河北工程大学材料成型理论基础试题A

课程：材料成型理论基础课程号：A001130616任课教师：刘照高术振考试方式：闭卷卷号：学院：机电学院专业班级：材料成型07.1，2班学号：姓名：…………密…………封…………线…………内…………请…………不…………要…………答…………题…………第1页共4页河北工程大学2009~2010学年第2学期期末考试试卷（A）卷题号一二三四五六七八九十总分评分评卷教师一、填空题（每空1分，共30分）1.液体原子的分布特征为长程无序、短程有序，即液态金属原子团的结构更类似于固态金属。2.铸件的凝固方式可以分为逐层凝固、体积凝固和中间凝固三种不同形式。3.金属结晶形核时，系统自由能变化△G由两部分组成，其中相变驱动力为体积自由能的降低，相变阻力为表面能的升高。4.铸件宏观凝固组织一般包括表层细晶粒区、中间柱状晶区和内部等轴晶区三个不同形态的晶区。5.对于气体在金属中溶解为吸热反应的，气体的溶解度随该气体分压的增高而增大。氢在合金液中溶解度随焊接气氛氧化性的增强而降低。6.熔渣对于焊接、合金熔炼过程起的积极作用有：机械保护作用、冶金处理作用和改善成形工艺性能作用。7.在一个由金属、金属氧化物、和氧化性气体组成的体系中，若金属氧化物的分解压为PO2，氧的实际分压为{PO2}。则，当{PO2}PO2时，金属被氧化，当{PO2}PO2时，金属被还原。8.通常，人们根据变形中金属流动的特点把塑性成形工艺分为两大类：体积成形和板料成形。9.金属热塑性变形机理主要有：晶内滑移，晶内孪生，晶界滑移，扩散蠕变。10.塑性加工可以按照加工温度分成热加工和冷加工。热加工是指在再结晶温度以上进行的塑性加工。11.根据超塑性变形的特点，超塑性可分为细晶超塑性和相变超塑性两大类。12.应变张量存在三个应变张量不变量I1、I2、I3，且对于塑性变形，由体积不变条件，I1=013.残余应力分为三类：第一类残余应力存在于变形体各区域之间；第二类残余应力存在于各晶粒之间；第三类残余应力存在于晶粒内部。14.根据塑性成形中坯料与工具表面之间的润滑状态的不同，摩擦可分为三类，即干摩擦、边界摩擦和流体摩擦，由此还可以派生出混合型摩擦。15.在主应力空间中，通过坐标原点，并垂直于等倾线ON的平面称为π平面。其方程为σ1+σ2+σ3=016.塑性成形过程中的摩擦是非常复杂的，目前关于摩擦机理（即摩擦产生的原因）有三种学说。即：表面凹凸学说、分子吸附学说、粘附理论。17.金属粉末冶金的基本工艺过程的三大工序为：金属粉末的生产、粉末的成形、烧结。二、判断题（对的打√，错的打×，每题2分，共10分）1.物质界面张力的大小与界面两侧质点间结合力大小成正比，与其内部质点间结合力大小成反比（×）。2.在熔渣中含FeO相同的情况下，碱性渣比酸性渣对钢液的氧化性更强，所以实际焊接钢时，碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条的高（×）。3.由于成分过冷的存在，使得固液界面前沿实际结晶的过冷度增大（×）。4.由于物体变形后仍然是连续的，因此，在三维空间内，三个切应变分量一经确定，线应变分量也就确定。（√）5.在真实应力—应变曲线上，过失稳点所作的切线与横坐标轴的交点到失稳点横坐标的距离为1。（√）三问答题（每题6分，共42分）1.为什么均质生核和非均质生核的临界晶核半径相同，而临界生核功不同？答：临界晶核半径的含义：当晶核达到此半径时，如液相原子向此堆砌生长，造成的表面能的增加比体积课程：材料成型理论基础课程号：A001130616任课教师：刘照高术振考试方式：闭卷卷号：学院：机电学院专业班级：材料成型07.1，2班学号：姓名：…………密…………封…………线…………内…………请…………不…………要…………答…………题…………第2页共4页自由能的下降小，即自由能下降，此时，晶体生长是稳定的，所以晶核能逐渐长大。（2分）如是均质生核，临界晶核是近似球形，其所包含的原子数较多，所需要的能量起伏较大，即生核功较大（2分）；如是非均质生核，临界晶核的大小与润湿角有关，同样的晶核半径时，当晶体与衬底的润湿角越小，晶核所包含的原子个数越少，因此所需的形核功越小。（2分）所以，虽然均质生核和非均质生核的临界晶核半径相同，而临界生核功不同。2.某二元合金相图如图所示。合金液成分为WB=40%，置于长瓷舟中并从左端开始凝固。温度梯度大到足以使固液界面保持平面生长，假设固相无扩散，液相均匀混合。试求：①α相与液相之间的平衡分配系数k0；②凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分之几？③画出凝固后的试棒中溶质B的浓度沿试棒长度的分布曲线，并注明各特征成分及其位置。答：①5.060300EsmCCk（2分）②共晶体所占的百分数应该是，在共晶温度时所剩余的液相，此时应利用夏尔公式100kLLfCC（1分）60LC％，＝0C40％60％＝40％×15.0LfLf44.4%（1分）所以，共晶体占试棒长度的44.4％③（2分）3.请写出炼钢时扩散脱氧和沉淀脱氧的表达式，并简述熔渣碱度对脱氧效果的影响。答：（1）扩散脱氧：[FeO]→（FeO），熔渣碱度提高，不利于扩散脱氧；（2分）（2）沉淀脱氧：[M]+[FeO]→（MO）+[Fe]a.Mn脱氧时：[Mn]+[FeO]→（MnO）+[Fe]，熔渣碱度提高，不利于脱氧；（2分）b.Si脱氧时：[Si]+2[FeO]→（SiO2）+2[Fe]，熔渣碱度提高，有利脱氧。（2分）4.低碳钢焊接热影响区由哪几部分构成？分别叙述各区域的组织与性能特点。答：L900500A304060Bαt/℃wB×100C%00.5561203060课程：材料成型理论基础课程号：A001130616任课教师：刘照高术振考试方式：闭卷卷号：学院：机电学院专业班级：材料成型07.1，2班学号：姓名：…………密…………封…………线…………内…………请…………不…………要…………答…………题…………第3页共4页1)熔合区焊缝与母材之间的过渡区域，介于液相线和固相线之间，具有明显的化学成分不均匀性，从而引起组织、性能上的不均匀性，性能较差。2)过热区(粗晶区)温度介于固相线到1100℃左右，处于过热的状态，冷却后组织粗大，塑性、韧性较差。3)相变重结晶区（正火区或细晶区）温度介于1100℃-AC3，在空气中冷却就会得到均匀而细小的珠光体和铁素体，相当于热处理时的正火组织，组织细密，塑性和韧性较好，是热影响区中组织性能最佳的区段。4)不完全重结晶区温度介于AC1～AC3之间，只有一部分组织发生了相变重结晶过程，成为晶粒细小的铁素体和珠光体，而另一部分未经重结晶仍保留粗大晶粒。所以晶粒大小不一，组织不均匀，力学性能也不均匀。5.试根据Mises屈服准则判别下面两个应力状态使材料处于弹性状态还是处于塑性状态。-0.5000-5000-4SijaSS(MPa)，-0.8003-0.8000-0.2SijbSS(MPa)。答：根据Mises屈服准则：22221223312S(1)222222220.555440.533.52SSSSS，该状态不存在；（2）222222220.80.80.80.20.20.50.722SSSSS，处于弹性状态。6.主应力简图有哪几种，分别画出。答：九种主应力图如下所示7.应力偏张量和应力球张量的物理意义什么？答：应力偏张量只使物体产生形状变化，而不能产生体积变化。材料的塑性变形是由应力偏张量引起的。应力球张量不能使物体产生形状变化，而只能产生体积变化，即不能使物体产生塑性变形。四、计算题（2题，共18分）1.一圆柱体，侧面作用有均布压应力σ0，试用主应力法求镦粗力F和单位流动压力p(见图)。（共10分）课程：材料成型理论基础课程号：A001130616任课教师：刘照高术振考试方式：闭卷卷号：学院：机电学院专业班级：材料成型07.1，2班学号：姓名：…………密…………封…………线…………内…………请…………不…………要…………答…………题…………第4页共4页ττττhDFσ02.已知塑性状态下某质点的应力张量为-50000-150050-350ij（MPa），应变分量dεij=0.1δ（δ为一无限小）。试求应变增量的其余分量。（共8分）解：由levy-mises方程可知12xxyzdεdεσσσσ，得10.1501503502dεδσ，由此可解得，0.1200dεδσ所以其余分量为：10.11150503500.02522002yyxzdεdεσσσδδσ；10.11350501500.12522002zzxydεdεσσσδδσ；302xyyxxydεdγdγτσ；330.13522200800zxxzzxdεdγdγτδδσ；302yzzyyzdεdγdγτσ；