材料成型原理思考题及解答改

补充了一些遗漏

材料成型原理思考题

本课程教学要求:

1.掌握液态金属和合金的凝固、结晶基本规律和冶金处理及它们对材质和零件性能的影响。

2.重点掌握塑性成型的基础及塑性成型理论的应用。

3.重点掌握材料成型过程中化学冶金和现象、缺陷的形成机理、影响因素及预防措施。

第二章 液态金属

重点内容

1、液态金属的基本特性

2、液态金属的粘度、表面张力、G吸附方程

3、流动方程、相似定律

4、流变行为和流变铸造

思考题

1.在固相表面上有液相和气相,且三者处于界面平衡的情况,什么条件下固-液互相之间是润湿的。

到达平衡时,在气、液、固三相交界处,气-液界面和固-液界面之间的夹角称为接触角(contact angle),用θ表示。它实际是液体表面张力和液-固界面张力间的夹角。接触角的大小是由在气、液、固三相交界处,三种界面张力的相对大小所决定的。从接触角的数值可看出液体对固体润湿的程度。

当、和达平衡时以下关系:

γSG-γSL=γLG cosθ

上述方程称为杨(Young)方程。从杨方程我们可以得到下列结论:

(1)如果(γSG-γSL)=γLG,则cosθ=1,θ=0° ,这是完全润湿的情况.如果(γSG-γSL)>γLG,则直到

θ=0还没有达到平衡,因此杨方程不适用,但是液体仍能在固体表面铺展开来。

(2)如果0<(γSG-γSL)<γLG,则1>cosθ>0,θ<90o ,固体能为液体所润湿.

(3)如果(γSG-γSL)< 0,则cosθ<0,θ>90o ,固体不为液体所润湿.

2.分析物质表面张力产生的原因以及与物质原子间结合力的关系。

表面张力是由于物体在表面上的质点受力不均所造成。由于液体或固体的表面原子受内部的作用力较大,而朝着气体的方向受力较小,这种受力不均引起表面原子的势能比内部原子的势能高。因此,物体倾向于减小其表面积而产生表面张力。

原子间结合力越大,表面内能越大,表面张力也就越大。但表面张力的影响因素不仅仅只是原子间结合力,与上述论点相反的例子大量存在。研究发现有些熔点高的物质,其表面张力却比熔点低的物质低,如Mg与Zn同样都是二价金属,Mg的熔点为650℃,Zn的熔点为420℃,但Mg的表面张力为559mN/m;Zn的表面张力却为782mN/m。此外,还发现金属的表面张力往往比非金属大几十倍,而比盐类大几倍。这说明单靠原子间的结合力是不能解释一切问题的。对于金属来说,还应当从它具有自由电子这一特性去考虑。

3.液态金属的表面张力有哪些影响因素?

(1)原子间结合力

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