材料成形原理吴树森答案

好。

答： （1）纯金属的枝晶间距决定于界面处结晶潜热的散失条件，而一

般单相合金与潜热的扩散和溶质元素在枝晶间的行为有关。

（2）枝晶间距越小，材质的质量越高（因为消除枝晶偏析越

容易）。

答： （1）在普通工业条件下，从热力学考虑，当非共晶成分的合金较

快地冷却到两条液相线地延长线所包围的影线区域时，液相内两相打到饱和，两相具备了同时析出的条件，但一般总是某一相先析出，然后再在其表面析出另一个相，于是便开始了两相竞相析出的共晶凝固过程，最后获得100％的共晶组织。

（2）伪共晶组织如（1）所述，有较高的机械性能；而单相

合金固相无扩散，液相混合均匀凝固产生的共晶组织为离异共晶，即：合金冷却到共晶温度时，仍有少量的液相存在，此时的液相成分接近于共晶成分，这部分剩余的液体将会发生共晶转变，形成共晶组织，但是，由于此时的先共晶相α数量很多，共晶组织中的α相可能依附于先共晶相上长大，形成离异共晶，即β相单独存在于晶界处，给合金的性能带来不良影响。

答： 小面－非小平面生长最大的特点是：有强烈的方向性。变质处理

改变了小平面的形态，使得晶体生长方式发生改变。

答： S、O等活性元素吸附在旋转孪晶台阶处，显著降低了石墨棱面

（1010）与合金液面间的界面张力，使得（1010）方向的生长速度大于（0001）方向，石墨最终长成片状。

Mg是反石墨化元素，在它的作用下，石墨最终长成球状。

答： 当强化相表面与合金液表面相互浸润时，其本身就可以作为异质形核的核心，按异质形核的规律进行结晶，使组织得到细化。当强化相与合金液不浸润时，强化相被排斥于枝晶间或界面上，严重影响着复合材料的性能。

答： 并不是任何一种共晶合金都能制取自生复合材料，因为制取自

生复合材料必须有高强度、高弹性相作为承载相，而基体应有良好的韧性以保证载体的传递。因此共晶系应具备以下要求：

⑴共晶系中一相应为高强相。

⑵基体应具有较高的断裂韧度，一般以固溶体为宜。 ⑶在单相凝固时能够获得定向排列的规则组织。

答： 铸件的典型凝固组织为：表面细等轴晶区、中间柱状晶区、内

部等轴晶区。

表面细等轴晶的形成机理：非均质形核和大量游离晶粒提供

了表面细等轴晶区的晶核，型壁附近产生较大过冷而大量生核，这些晶核迅速长大并且互相接触，从而形成无方向性的表面细等轴晶区。

中间柱状晶的形成机理：柱状晶主要从表面细等轴晶区形成

并发展而来，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的作用下，便转而以枝晶状延伸生长。由于择优生长，在逐渐淘汰掉取向不利的晶体过程中发展成柱状晶组织。

内部等轴晶的形成是由于剩余熔体内部晶核自由生长的结

果。

答： 常用生核剂有以下几类：

1、 直接作为外加晶核的生核剂。

2、 通过与液态金属中的某元素形成较高熔点的稳定化合物。 3、 通过在液相中造成很大的微区富集而造成结晶相通过非均质形核而提前弥散析出的生核剂。

4、通过在液相中造成很大的微区富集而造成结晶相通过非均

质形核而提前弥散析出的生核剂。含强成份过冷的生核剂 作用条件和机理：

1类：这种生核剂通常是与欲细化相具有界面共格对应的高熔

点物质或同类金属、非金属碎粒，他们与欲细化相间具有较小的界面能，润湿角小，直接作为衬底促进自发形核。

2类：生核剂中的元素能与液态金属中的某元素形成较高熔点

的稳定化合物，这些化合物与欲细化相间界面共格关系和较小的界面能，而促进非均质形核。

3类: 如分类时所述。

4类：强成分过冷生核剂通过增加生核率和晶粒数量，降低

生长速度而使组织细化。

答： 影响铸件宏观凝固组织的因素：液态金属的成分、铸型的性质、

浇注条件、冷却条件。

获得细等轴晶的常用方法：

1、 向熔体中加入强生核剂。

控制浇注条件：（1）采用较低的浇注温度；（2）采用合适的

3、 铸型性质和铸件结构：（1）采用金属型铸造；

（2）减小液态金属与铸型表面的润湿角； （3）提高铸型表面粗糙度。