【正文】 總分 總分人 分?jǐn)?shù) 一、填空題（每空1分，共 30 分）得分 評卷人 液態(tài)金屬或合金中一般存在 起伏、起伏和 起伏，其中在一定過冷度下，臨界核心由 起伏提供，臨界生核功由 起伏提供。②證明在相同過冷度下均質(zhì)性核時，球形晶核較之立方晶核更易形成。(x)17． 塑性變形時，變形材料的實際溫度是變形溫度。(√)9．兩邊是塑性區(qū)的速度間斷線在速端圖中為兩條光滑曲線，并且兩曲線的距離即為速度間斷線的間斷值。20． 沖裁件的切斷面由 圓角帶、光亮帶、斷裂帶 三個部分組成。．塑性變形時，由于外力所作的功轉(zhuǎn)化為熱能，從而使物體的溫度升高的現(xiàn)象稱為 溫度效應(yīng)。（或合金）鑄態(tài)組織的主要方法，兩者的主要區(qū)別在于孕育主要影響 生核過程，而變質(zhì)則主要改變 晶體生長方式。（5）重力偏析：由于重力的作用而出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，常產(chǎn)生于金屬凝固前和剛剛開始凝固之際。加壓補縮法是防止產(chǎn)生顯微縮松的有效方法。影響鑄件宏觀凝固組織的因素：液態(tài)金屬的成分、鑄型的性質(zhì)、澆注條件、冷卻條件。通過與液態(tài)金屬中的某元素形成較高熔點的穩(wěn)定化合物。1影響成分過冷的因素有哪些？它對材質(zhì)或成型產(chǎn)品（鑄件）的質(zhì)量有何影響？影響成分過冷范圍的因素有：成分過冷的條件 GLvDLk0DLk0v成分過冷的范圍為 △＝mLC0(1－k0)－GL，上式中，mL、C0、k0為不變量，所以影響成分過冷范圍的因素只有DL、GL和v。用Al1%Cu合金澆注一細(xì)長試樣，使其從左至右單向凝固，冷卻速度足以保持固液界面為平界面，當(dāng)固相無Cu擴散，液相中Cu充分混合時，求：①凝固10%時，固液界面的Cs﹡和Cl﹡。晶核生長的方式由固液界面前方的溫度剃度GL決定，當(dāng)GL0時，晶體生長以平面方式生長；如果GL用Chvorinov公式計算凝固時間時，誤差來源于哪幾個方面？半徑相同的圓柱和球體哪個誤差大？大鑄型和小鑄型哪個誤差大？金屬型和砂型哪個誤差大？用Chvorinov公式計算凝固時間時，誤差來源于鑄件的形狀、鑄件結(jié)構(gòu)、熱物理參數(shù)澆注條件等方面。②證明在相同過冷度下均質(zhì)形核時，球形晶核較立方形晶核更易形成。184。求產(chǎn)生績效粘砂的臨界壓力；欲使鋼液不粘入鑄型而產(chǎn)生機械粘砂，所允許的壓頭H值是多少？DP=2sR=2180。液態(tài)金屬的充型性能是一種基本性能。而實際合金的液態(tài)結(jié)構(gòu)是極其復(fù)雜的，其中包含各種化學(xué)成分的原子集團、游離原子、空穴、夾雜物及氣泡等，是一種“混濁”的液體。界面張力與兩個表面張力之間的關(guān)系為：σAB=σA+σB –wAB，其中σA、σB分別是A、B兩物體的表面張力，wAB為兩個單位面積界面向外做的功。（3）澆注條件方面：適當(dāng)提高澆注溫度；提高澆注壓力。180。1026(75004500)180。當(dāng)界面兩側(cè)夾雜和晶核的原子排列方式相似，原子間距離相近，或在一定范圍內(nèi)成比例，就可以實現(xiàn)界面共格相應(yīng)。=Const。1影響成分過冷的因素有哪些？哪些是屬于可控制的工藝因素？成分過冷對晶體的生長方式有何影響？晶體的生長方式只受成分過冷的影響么？影響成分過冷的因素有G、v、DL、m、k0、C0，可控制的工藝因素為DL。由于擇優(yōu)生長，在逐漸淘汰掉取向不利的晶體過程中發(fā)展成柱狀晶組織。3類: 如分類時所述。解決辦法：在保證孕育劑均勻溶解的前提下，應(yīng)采用較低的孕育處理溫度。宏觀偏析：（1）正常偏析：當(dāng)合金溶質(zhì)分配系數(shù)k1時相反。影響鑄件熱裂的因素：合金性質(zhì)、鑄型性質(zhì)、澆注條件、鑄型結(jié)構(gòu)(1)熱裂的防止措施：(2)改善鑄型和型芯的退讓性，減少鑄件收縮時的各種阻力（3）減小鑄件各部位溫差，建立同時凝固的冷卻條件（4）改善鑄件結(jié)構(gòu)的設(shè)計第二篇：材料成形原理經(jīng)典試題及答案《材料成形基礎(chǔ)》試卷（A）卷 考試時間：120 分鐘 考試方式：半開卷 學(xué)院 班級 姓名 學(xué)號 題　號 一 二 三 四 五 六 總分 得　分 閱卷人 一、填空題（，共20分），潤濕角?≥90176。9．鑄件凝固方式有 逐層凝固、體積凝固、中間凝固，其中 逐層 凝固方式容易產(chǎn)生集中性縮孔，一般采用 同時 凝固原則可以消除；體積 凝固方式易產(chǎn)生分散性縮松，采用 順序 凝固原則可以消除此缺陷。17．細(xì)晶超塑性時要求其組織 超細(xì)化、等軸化 和 穩(wěn)定化。(x)5．在非均質(zhì)生核中，外來固相凹面襯底的生核能力比凸面襯底弱。(x)14．平面應(yīng)力狀態(tài)的屈服軌跡上，在二、四象限內(nèi)的兩個相差最大的點是平面應(yīng)變。（4分）3．分析氫在形成冷裂紋中的作用，簡述氫致裂紋的特征和機理（6分）4． 簡述細(xì)晶超塑性的應(yīng)力狀態(tài)方程中m的物理意義。（6分）③求切應(yīng)力、八面體應(yīng)力。鑄造合金從澆注溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 、和 三個收縮階段。1材料在一定的條件下，其拉伸變形的延伸率超過１００％的現(xiàn)象叫。（）6．合金元素使鋼的塑性增加，變形拉力下降。（）。{提示：σ315σ2+60σ54=0可分解為：（σ9）（σ26σ+6）=0）}。鑄件中的成分偏析按范圍大小可分為 微觀偏析 和 宏觀偏析 兩大類。2材料經(jīng)過連續(xù)兩次拉伸變形，第一次的真實應(yīng)變?yōu)閑１＝，第二次的真實應(yīng)變?yōu)閑２＝，則總的真實應(yīng)變e＝　。（）。（√）。縮松產(chǎn)生的條件是：合金的結(jié)晶溫度范圍較寬，傾向于體積凝固。假設(shè)板厚為 t , 圓板坯為理想剛塑性材料，材料的真實應(yīng)力為S，不計接觸面上的摩擦 ,且忽略凹?？谔幍膹澢?yīng) , 試用主應(yīng)力法證明圖示瞬間的拉深力為：a)拉深示意圖 b)單元體 解：在工件的凸緣部分取一扇形基元體，如圖所示。9．鑄造金屬或合金從澆鑄溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 液態(tài)收縮、凝固收縮 和 固態(tài)收縮 三個收縮階段。Ａ、理想彈性材料；Ｂ、理想剛塑性材料；Ｃ、塑性材料；。（X）=。通過定向凝固，同時凝固，控制澆注條件，應(yīng)用冒口、補貼和冷鐵以及加壓補縮等措施可以減小或消除縮孔或縮松。而且應(yīng)力分布又是軸對稱的，均為零，因此都是主應(yīng)力。，數(shù)值越大，則金屬塑性越高。；阻礙或抑制；抵消或消除。解：（7分）(8分)(5分)(15分)解：（10分）彈性狀態(tài)（5分）(20分)圖示圓柱坯料在平行砧板間鐓粗，設(shè)砧板與坯料間的摩擦力為，試用主應(yīng)力法求鐓粗變形力P。8．對數(shù)應(yīng)變的特點是具有真實性、可靠性和　　　　可加性。16．應(yīng)力狀態(tài)中的　　壓　應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。Ａ、理想塑性材料；　?。隆⒗硐霃椥圆牧希弧　　。?、硬化材料；3．用近似平衡微分方程和近似塑性條件求解塑性成形問題的方法稱為　　　B。Ａ、纖維組織；　　　?。?、變形織構(gòu)；　　　　　　　?。谩⒘骶€；三、判斷題1．按密席斯屈服準(zhǔn)則所得到的最大摩擦系數(shù)μ=。（）9．合金鋼中的白點現(xiàn)象是由于夾雜引起的。（）17．在塑料變形時金屬材料塑性好，變形抗力就低，例如：不銹鋼（）四、名詞解釋1．上限法的基本原理是什么？答：按運動學(xué)許可速度場來確定變形載荷的近似解，這一變形載荷它總是大于真實載荷，即高估的近似值，故稱上限解。答：有限元法的基本思想是：(1)把變形體看成是有限數(shù)目單元體的集合，單元之間只在指定節(jié)點處鉸接，再無任何關(guān)連，通過這些節(jié)點傳遞單元之間的相互作用。（2）常用屈服準(zhǔn)則：密席斯屈服準(zhǔn)則與屈雷斯加屈服準(zhǔn)則。（4）生產(chǎn)效率高。按密席斯屈服準(zhǔn)則所寫的近似塑性條件為：聯(lián)解后得：當(dāng)時，最后得：（3）接觸表面上的單位流動壓力為：=544MP（4）總變形抗力:=1708T4．圖4所示的一平?jīng)_頭在外力作用下壓入兩邊為斜面的剛塑性體中，接觸表面上的摩擦力忽略不計，其接觸面上的單位壓力為q，自由表面AH、BE與X軸的夾角為，求：（1）證明接觸面上的單位應(yīng)力q=K（2++2）；（2）假定沖頭的寬度為2b，求單位厚度的變形抗力P；圖4解：（1）證明1）在AH邊界上有：故，屈服準(zhǔn)則：得：2）在AO邊界上：根據(jù)變形情況：按屈服準(zhǔn)則：沿族的一條滑移（OA1A2A3A4）為常數(shù)（2）單位厚度的變形抗力：5．圖5所示的一尖角為2j的沖頭在外力作用下插入具有相同角度的缺口的剛塑性體中，接觸表面上的摩擦力忽略不計，其接觸面上的單位壓力為p，自由表面ABC與X軸的夾角為d，求：（1）證明接觸面上的單位應(yīng)力p=2K（1+j+d）；（2）假定沖頭的寬度為2b，求變形抗力P。試畫出速端圖并用上限法求此條料的單位變形力p。分縱軋、橫軋、斜軋；用于生產(chǎn)型材、板材和管材。分開式模鍛和閉式模鍛。2）各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性。hcp系的多晶體金屬與單晶體比較，前者具有明顯的晶界阻滯效應(yīng)和極高的加工硬化率，而在立方晶系金屬中，多晶和單晶試樣的應(yīng)力—應(yīng)變曲線就沒有那么大的差別。這種不均勻性減小了，內(nèi)應(yīng)力的分布較均勻，因而金屬斷裂前能承受的塑性變形量就更大。？為什么說動態(tài)回復(fù)是熱塑性變形的主要軟化機制？ 動態(tài)回復(fù)是在熱塑性變形過程中發(fā)生的回復(fù)(自發(fā)地向自由能低的方向轉(zhuǎn)變的過程)。需要更大的變形量上面已經(jīng)提到了。P2731)①改善晶粒組織②鍛合內(nèi)部缺陷③破碎并改善碳化物和非金屬夾雜物在鋼中的分布④形成纖維組織⑤改善偏析 ？ 冷變形中的纖維組織：軋制變形時，原來等軸的晶粒沿延伸方向伸長。？什么是相變超塑性？ ①細(xì)晶超塑性它是在一定的恒溫下，在應(yīng)變速率和晶粒度都滿足要求的條件下所呈現(xiàn)的超塑性。由于各種試驗方法都是相對于其特定的受力狀態(tài)和變形條件的，由此所測定的塑性指標(biāo)(或成形性能指標(biāo))，僅具有相對的和比較的意義。1190℃，而若在如碳鋼在高溫時為奧氏體單相組織，故塑性好，而在而通過適當(dāng)?shù)腻懺旌螅瑫蛩榇执蟮闹鶢罹Я＋@得細(xì)晶組織，使得金屬的塑性提高。？ ①存在張量不變量②張量可以疊加和分解③張量可分對稱張量和非對稱張量④二階對稱張量存在三個主軸和三個主值 。=αyx對于各向同性材料，可以認(rèn)表示，其單位為？ 三個主應(yīng)變中絕對值最大的主應(yīng)變，反映了該工序變形的特征，稱為特征應(yīng)變。？它與相對線應(yīng)變有何關(guān)系？ 對數(shù)應(yīng)變能真實地反映變形的積累過程，所以也稱真實應(yīng)變，簡稱真應(yīng)變。常用的兩個屈服準(zhǔn)則是min帶數(shù)值最大、最小的主應(yīng)力；C與變形條件下的材料性質(zhì)有關(guān)而與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)的常數(shù)，它可通過單向均勻拉伸試驗求的。+()2Mises屈服準(zhǔn)則則考慮了中間應(yīng)力的影響，使用方便。0在滿足簡單加載的的條件下，這種積分才成立。其中應(yīng)力狀態(tài)主要反映力學(xué)的條件。可參看第三章第五節(jié)中全量理論的部分內(nèi)容。P與該瞬間試樣的橫截面積A之比來表示；6)拉伸塑性失穩(wěn)：拉伸過程中發(fā)生縮頸的現(xiàn)象 7)硬化材料:考慮在塑性變形過程中因形狀變化而會發(fā)生加工硬化的材料；8)理想彈塑性材料：在塑性變形時，需考慮塑性變形之前的彈性變形，而不考慮硬化的材料，也即材料進(jìn)入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力不在增加可連續(xù)產(chǎn)生塑性變形；9)理性剛塑性材料：在研究塑性變形時，既不考慮彈性變形，又不考慮變形過程中的加工硬化的材料；10)彈塑性硬化材料：在塑性變形時，既需要考慮塑性變形前的彈性變形，又要考慮加工硬化的材料；11)剛塑性硬化材料：在研究塑性變形時，不考慮塑性變形前的彈性變形，但需要考慮變形過程中的加工硬化的材料。Ⅲ兩個屈服準(zhǔn)則差別最大的情況:在屈服軌跡上連個屈服準(zhǔn)則對應(yīng)距離最遠(yuǎn)的點所對應(yīng)的情況，此時二者相差最大，也是六個點，四個平面應(yīng)力狀態(tài)(也可是平面應(yīng)變狀態(tài))，兩個純切應(yīng)力狀態(tài)，相差為=達(dá)到某一值時，該點就進(jìn)入塑性狀體。Mises屈服準(zhǔn)則，數(shù)學(xué)表達(dá)式分別為max對數(shù)應(yīng)變可以看做是由相對線應(yīng)變?nèi)?shù)得到的。+ε3應(yīng)變偏張量εijyx 1)位移：變形體內(nèi)任一點變形前后的直線距離稱為位移；2)位移分量：位移是一個矢量，在坐標(biāo)系中，一點的位移矢量在三個坐標(biāo)軸上的投影稱為改點的位移分量，一般用xz ③應(yīng)力張量不變量：已知一點的應(yīng)力狀態(tài) ④主應(yīng)力：在某一斜微分面上的全應(yīng)力S和正應(yīng)力ζ重合，而切應(yīng)力η=0，這種切應(yīng)力為在一般情況下，溫度由絕對零度上升到熔點時，可能出現(xiàn)幾個脆性區(qū)，包括低溫的、中溫的和高溫的脆性區(qū)。另外多相組織中的脆性相也會使其塑性大為降低。⑤氫：氫脆和白點。985℃)。②相變超塑性要求具有相變或同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。當(dāng)金屬中有夾雜或第二相是，則它們會沿變形方向拉成細(xì)帶狀(對塑性雜質(zhì)而言)或粉碎成鏈狀(對脆性雜質(zhì)而言)，這時在光學(xué)顯微鏡下會很難分辨出晶粒和雜質(zhì)。動態(tài)再結(jié)晶和靜態(tài)再結(jié)晶基本一樣，也會是通過形核與長大來完成，其機理也是大角度晶界(或亞晶界)想高位錯密度區(qū)域的遷移。動態(tài)回復(fù)是主要是通過位錯的攀移、交滑移等實現(xiàn)的。加工硬化的成因與位錯的交互作用有關(guān)。①晶粒越細(xì)，變形抗力越大。5個獨立的滑移系啟動才能保證。分為分離工序和成形工序。分正擠壓、反擠壓和復(fù)合擠壓；適于(低塑性的)型材、管材和零件。剛性塊B、D為死區(qū)，隨壓頭以速度u相向運動；剛性塊A、C相對于B、D有相對運動（速度間斷），其數(shù)值、方向可由速端圖（如圖9所示）完全確定。圖6解：首先，可根據(jù)動可容條件建立變形區(qū)的速端圖，如圖7所示：圖7設(shè)沖頭的下移速度為。假設(shè)板厚為t,圓板坯為理想剛塑性材料，材料的真實應(yīng)力為S，不計接觸面上的摩擦,且忽略凹模口處的彎曲效應(yīng),試用主應(yīng)力法證明圖示瞬間的拉深力為：（a）拉深示意圖（b）單元體圖1板料的拉深答：在工件的凸緣部分取一扇形基元體，如圖所示。對于塑性金屬材料，密席斯準(zhǔn)則更接近于實驗數(shù)據(jù)。解此總體方程，即可求得有限個節(jié)點的未知量（一般為速度或位移），進(jìn)而求得整個問題的近似解，如應(yīng)力應(yīng)變、應(yīng)變速率等。3．何謂冷變形、熱變形和溫變形？答：冷變形：在再結(jié)晶溫度以下（通常是指室溫）的變形。（）11．影響超塑性的主要因素是變形速度、變形溫度和組織結(jié)構(gòu)。（）3．靜水壓力的增加，對提高材料的塑性沒有影響。Ａ、密席斯；　　?。?、屈雷斯加；Ｃ密席斯與屈雷斯加；5．由于屈服原則的限制，物體在塑性變形時，總是要導(dǎo)致最大的A散逸，這叫最大散逸功原理。18．鋼材中磷使鋼的強度、硬度