，减少其发气量。
6、说明反应性气孔的形成过程及特征？
答：
1、金属-铸型间反应性气孔。
氢气说：
金属浇入铸型后，由于金属液-铸型界面处气体含氢量高，是金属液表面氢气浓度增大，凝固过程中，液固表面前沿易形成过饱和气体浓度很高的气体析出压力，金属液中的氧化物，杂质等，能称为载体，表面层气泡一旦形成后，液相中氢气等气体都向气泡扩散，随着金属结晶沿枝晶间长大，形成皮下气孔。
氮气说；铸型或型芯采用各种含氮树脂作为粘结剂，分解时造成界面处气相氮气浓度增加。
提高树脂及乌洛托品含量，也会导致含氮量增大，就产生了皮下气孔。
CO说:
CO气泡可以依附在晶体中的非金属夹杂物形成，这时氮气氢气均可扩散到气泡，气泡沿枝晶方向生长，形成皮下气泡。
2、金属液内反应性气孔。
渣气孔液态金属与熔渣相互作用产生的气孔。
CO气孔依附在FeO熔渣上就形成了气孔。
金属夜中元素间反应性气孔，碳氧化反应气孔，钢液脱氧不全或铁液严重氧化，溶解的氧若与铁液中的碳相遇，将产生CO气泡而沸腾，CO气泡上浮，吸收氢气氧气，长大，凝固时来不及排出，形成气孔。
水蒸气反应性气孔：
金属液中溶解的［O］和【H】，如果遇见就会产生水气泡，来不及析出，就产生气泡。
碳氢反应气孔：
铸件最后凝固的部位液相中偏析，含有较高的【H】和【C】凝固中产生CH4形成局部气孔。
7、简述夹杂物的来源及其分类？
答：
1、原材料本身。
2、金属熔炼时，脱氧、脱硫孕育、球化等处理，产生大量MnO2、SiO2、Ai2O3等夹杂物。
3、液态金属与炉衬、浇包的耐火材料及熔渣接触时，会发生相互作用，产生大量MnO2、A12O3等夹杂物。
4、在精炼后转包及浇注过程中，因金属液表面与空气接触，会形成一层氧化膜，会被卷入金属中，形成二次氧化夹杂物。
5、金属在凝固过程中，进行各种物
理化学反应，生成夹杂物。
分类：
按来源分类：
内在夹杂物和外来夹杂物。
按夹杂物化学成分：
氧化物，硫化物，硅酸盐。
按夹杂物其形成时间：
初生和二次氧化夹杂物以及偏析夹杂物。
8、P899、P9010、P92-94
11、P95
12、分析缩孔形成的过程，说明缩孔与缩松的形成条件及形成原因的异同点？
答：
过程：
纯金属共晶成分合金和窄结晶温度范围的合金，在一般的铸造条件下，按由表及里的逐层凝固方式凝固，由于其凝固前沿直接与液态金属接触，当液体金属凝固成固体而发生体积收缩时，可以不断得到液体的补充在铸件最后凝固的地方产生缩孔。
异同点；形成缩松跟缩孔的原理是相同的，即金属的液态收缩和凝固收缩之和大于固态收缩。
形成条件不同；：
产生缩孔的条件是铸件由表及里逐层凝固，形成缩松是金属结晶范围较宽，倾向于体积凝固和同时凝固的方式。
13、P9714、P99
名词解释
1、液态金属成型技术是将融融的金属或合金在重力场或其他外力场的作用下注入铸型型腔中，待其凝固后获得与型腔形状相似逐渐的一种方法，这种成型方法叫做铸造。
2、液态成型（铸造）是将融化成型的液态金属浇入住铸型后一次制成所需形状和性能的零件
3、金属塑性成形又称塑性加工，是利用金属的塑形，通过外力获得所需形状，尺寸与内部性能制品的一种加工方法。
4、表面张力：
是表面上存在的一个平行于表面
且各个方向大小相等的力。
5、表面自由能；是产生新的单位面积表面时自由能的增量。
6、液
态金属充填铸型的能力：
液态金属充满铸型型
腔，获得完整、轮廓清晰的铸件的能力。
7、流
动性；液态金属本身的流动性。
与金属的成分、温度、杂质含量、铸件结构有关。
8强迫对流：
在凝固过程中可以外在激励使液相产生的流动
9、液态金属结晶：
液态金属转变成晶体的过程称为液态金属结晶或金属一次结晶。
10、相变驱动力：
只有当TGs时，结晶才可能自发进行，此时液固两自由能只差称为相变驱动力。
11、过冷度：
t=t-t0称之为过冷度
12:
、热力学能障：
由界面原子所产生，能直接
影响体系自由能的大小。
13、动力学能障：
由原子穿越界面的过程中所引起的，其大小与相变驱动力无关，而决定于界面的结构和性质，前者对形核有影响，后者则在晶体生长过程中起关键作用。
14、均质形核：
是
在没有任何外来界面的均匀熔体中的形核过程。
也成自发形核。
15、非均质形核：
指在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界面的衬底进行形核的过程，也称非自发形核，异质形核G非=G均f（o）,当0<0<180时，016、晶体生长驱动力：
固液界面处，固液两项体积自由能之差。
晶体生长主要受界面生长动力学过程，传热过程，传质过程三方面的影响
17、原子角度看微观姑爷界面的结构可分为两大类粗糙界面（非小面界面卜平整界面（小面界面）
18、溶质在分配：
从形核开始到结晶结束，整个过程中，固液两项内部进行着溶质元素的重新分布的过程。
19平衡结晶：
对于结晶过程中，固液相都能通过充分传质而使成分完全均匀并达到平衡相图
所对应的温度的平衡成分。
20、铸件的结晶组织，仅宏观状态而言，指的是铸态晶粒的状态、大小、取向喝和分布等情况。
21、游离晶：
铸件结晶过程中，由于各种因素的影响，除直接借助于独立生核以外，还会通过其他方式在熔体内形成大量处于游离状态的自由小晶体，即游离晶。
22、晶体的择优生长：
各个枝晶主干方向不同，
主干于热流方向相同的枝晶生长更为迅速，他们优先生长并抑制其他方向枝晶生长，这个互相竞争淘汰的晶体生长过程称为晶体的择优生长。
23、通过强化非均质生核和促进晶粒游离以抑制凝固过程中柱状晶区的形成和发展，就能获得等轴晶区。
24、孕育处理;是向液态金属中，添加少量物质以达到细化晶粒，改善组织之目的的一种方法。
25、流变铸造：
又称半固态铸造。
是在凝固初期利用搅拌使金属液称为半固态的浆料，并进行挤压成型。
26、定向凝固：
又称定向结晶，是使金属或合金在熔体中定向生长晶体的一种工艺方法。
27、快速凝固：
液态金属在凝固过程中，由液相到固相的相变过程进行的非常迅速，从而获得传统铸件的铸锭无法获得的成分、相结构和显微结构的过程。
28、偏析：
合金在凝固过程中发生成分不均匀的现象。
29、偏析按照其范围大小分为：
微观偏析和宏观偏析。
30、微观偏析：
由称短程偏析，是指小范围内化学成分不均均匀现象。
31、宏观偏析：
又称长程偏析或区域偏析，是指较大尺寸范围内的化学成分不均匀现象。
Cs>C。
正偏析否则为逆偏析。
Cs各部分的浓度C。
原始浓度。
按其表现形式分为：
正常偏析，逆偏析,密度偏析等。
32、晶内偏析：
晶内先结晶的部分溶质含量低，后结晶部分溶质含量高。
这种成分的不均匀性就称为晶内偏析。
33、枝晶偏析：
合金以枝晶形式生长，先结晶的枝干与后续生长的分支也同样存在着成分差异，称为枝晶偏析。
34、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所组成，沿凝固方向长大，呈六方断面，由于凝固过程中的溶质再分配，当合金的平衡分配系数小于1则在胞壁处将富集溶质会贫化，这种化学成分不均匀性称为胞状偏析。
35、晶界偏析：
两个晶粒彼此面对面生长，在固液界面，溶质被排出，此外，其他低熔点的物质也会被排出在固液界面，当界面彼此相遇时，在它们之间富集大量溶质，从而造成晶界偏析。
36、气体元素在金属中可以以固溶体，化合物及气态三种形式存在。
37、气孔分为析出性气孔、反应性气孔两类。
38、析出性气孔：
金属液在凝固或冷却过程中，因气体溶解度下降，析出来的气体来不及从液面排出而产生的气孔。
39、反应性气孔：
金属液和铸型之间或在金属液内部发生化学反应所产生的气孔。
40、收缩：
把铸件在液态、凝固态和固态冷却工程中发生的体积减小现象称为收缩。
41、体收缩：
金属从液态到常温的体积改变量。
线收缩：
金属在固态时从高温到常温的线尺寸该变量。
42、液态收缩：
具有一定成分的铸造合金从浇注
温度冷却到液相线发生的体收缩。
42、凝固收
缩：
金属从液相线温度到固相线温度间产生的体收缩。
43、固态收缩：
金属在固相线一下发生的体收缩。
43、缩孔：
铸造合金在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩的产生，往往在铸件最后凝固的部分出现空洞，称为缩孔，把尺寸较大而且集中的空洞称为集中缩孔，简称缩孔。
缩孔的形状不规则，表面不光滑，可以看到发达的树枝晶末梢。
尺寸细小的而且分散的空洞称为分散性缩孔，简称缩松。
缩松安其形态分为宏观缩松（简称缩松）和微观缩松（或显微缩松）。
第二章（第二本书）
2-3已知受力物体内一点应力张量为：
505080
j50075MPa,求外法线方向余弦为l=m=j，
807530
n=；的斜截面上的全应力、主应力和剪应力。
S=111.7
J仁20
J2=16025
J3=-806250
a3-20a2-16025a+806250=0方程具有三个
不相等的实根！
a1=-138.2,a2=99.6,a3=58.6
2-4在直角坐标系中，已知物体内某点的应力张量为
10
0
-10
0
172
0
a）j
0
10
0
MPa;b）j
172
0
0MPa；
-10
0
10
0
0
100
-10
-5
-10
c）j
-5
2
0
MPa
-10
0
6
1）画出该点的应力单元体;
2）求出该点的应力不变量，主应力和主方向、主剪应力、最大剪应力、八面体应力、等效应力、应力偏张量及球张量
解：
a）点的应力单元体如下图
T12=±10
100-10
0io0MPa该点的应力不变量:
-10010
MPa，J2=200MPa，J3=0MPa,主应力和主方向：
a1=20MPa，匸f；m=0;n=手；
a2=0MPa,l=今;m=0;n=彳；
a3=-10MPa,l=0;m=1;n=0
主剪应力T2=±15MPa;T3=±5MPa;
MPa
最大剪应力Tax=15MPa八面体应力a8=3.3MPa;T=12.47MPa。
等效应力—26.45MPa
应力偏张量及球张量
b）点的应力单元体如下图
j1=100MPa,J2=29584MPa,J3=-2958400MPa,主应力和主方向：
a1=172MPa，l=m=乎；n=O
a2=100MPa,l=m=0;n=1;
a3=-172MPa,l=m=子；n=O。
主剪应力t2=±36MPa;T3=±36MPa;
T2=±172MPa
最大剪应力Tax=172MPa
八面体应力a8=33.3MPa;£=148.14MPa。
等效应力-314.25MPa应力偏张量及球张量
100
0
100
3
172
3
0
0
172
100
0MPa
升级会员 