1、1. 液态金属的结构为“近程有序” “远程无序” ；液态金属的结构接近固态金属。2. 粘度的本质是原子间的结合力；影响液体金属粘度的主要因素是化学成分、温度和夹杂物；难溶化合物的液体粘度较高，而熔点低的共晶成分合金的粘度低；液体金属的粘度随温度的升高而降低；夹杂物越多对粘度的影响越大。3. 一小部分的液体单独在大气中出现时，力图保持球状形态，说明总有一个力的作用使其趋向球状，这个力称为表面张力。4. 表面张力实质是质点（分子、原子等）间作用力不平衡引起的。润湿角是衡量界面张力的标志。影响液态金属表面张力的因素主要有熔点、温度和溶质元素。熔点、沸点高则表面张力往往就大；表面张力随温度升高而降低。
2、5. 液态金属的表面张力和界面张力有何不同？表面张力和附加压力有何关系？答：液态金属的表面张力是界面张力的一个特例。表面张力对应于液气的交界面，而界面张力对应于固液、液气、固固、固气、液液、气气的交界面。表面张力 和界面张力 的关系如（1）2/r,因表面张力而长生的曲面为球面时，r 为球面的半径；（2） （1/r1+1/r2）,式中 r1、r2 分别为曲面的曲率半径。附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。6. 流变铸造：将通过机械搅拌或电磁搅拌等方法制备的半固态浆料移送到压铸机等成形设备中，然后压铸或挤压至金属模具中成形为零件。7. 液体金属本身的流动能力称为“流动性” ，是由液态金属的成
3、分、温度、杂质含量等决定的，而与外界因素无关。8. 液态合金的流动性和充型能力有何异同？答：液态金属的流动性和冲型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确定条件下的冲型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂质含量决定，与外界因素无关。而冲型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。9. 影响充型能力的因素：（1）金属性质方面的因素（2）铸型性质方面的因素（3）浇注条件方面的因素（4）铸件结构方面的因素。10. 提高液态金属的充型能力：（1）金属性质方面：改善合金成分；结晶潜热 L 要大；比热、密度、导热系大;粘度、表面张力大。 （2）铸型
4、性质方面：蓄热系数大；适当提高铸型温度；提高透气性。（3）浇注条件方面：提高浇注温度；提高浇注压力。 （4）铸件结构方面：在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度；降低结构复杂程度。11. 某飞机制造厂的一牌号 Al-Mg 合金（成分确定）机翼因铸造常出现“浇不足”缺陷而报废，如果你是该厂工程师，请问可采取哪些工艺措施来提高成品率？答：机翼铸造常出现“浇不足”缺陷可能是由金属液的充型能力不足造成的，可采取以下工艺提高成品率：（1）调整铸型性质。使用小蓄热系数的铸型来提高金属液的充型能力；采用预热铸型，减小金属与铸型的温差，提高金属液充型能力。 （2）改善浇注条件。提高浇注温度，加大充型压头，改善浇
5、注系统结构，提高金属液的充型能力。12. 液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。自然对流是由密度差和凝固收缩引起的流动。强迫对流是由液体受到各种方式的驱动力而产生的流动。13. 铸件的凝固方式：动态凝固曲线的水平距离很小或等于零时，这时铸件凝固区很小或根本没有，称这种凝固方式为层状凝固方式（凝固过程中容易补缩，组织致密，性能好） ；若水平距离很宽，凝固范围很大时，称为体积凝固（不易补缩，易产生缩松、夹杂、开裂等缺陷，铸件性能差） ；介于二者之间的称为中间凝固方式。14. 影响铸件凝固方式的因素：一是合金的化学成分；二是铸件断面上的温度梯度。15. 均质形核和异质形核的临界尺寸
6、相同，异质形核阻力小。对于外来固相的平面基底而言，促进异质形核的能力取决于结晶相与它之间的润湿角 的大小。16. 晶体宏观长大方式取决于界面前方液体中的温度分布，即温度梯度。在结晶界面前方存在两种温度梯度正温度梯度和负温度梯度。当温度梯度为正时，晶体以平面方式长大；当温度梯度为负时，晶体则以树枝晶方式生长。17. 什么样的界面才能成为异质结晶核心的基底？答：从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界面就可以成为异质形核的基底，否则就不行。但润湿角难于测定，可根据夹杂物的晶体结构来确定。当界面两侧夹杂和晶核的原子排列方式相似，原子间距离相近，或在一定范围内成比例，就可以实现界面共格相应。
7、安全共格或部分共格的界面就可以成为异质形核的基底，完全不共格的界面就不能成为异质形核的基底。18. 粗糙界面与光滑界面概念及其判据：固液界面固相一侧的点阵位置有一半左右被固相原子所占据，形成凸凹不平的界面结构，称为粗糙界面；固液界面固相一侧的点阵位置几乎全被固相原子所占据，只留下少数空位或台阶，称为光滑界面。根据 Jackson 因子 大小可以判断： 2 的物质，凝固时固-液界面为粗糙面， 5 的物质，凝固时界面为光滑面。19. 试分析固-液界面结构如何影响晶体生长方式：固 -液界面结构通过以下机理影响晶体生长方式： 粗糙面的界面结构,有许多位置可供原子着落，液相扩散来的原子很容易被接纳并与晶
8、体连接起来。由热力学因素可知生长过程中仍可维持粗糙面的界面结构。只要原子沉积供应不成问题，可以不断地进行“连续生长” 。对于光滑面，由于光滑界面在原子尺度界面是光滑的，单个原子与晶面的结合较弱，容易跑走，因此，只有依靠在界面上出现台阶，然后从液相扩散来的原子沉积在台阶边缘，依靠台阶向侧面生长（“侧面生长” ） 。 台阶形成的方式有三种机制：二维晶核机制，螺旋位错机制，孪晶面机制 。20. 溶质再分配：除纯金属外，单相合金的凝固过程一般是在一个固液两相共存的温度区间内完成的。在区间间内的任一点，共存两相都具有不同的成分，因此结晶过程必然导致界面处固液两相成分的分离；同时，由于界面处两相成分随温度
9、降低而变化，故晶体生长与传质过程必然相伴而生。这样，从形核开始到凝固结束，在整个结晶过程中固液两相内部将不断进行着溶质元素的重新分布过程，称为合金结晶过程中的溶质再分配。21. 成分过冷：金属凝固时，由固液界面前方溶质再分配引起的过冷称为成分过冷。其过冷度称为成分过冷度。22. 影响成分过冷的因素有哪些？哪些是属于可控制的工艺因素？成分过冷对晶体的生长方式有何影响？答：影响成分过冷的因素有 GL、 R、DL、m、k0、C0，可控制的工艺因素为 GL 和 R。过冷对晶体的生长方式的影响：当稍有成分过冷时为胞状生长，随着成分过冷的增大，晶体由胞状晶变为柱状晶、柱状树枝晶和自由树枝晶，无成分过冷时，
10、以平面方式或树枝晶方式生长。23. 影响枝晶间距的主要因素是什么？枝晶间距与材质的质量有何关系？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） 。24. 铸锭截面宏观组织的三种形态：（1）表面细晶粒区是紧靠铸型壁的激冷组织，也称激冷区，由无规则排列的细小等轴晶所组成（2）柱状晶区由垂直于型腔壁（沿热流方向）且彼此平行排列的柱状晶粒所组成（3）内部等轴晶区由各向同性的等轴晶组成。等轴晶的尺寸往往比表面细晶粒区的晶粒尺寸粗大。25. 影响铸件宏观凝固组织的因素有哪些，列
11、举获得细等轴晶的常用方法。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；（2）控制浇注条件：（a)采用较低的浇注温度；（b）采用合适的浇注工艺；(3)改进铸型性质和铸件结构：（a）采用金属型铸造；（b）减小液态金属与铸型表面的润湿角；（c）提高铸型表面粗糙度。26. 何谓“孕育衰退” ，如何防止？答：孕育衰退：大多数孕育剂有效性均与其在液态金属中的存在时间有关，即存在着随着时间的延长，孕育效果减弱甚至消失。解决办法：在保证孕育剂均匀溶解的前提下，应采用较低的孕育处理温度。27. 试分析缩松、缩孔形成条件及形成
12、原因的异同点。答：形成缩松、缩孔的基本原因是相同的，即金属的液态收缩和凝固收缩之和大于固体收缩。形成缩松的条件是金属的结晶温度范围较宽，倾向于体积凝固或同时凝固方式、断面厚度均匀的铸件；形成的条件不同，即形成缩孔的条件是逐渐由表及里逐层凝固。28. 影响缩孔与缩松大小的因素：（1）金属的性质（2）铸型条件：铸型的激冷能力越大，缩孔及缩松容积就越小（3）浇注条件：浇注温度越高，液态收缩越大，易产生缩孔（4）铸件尺寸：壁厚越大，表面层凝固后内部金属液温度越高，同上（5）补缩压力：凝固过程中增加补缩压力可减小缩松而增加缩孔的容积。29. 防止铸件产生缩孔的途径：缩孔和缩松可以通过凝固工艺原则的选择即
13、顺序凝固还是同时凝固加以控制。30. 铸件典型宏观组织是由表面细等轴晶区、中间柱状晶区、内部等轴晶区构成。形成机理：（1）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相互接触，从而形成无方向性的表面细等轴晶区（2）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作用下便转而以枝晶状延伸生长，在逐渐淘汰掉取向不利的晶体过程中发展成柱状晶组织（3）是由于剩余熔体内部晶核自由生长的结果。31. 快速凝固是指采用急冷或大过冷技术获得很高的凝固前沿推进速度的一种凝固过程，通常其界面推进
14、速度大于 10mm/s。方法：（1）模冷技术（2）雾化技术（3）表面熔化与沉积技术。32. 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。方法：（1）发热剂法（2）功率降低法（3）快速凝固法（4）液态金属冷却法。33. 焊接熔池有何特征？焊接熔池凝固结晶有何特点。答：焊接熔池的特征：（1）熔池体积小；（2）熔池液态金属处于过热状态；（3）熔池金属处于运动状态；焊接熔池凝固结晶特点：（1）联生结晶，或外沿生长（2）择优生长，柱状晶弯曲地指向焊缝中心。 （3）凝固线速度，焊接熔池的实际凝固过程并不是连续的，凝固线速度变化不是十分有规律。34. 如何控制焊缝金属的组织和性能
15、？答：控制焊缝金属组织和性能的措施有：(1)焊缝合金化和变质处理。采取固溶强化、细晶强化、弥散强化、相变强化等措施保证焊缝金属焊态强度与韧性。加入少量钛、硼、锆、稀土元素等变质处理，可以细化焊缝组织，提高韧性。(2)工艺措施：调整焊接方法例如振动结晶、焊后热处理等措施提高焊缝性能。35. 传统上焊接方法分为三大类：熔焊、压焊、钎焊。熔焊是通过局部加热使连接处达到熔化状态，然后冷却结晶形成共同晶粒。36. 在焊接进行过程中，焊缝周围未熔化的母材在加热和冷却过程中，发生了显微组织和力学性能变化的区域称为热影响区（HAZ） 。焊接接头主要由焊缝、热影响区和母材组成。37. 易淬火钢 HAZ 分布：其
16、 HAZ 组织变化及分布与母材焊前的热处理状态有关（1）焊前为正火或退火状态：HAZ 主要由完全淬火区和不完全淬火区组成（2）焊前为调质态：HAZ 可分为完全淬火区、不完全淬火区和回火区。38. 不易淬火钢 HAZ 分布：按最高温度范围及组织变化可以将 HAZ 分为四个区：（ 1）溶合区（2）过热区（3）相变重结晶区（正火区） （4）不完全重结晶区。39. 金属在焊接时气相中的气体的主要来源是什么？气相的成分如何？答：金属在焊接时，除了直接进入焊接区内的气体外，焊接区内的气体主要是通过以下物理化学反应而产生：1）有机物的分解和燃烧；2）碳酸盐和高价氧化物的分解； 3）材料的蒸发。焊接区内的气体
17、是由 CO、 CO2 、H2O、 O2 、H2 、N2 、金属和熔渣的蒸汽以及它们分解或电离的产物所组成的混合物。40. 内应力是在没有外力的条件下，平衡于物体内部的应力。内应力按其产生的原因可分为三种，热应力、相变应力和机械阻碍应力。41. 焊接裂纹的分类：热裂纹、消除应力裂纹、冷裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹。42. 金属在凝固的末期，在固相线 Ts 附近，因结晶残存液膜所造成的热裂纹被称为凝固裂纹，这类裂纹易在焊缝中心形成。43. 在焊接时近缝区由于过热，晶间也可能出现液化的现象，因而也会出现由于晶间液膜分离而导致开裂的现象，这种热裂纹被称为液化裂纹。44. 冷裂纹：焊件在室温附近出现的裂
18、纹被称为冷裂纹。冷裂纹分为延迟裂纹、淬硬脆化裂纹和低塑性脆化裂纹。冷裂纹最易出现在有一定淬硬倾向的金属中，如中碳钢、高碳钢和高强度钢。最易出现在焊道下、焊根、焊趾部位。典型的冷裂纹分布形态常见的有以下三种：焊趾裂纹、焊道下裂纹、焊根裂纹。45. 析出型气孔：是因气体在液、固态金属中的溶解度差造成过饱和状态的气体析出所形成的气孔。反应型气孔：熔池中由于冶金反应产生不溶于液态金属的CO、H2O 而生成的气孔。46. 超塑成形/扩散连接：是一种利用材料的超塑性，采用吹胀或模锻法将超塑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。47. 摩擦焊是在外力作用下利用焊件接触面之间的相对摩擦运动和塑性流动所产生的热量，使接触面及其近区金属达到粘塑性状态并产生适当的宏观塑性变形，通过两侧材料间的相互扩散和动态再结晶而完成焊接的一种压焊方法。
