第一篇第一章液态金属的结构和性质
1.凝固不过只是一种相变过程，即物质从液态转变成固态的过程称为凝固。
2.相变不只是发生在固相、液相、气相三相之间，在固相中间也是会有相变，即同素异构转变。
3.对金属晶体加热以后，晶体受热膨胀，若对晶体进一步加热，则达到激活能数值的原子数量也进一步增加。原子离开点阵后，即留下自由点阵—空穴。
空穴的产生，造成局部地区的势垒的减少，使得邻近的原子进入空穴位置，这样就是造成空穴的位移。在熔点附近，空穴数目可以达到原子总数的1%。这样在实际晶体中，除按一定点阵排列外，尚有离位原子与空穴。
当这些原子的数量达到某一数量值时，首先在晶界处的原子跨越势垒而处于激活状态，以致能脱离晶粒的表面而向邻近的晶粒跳跃，导致原有晶粒失去固定形状与尺寸，晶粒间可出现相对流动，称为晶界粘性流动。
液态金属中的原子排列，在几个原子间距的小范围内与固态原子基本一致，而远离原子后就完全不同于固态，这个就称为“近程有序”、“远程无序”。固态的原子为远程有序。
4.在熔点温度的固态变为同温度的液态时，金属要吸收大量的热量，称为熔化潜热。
5.固态金属的加热熔化符合热力学规律：Eq=d(U+pV)=dU+pdV=dH
dS=Eq/T,其大小描述了金属由固态变成液态时原子由规则排列变成非规则排列的紊乱程度。
6.熵值变化是系统结构紊乱性变化的量度。
7.液态金属的结构：纯金属结构是由原子集团、游离原子和空穴组成；液态金属的结构是不稳定的，而是处于瞬息万变的状态，这种原子集团与空穴的变化现象称为“结构起伏”，同时还存在大量的能量起伏。
实际液态金属极其复杂，其中包括各种化学成分的原子集团、游离原子、空穴、夹杂物及气泡，是一种“浑浊”的液体。存在温度起伏、结构起伏和成分起伏。
8.液态金属的性质：⑴粘度：实质上就是原子间作用力，影响因素①化学成分 一般的难熔化合物的物体粘度高，而熔点低的共晶成分合金的粘度低；②温度 液态金属的粘度随温度的升高而降低；③非金属夹杂物 液态金属中固态的非金属夹杂物使液态金属的粘度增加，主要是因为夹杂物的存在使液态金属成为不均匀的多相体系，液相流动时的内摩擦力增加所致。意义：①对液态金属净化的影响；上浮的动力F=V(γ1-γ2)，半径在0.1cm 以下的球形杂质阻力Fc=6πrνη，由此可知速度，此即斯托克斯公式；②对液态合金流动阻力的影响；当液体以层流方式流动时，阻力系数大，流动阻力大，因此在成型过程中以紊流方式流动最好；③对液态金属中液态合金对流的影响，液态金属在冷却和凝固过程中，由于存在温度差和浓度差而产生浮力，它是液态合金对流的驱动力，当浮力大于或等于粘滞力时则产生对流，粘度越大对流强度越小。
⑵表面张力液体或固体同空气或真空接触的界面叫表面，一小部分的液体单独在大气中出现时，力图保持球形状态，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。
液体内部分子或原子处于力的平衡状态，而表面层上的分子或原子受力不均匀，结果产生指向液体内部的合力，此即表面张力产生的根源。
ΔW=σΔA=ΔGb ，即为单元 面积的自由能，界面能σAB=σA+σB―W AB
影响表面张力的因素①熔点，表面张力的实质是质点间的作用力，故原子间结合力大的物质，其熔点、沸点高，则表面张力往往越大。②温度 大部分金属和合金，如铝、镁，锌等，其表面张力随温度升高而降低，因为温度升高使液体质点间结合力减弱。③溶质元素 溶质元素对表面张力的影响分为两类，使表面张力降低的溶质元素叫做表面活性元素，“活性”之义表面含量大于内部含量，称为正吸附元素；提高表面张力的元素称为非表面活性元素，θ
σσσcos Lc Sc SL +=
其表面的含量少于内部含量，称为负吸附元素。⑶材料加工中毛细现象，主要是由表面张力控制，弯曲液面附加压力ΔP=σ（1/R1+1/R2）,润湿时h=2σcosθ/ρgr，不润湿时h=-2σcosθ/ρgr，可见r很小时，将产生很大的附加压力，因此浇注薄小铸件时，必须提高浇注温度和压力。
9.流变铸造是金属或合金在凝固温度区间给以强烈的搅拌，使晶体的生长形态发生变化，由本来是静止状态的树枝晶转变为梅花状或接近球形的晶粒，这样的浆料半固态金属或合金，其流变性发生剧变，已不再是牛顿型流体，而如宾汉体的流变性，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型设备中，然后压铸或挤压至金属模具中成形为零件。
第二章液态成形中的流动和传热
1.液态成形就是将熔化的金属或合金在重力或其他外力的作用下注入铸型的型腔中，待其冷却凝固后获得与型腔形状相同的铸件的一种成形方法。
2.液态金属的充型能力首先取决于液态金属本身的流动能力，同时又和外界条件密切相关，是各种因素的综合反映。
液态金属本身的流动能力称为“流动性”，是由液态金属的成分、温度、杂质含量等决定的，而与外界因素无关，因此流动性也是可以认为是确定条件下的充型能力。
影响充型能力的因素及促进措施：其是通过两个途径发生作用的：影响金属与铸型之间的热交换条件，从而改变金属液的流动时间；影响金属液在铸型中的水力学条件，从而改变金属液的流速
第一类因素—金属性质方面的因素：①金属的密度；②金属的比热容；③金属的热导率；
④金属的结晶潜热L；⑤金属的粘度；⑥金属的表面张力；⑦金属的结晶特点
第二类因素—铸型性质方面的因素：①铸型的蓄热系数b2；②铸型的密度；③铸型的比热容；④铸型的热导率；⑤铸型的温度；⑥铸型的涂料层；⑦铸型的发气性和透气性
第三类因素—浇注条件方面的因素：①液态金属的浇注温度；②液态金属的静压头H；③浇注系统中压头损失总和；④外力场（压力、真空、离心、振动等）
第四类因素—铸件结构方面的因素：①铸件的折算厚度R；②由铸件结构所规定的型腔的复杂程度引起的压头损失
具体的因素的影响：结晶潜热对于纯金属和共晶成分的合金，一般的浇注条件下，是一个重要因素，凝固过程中释放的潜热越多，则凝固进行的越缓慢，流动性越好，对于结晶温度范围较宽的合金，散失一部分潜热后，晶粒就连成网络而阻塞流动，大部分结晶潜热的作用不能发挥，所以对流动性影响不大；比热容和密度较大的合金，因本身含有较多的热量，在相同的过热度下，保持液态时间长，流动性好，热导率小的合金，热量散失慢，保持流动的时间长，热导率小，在凝固期间凝固并存的两相区小，流动阻力小，故流动性好；铸型的蓄热系数表示铸型从其中的金属中吸取并存储于本身中热量的能力，蓄热系数越大，充型能力下降；浇注温度越高，充型能力越好，在一定范围内，充型能力随浇注温度的提高而直线上升，超过某界限后，由于金属吸气多，氧化严重，充型能力提高的幅度越来越小；充型压头越大，浇注系统结构越简单，充型能力越好；铸件的折算厚度越小，越不容易充满，越复杂，流动阻力大，填充困难
3.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所引起的流动，由密度差引起的对流称为浮力流，凝固过程中由传热、传质和溶质再分配引起液态合金密度的不均匀，密度小的液相上浮，密度大的液相下沉，称为双扩散对流，凝固及收缩引起的对流主要发生在枝晶之间
强迫对流是由液体受到各种方式的驱动力而产生的流动，如压力头、机械搅动、铸型振动以及外加电磁场等。
4.液体在枝晶间的流动驱动力主要来自三个方面：凝固时的收缩、由于液态成分变化引起
的密度改变以及液体和固体冷却时各自收缩所产生的力。
5.传热的三种基本方式：传导传热、对流换热和辐射换热，液态金属中的过热热量和凝固潜热，主要是以热传导的方式向铸型外释放；铸件在凝固过程中会释放出大量的潜热，铸件凝固冷却的过程实质上是铸件内部过热热量（显热）和潜热不断向外散失的过程。其中过热的热量仅占20%，凝固潜热80%。
6.铸件的凝固时间：液态金属充满铸型的时刻至凝固完毕所需要的时间；单位时间凝固层增长的厚度称为凝固速度。铸件凝固平方根定律：设时间t内半无限大平板铸件凝固厚度为ξ，则t=ξξ/KK,式中K为凝固系数，平方根定律比较适合于大平板和结晶间隔小的合金铸件，对于任意形状铸件，其体积为V，表面积S，这时其凝固厚度ξ可用R=V/S，代替即t=RR/KK,R称为折算厚度，此为折算厚度原则。
7.影响铸件凝固的因素：合金的化学成分；铸件断面上的温度梯度
第三章液态金属的凝固形核生长方式
1.液态金属转变成固态的过程称为液态金属的凝固，或叫做金属的一次结晶。
2.液态金属的凝固过程是一种相变，据热力学分析，它是一个降低系统自由能的自发进行的过程，系统的吉布斯自由能为：G=H-TS，H式中为焓；T为热力学温度；S为熵，结构高度紊乱的液相具有更高的熵值，液相的G将以更大的速率下降，低温下固相的自由能低于液相，并于某一温度的时候相交，二者的吉布斯自由能的差值为ΔGv=GL-Gs=（HL-Hs）-T(SL-Ss)，有HL-Hs=L, SL-Ss=ΔS，L为结晶潜热，ΔS为熔化熵，ΔGv=0时有ΔS=L/Tm，所以就是有ΔGv=LΔT/Tm，式中ΔT=Tm-T，为过冷度，金属凝固时的驱动力是由过冷提供的，过冷度越大，驱动力越大。
凝固过程中要克服热力学障碍和动力学障碍，主要是液态金属中的成分、温度、能量的不均匀而存在成分、相结构、能量三个起伏来克服。（由相变动力学理论，液态金属中原子在
结晶过程中高能态的液态原子变成低能态的固态中的原子，必须跨过能态更高的的高能态
ΔGv区，高能态区即为固态晶粒与液态相间的界面界面具有界面能，它使体系的自由能增
加。生核或晶体的长大，是液态中的原子不断地向前推进的过程。这样只有液态金属中那些
具有高能态的原子或者是被“激活”的原子才能越过高能态界面变成固体中的原子，完成凝固
过程，ΔGv称为动力学障碍）
热力学障碍是由被迫处于高自由能过渡状态下的界面原子所产生的，它直接影响到系统自
由能的大小，界面自由能既是这样的情况。动力学障碍是由金属原子穿越界面过程所引起的，
它与驱动力大小无关，而仅仅取决于界面的结构和性质。
3.亚稳态的液态金属通过起伏作用在某些微观小区域内生成稳定存在的晶态小质点的过
程称为形核。其条件有：必须处于亚稳态以提供相变驱动力；其次就是要通过起伏作用克服
能障。
4.均质形核：在没有任何外来界面的均匀熔体中的形核过程。均质形核在熔体各处概率相
同，热力能障比较大。
5.异质形核：在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界面提供的衬底进行形核的过程。
6.均质形核：σcl
核功。
临界形核功等于表面能的1/3。由液态金属中的能量起伏提供
其形核速率为单位时间、单位体积生成固相核心数目。
I均=foN*（N*为单位体积液相为临界半径的原子团数目，fo Array为单位时间转移到一个晶核上的原子数目）
7.异质形核：⑴实际液态金属或合金中存在大量高熔点既不熔化
又不溶解的夹杂物可作为形核基底。
⑵异质形核影响因素：①过冷度，过冷度越大，形核速率越快；②界面：界面由夹杂物的特性、形态和数量来决定，根据夹杂物的晶体结构俩确定，
排列方式相似，原子间距相近，或在一定范围内成比例，阵失配度δ来衡量
当δ≤0.05时，称完全共格界面，其界面能σCS 较低，衬底
促进非均匀形核的能力很强。
当0.05<δ<0.25时，通过点阵畸变过渡和位错网络调节，可以实现部分共格界面
8.晶体宏观生长方式取决于温度分布即温度梯度，分为正温度梯度→平面方式生长；负温度梯度→树枝晶方式生长
9.固液界面的微观结构：分为粗糙界面（界面固相一侧的点阵位置只有50%左右被固相原子所占据，这些原子散乱地随机分布在界面上，形成一个坑坑洼洼凸凹不平的界面层）；平整结构（固相表面的点阵位置，几乎全部被固相原子所占据，只留下少数 ，或者是在充满固相原子的界面上存在少数不稳定的、孤立的固相原子，从而形成一个总体上平整光滑的界面）；所谓的粗糙和平整是对原子尺度而言，在显微尺度下，粗糙界面由于原子散乱分布的统计规律性反而显得比较光滑，而平整界面则由于轮廓分明的小平面构成。粗糙平面又称非小平面，为非小平面生成；平整界面又称小平面，以小平面生长，界面的平衡结构是界面能最低的结构。在平整界面上随机添加固相原子使粗糙化，其自由能变化相对量为
x=NA/N 界面原子的占据率；L 潜热，α≈（ΔSm/R ）（n/ν）ΔSm/R 取决于两相热力学性质 k 波耳兹曼常数；n/v ：表面配位数/内部配位数，与晶体结构及界面处晶面取向有关。 α ≤ 2的金属： x =0.5时界面最稳定
T L T G m Lc v Lc ??=?=σσ22*异(1)ln (1)ln(1)s m G x x x x x x NkT α?=?-++--()m L n Jackson kT αν=因子
α >2的金属： 0.95 10.晶体的生长机理：⑴连续生长机制；⑵晶体的二维生长：在平整界面上形成的一个原子厚度的核心，叫二维核心，由二维核心形成产生台阶，液相原子不断沿台阶堆砌，使晶体侧向生长，堆满后又在新的界面上形成新的二维台阶；⑶晶体从缺陷处生长：①螺旋位错生长；②旋转孪晶生长；③反射孪晶生长。（速度：连续生长＞二维生长＞螺旋生长） 第四章 单相合金与多相合金的凝固 1.按照凝固过程中晶体的形成特点，合金可分为单相合金和多相合金两大类，单相合金是指在凝固过程中只析出一个固相的合金，如固溶体、金属间化合物等。多相合金是指结晶过程中同时析出两个以上新相的合金。 2.⑴菲克第一定律：对于一个A 、B 物质的二元系，溶质A 在扩散场中某处的扩散通量JA[又称扩散强度，为单位时间通过单位面积的溶质量]与溶质在该处的浓度梯度成正比，即 dx d D C J A A -= ，D 为物质A 的扩散系数，即单位浓度梯度下的扩散通量，dx d C A 为溶质 A 在x 方向上的浓度梯度，即单位距离内的溶质浓度变化率。 ⑵菲克第二定律：对于不稳定的扩散源，在一维扩散的情况下，扩散场中任一点的浓度随时间的变化率与该点的浓度梯度随空间的变化率成正比，其比例系数就是扩散系数，即 x C C A A D t 22?=??? 3.单相合金的凝固：⑴除纯金属以外，单相合金凝固过程中一般是在一个固液两相共存的温度区间内完成，在区间内的任一点，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。（起因：同一温度下的固相与液相溶质的溶解度不同） ⑵在一定的压力条件下，凝固体系的温度、成分完全由相应合金系的平衡相图所规定，这种理想状态下的凝固过程称为平衡凝固。对于大多数的实际材料加工，所涉及的合金凝固过程一般不符合上述平衡凝固的条件，合金凝固过程中的固液两相成分并不符合平衡相图的规定，尽管如此，可以发现在固液界面处合金成分符合平衡相图，这种情况称为界面平衡，相应的凝固过程称为平衡凝固过程，也称为正常凝固。 ⑶溶质平衡分配系数：其定义为在给定的温度下，平衡固相溶质浓度C S 与液相溶质浓度C L 之比：k=C S /C L C 0 4.平衡凝固时溶质的再分配 固相与液相中溶质扩散充分进行。平衡凝固时固相和液相的溶质浓度： C S f S +C L f L =C O k=C S /C L f S +f L =1 5. 近平衡凝固时的溶质再分配 ⑴、固相无扩散，液相均匀混合 固相内成分不均匀——晶内偏析 01(1)S s C k C f k =--0 (1 )L L C C k f k =+-* **d )1(d ) (L S S S L C f f C C -=-* * 00 ln (1)ln(1)ln 0,S S s S C k f D f kC D kC =--+==∴=时, C 1 0*1 0* )1(-- =-=k L L k S S f C C f C k C ⑵固相无扩散，液相只有有限扩散而无对流 ? 凝固进入稳定状态时， ? 式中x 为离开界面的距离，DL 为溶质在液相中的扩散系数， R 为界面推进速度。 结合边界条件有通解和特解分别为： ? ? 称作“特性距离” ⑶固相无扩散，液相有 对流 (a)液相容积足够大；(b) 液相容积有限 /L D R 如果液相容积很大，则扩散层以外液相中的溶质浓度 接近合金原始 扩散层δ内溶质扩散场可用下式描述: 将边界条件代入，得到： 如果液相容积有限，则溶质富集层δ以外的液相成分，在凝固过程中将不再维持原始合金成分C 0值不变而是逐渐提高。 用 表示溶质富集层δ以外的液相平均溶质浓度，则 搅拌对流愈强：δ越小， 越小，固相的溶质越少，生长速度愈大：R 越大， 越接近C 0 6.成分过冷 ⑴产生条件：金属凝固时所需的过冷度，若完全是由热扩散控制，这样的过冷称为热过冷，其过冷度称为热过冷度，纯金属凝固时就是热过冷，热过冷度为凝固温度与实际凝固温度之差。对于合金，由于液相成分的变化，导致理论凝固温度的变化。当固相无扩散而液相只有扩散的单相合金凝固时，界面处溶含量最高，离界面越远溶质含量越低。平衡液相温度则与此相反，界面处温度最低；离界面越远，液相温度越高，最后接近原始成分合金的凝固温度。 溶质富集引起界面前液体凝固温度（熔点、液相线温度）变化。 L C **01exp()L L L R D C C A C δ-=---*01exp()L L R D C C B δ-=--0*01exp()11exp()L L R L R L x C C C C δ'---=----L C *S C *S C 合金原始成分C0，平衡结晶温度T0，液相线斜率mL 成分过冷的形成——内因＋外因（冷却速度，G ） GL 为外界冷却引起的温度梯度(实际温度直线的斜率) ΔTc=TL(X’)-T(X’),即理论凝固温度与实际温度之差，是由于界面前方溶质再分配引起的，这样的过冷称为“成分过冷”，产生的条件：第一是固液界面前沿溶质的富集而引起成分再分配；第二是固液界面前方液相实际温度分布或实际温度分布梯度GL 必须达到一定的值。 影响成分过冷区宽度和过冷度大小的因素： 工艺因素：GL, R 合金本身的因素：DL, mL, k, C0 7.成分过冷对单相合金凝固过程的影响 ⑴无成分过冷的平面生长，平面生长的条件： ⑵窄成分过冷区的胞状生长 随着成分过冷度的增大，晶体有胞状变为柱状晶、柱状枝晶和自由树枝晶。 ⑶就合金的宏观结晶状态而言，平面生长、胞状生长和柱状树枝晶生长都属于一种晶体自型壁生核，然后由外向内单向延伸的生长方式，称为外生生长。而等轴晶是在液体内部自由生长的，称为内生生长。 ⑷枝晶间距是指相邻同次枝晶之间的处置距离。 00()x L x x x T T m C C T C =--为成分对应的液相线温度00()x L x T T m C C =--() C x i L T T T G x ?=- + 8.共晶合金的凝固根据界面结构分为非小平面-非小平面共晶合金（规则共晶）以及非小平面-小平面共晶合金（非规则共晶） ⑴非小平面-非小平面共晶合金共晶两相α和β均具有非小平面生长的粗糙界面，组成相的形态为规则的棒状或层片状，由于为金属状态物质结晶的基本特点，又称为金属-金属共晶合金。 ⑵共晶合金的共生生长：根据平衡相图，只有具有共晶成分这一固定组成的合金才能获得全部的共晶组织，但在实际凝固条件下，即使是共晶点附近非共晶成分的合金，当其以较快的速度冷却到平衡相图上两条液相线的延长线以下的区域时，液相内部两相同时达到过饱和，都具备了析出的条件，然而实际上往往是某一相首先析出，然后另一相再在先析出相的表面上析出，从而开始两相交替竞争析出的共晶凝固过程，最后全部为共晶组织，这种由非共晶成分合金发生共晶凝固而获得共晶组织称为伪共晶组织。 ⑶实际共晶生长区取决于共晶生长的热力学和动力学因素综合作用。大致分为对称型和非对称型：①当组成共晶的两个组元的熔点相近，两条液相线形状彼此对称，共晶两相性质相近，在共晶成分、温度区域内的析出动力学因素大致相当，就容易形成相互依附的共晶核心，同时两组相元在共晶成分、温度区域内的扩散能力也接近，易于保持两相等速协同生长，这种条件下，共晶共生区就形成了对称型，一般只发生在金属-金属共晶系中。②当组成共晶两相的两个组元的熔点相差很大，两相液相线不对称，共晶点成分通常靠近低熔点组元一侧，此时，共晶两相的性质相差往往很大，高熔点相往往易于析出，且其生长速度也较快，两相在共晶成分、温度区域内生长的动力学条件差异就破坏了共晶共生区的对称性，使其偏向高熔点组元一侧，形成非对称型共晶共生区，大多数为金属–非金属。 其多样性取决于液相温度梯度、初生相和共晶的长大速度与温度的关系。 ⑷离异生长和离异共晶：合金液可以在一定成分条件下通过直接过冷而进入共晶共生区， 华中科技大学 《工程力学实验》（A 卷，闭卷，90分钟） 2013-2014年第2学期（机械平台） 班级___________________ 学号____________________姓名____________________ 一．(本题共30分) 简答题（含选择和问答题） 1. 选择题（6分）: 试件材料相同，直径相同，长度不同测得的断后伸长率δ、截面收缩率ψ是（ ）。 A ．不同的 B. 相同的 C. δ不同，ψ相同 D ．δ相同，ψ不同 2. 选择题（6分）: 铸铁压缩实验中，铸铁的破坏是由（ ）引起的。 A 正应力 B 与轴线垂直的切应力 C 与轴线成45°的切应力 D 以上皆是 3. 选择题（6分）: 铸铁圆棒在外力作用下，发生图示的破坏形式，其破坏前的受力状态如图（ ）。 4. 选择题（6分）: 如图示，沿梁横截面高度粘贴五枚电阻应片，编号如图，测得其中三枚应变 片的应变读数分别为80εμ、 38εμ和-2εμ，试判断所对应的应变片编号为（ ）。 A ．1、2、3； B ．5、4、2； C ．5、4、3； D ．1、2、4。 5. 在电测实验中，应变片的灵敏系数为片K =2.16时，若将应变仪的灵敏系数设置为仪K =2.30，在加载后，应变仪读数ds ε=400 με (单臂测量情况下)，则测点的实际应变ε为多少？（6分） 6. 分析低碳钢拉伸曲线与扭转曲线的相似处和异同点？（6分） 二．在低碳钢拉伸实验中，采用初始直径d 0=10mm 的标准圆截面试样，峰值载荷F b =35.01kN ，其断裂时的载荷F d =29.05kN, 断面收缩率为64.1%。请据此计算该试样的抗拉强度和断裂时破坏面的真实正应力。（15分） 华科大机械原理课后习题答案 第五、六、七章作业 5-2. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=28, z2=15, z2’=15, z3=35, z5’=1, z6=100,被切蜗轮的齿数为60,滚刀为单头.试确定齿数比z3’/z5和滚刀的旋向.(说明:用滚刀切制蜗轮相当于蜗杆蜗轮传动.) 解: 以1轮为主动轮,方向如图所示,可得蜗轮6的旋向,进而得滚刀的旋向. 依题意可得, i41 i46; 应有: 解之,得 5-5. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=60, z2=z2’=30, z3=z3’=40, z4=120, 轮1的转速n1=30r/min(转向如图所示).试求转臂H的转速n h. 解: 图中的周转齿轮系,其转化轮系的传动比的计算公式为 i H14 由此可解得: (负号表示与n 1反向) ; 5-8. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=20, z2=40, z3=20, z4=80, z4’=60, z5=50,z5’=55, z6=65, z6’=1, z7=60, 轮1、3的转速n1=n3=3000r/min(转向如图所示). 试求转速n7. 解: 依题意, n2 i34 对于周围齿轮系4’-5-5’-6; 此转化轮系的传动比计算公式为: i H 36 ; 由此解出 (负号表示与n 2反向); 进而 n 7= ; 在如图所示齿轮系中，已知各轮齿数1z =20，2z =40，3z =35，'3z =30，''3z =1， 4z =20，5z =75，'5z =80，6z =30，7z =90， 8z =30，9z =20，10z =50，轮1的转速1n =100r/min,试求轮10的 转速10n 。 解： 1n =100 则2n =2 1 1n =50r/min 在3-4-5-2 中，H n 35= 35 2523z z n n n n -=-- 在3’-5-5’-6-7中 ' 37 575'37'3z z n n n n n H -=--= 2．内应力按其产生的原因可分为 热应力 、 相变应力 和 机械应力 三种。。 11、塑性变形时不产生硬化的材料叫做 理想刚塑性材料 。 12、韧性金属材料屈服时， 密席斯屈服 准则较符合实际的。 13、硫元素的存在使得碳钢易于产生 热脆 。 14、应力状态中的 压 应力，能充分发挥材料的塑性。 15、平面应变时，其平均正应力 ｍ 等于 中间主应力 ２。 16、钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 降低 。 17、材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫 超塑性 。 18、材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为 １＝０.1，第二次的真实应变为 ２＝０.25，则总的真实应变 ＝0.35。 19、固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力叫材料的 塑性 。 1、液态金属的流动性越强，其充型能力越好。 （ √ ） 2、金属结晶过程中，过冷度越大，则形核率越高。 （ √ ） 3、实际液态金属（合金）凝固过程中的形核方式多为异质形核。 （ √ ） 4、根据熔渣的分子理论，B>1时氧化物渣被称为碱性渣。 （ √ ） 5、根据熔渣的离子理论，B2>0时氧化物渣被称为碱性渣。 （√ ） 6、合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。 （ × ） 7. 合金钢中的白点现象是由于夹杂引起的。 （ × ） 8 . 结构超塑性的力学特性为m k S 'ε=，对于超塑性金属m =0.02-0.2。 （ × ） 9. 影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。 （ √ ） 10．屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上，两个准则是一致的。 （ × ） 11．变形速度对摩擦系数没有影响。 （ × ） 12. 静水压力的增加，有助于提高材料的塑性。 （ √ ） 13. 碳钢中冷脆性的产生主要是由于硫元素的存在所致。 （ × ） 14. 塑性是材料所具有的一种本质属性。 （ √ ） 15. 在塑料变形时要产生硬化的材料叫变形硬化材料。 （ √ ） 16. 塑性变形体内各点的最大正应力的轨迹线叫滑移线。 （ √ ） 17. 二硫化钼、石墨、矿物油都是液体润滑剂。 （ × ） 18．碳钢中碳含量越高，碳钢的塑性越差。 （ √ ） 3. 简述提高金属塑性的主要途径。 答：一、提高材料的成分和组织的均匀性 二、合理选择变形温度和变形速度 三、选择三向受压较强的变形方式 四、减少变形的不均匀性 重庆工学院考试试卷（B） 一、填空题（每空2分，共40分） 1．液态金属本身的流动能力主要由液态金属的、和等决定。 2．液态金属或合金凝固的驱动力由提供。 3．晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度，当温度梯度为正时，晶体的宏观生长方式为，当温度梯度为负时，晶体的宏观生长方式为。 5．液态金属凝固过程中的液体流动主要包括和。6．液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为。 7．铸件宏观凝固组织一般包括、和 三个不同形态的晶区。 8．内应力按其产生的原因可分为、和三种。 9．铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历、和 三个收缩阶段。 10．铸件中的成分偏析按范围大小可分为和二大类。 二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上（每空1分，共9分）。 1.塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响工件表面的粗糙度 对摩擦系数的影响。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 2.塑性变形时不产生硬化的材料叫做。 Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料；3.用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称 为。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法；4.韧性金属材料屈服时，准则较符合实际的。 Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加； 5.塑性变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做。Ａ、理想弹性材料；Ｂ、理想刚塑性材料；Ｃ、塑性材料； 6.硫元素的存在使得碳钢易于产生。 Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性； 7.应力状态中的应力，能充分发挥材料的塑性。 Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力；8.平面应变时，其平均正应力 ｍ中间主应力 ２。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 重庆理工大学考试试卷 材料成型原理（金属塑性成形部分） A 卷 共 7 页 一、填空题（每空1分，共 16 分） 1. 塑性成形中的三种摩擦状态分别是： 、 、 。 2. 物体的变形分为两部分：1） , 2) 。其中，引起 变化与球应力张量有关，引起 变化与偏应力张量有关。 3. 就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性 。 4. 钢冷挤压前，需要对坯料表面进行 润滑处理。 5. 在 平面的正应力称主应力。该平面特点 ，主应力的方向与主剪应力方向的夹角为 或 。剪应力在 平面为极值，该剪应力称为： 。 6. 根据变形体的连续性，变形体的速度间断线两侧的法向速度分量必须 。 二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上（每空1分，共13分） 一般而言，接触面越光滑，摩擦阻力会越小，可是当两个接触表面非常光滑时，摩擦阻力反而提高，这一现象可以用哪个摩擦机理解释 。 Ａ、表面凹凸学说； Ｂ、粘着理论； Ｃ、分子吸附学说 计算塑性成形中的摩擦力时，常用以下三种摩擦条件，在热塑性变形时，常采用哪个 。 Ａ、库伦摩擦条件； Ｂ、摩擦力不变条件； Ｃ、最大摩擦条件 下列哪个不是塑性变形时应力—应变关系的特点 。 Ａ、应力与应变之间没有一般的单值关系； Ｂ、全量应变与应力的主轴重合 C 、应力与应变成非线性关系 4. 下面关于粗糙平砧间圆柱体镦粗变形说法正确的是 。 Ａ、I 区为难变形区； B 、II 区为小变形区； C 、III 区为大变形区 5. 下列哪个不是动可容速度场必须满足的条件 。 Ａ、体积不变条件； Ｂ、变形体连续性条件； Ｃ、速度边界条件； D 、力边界条件 6. 韧性金属材料屈服时， 准则较符合实际的。 Ａ、密席斯； Ｂ、屈雷斯加； Ｃ密席斯与屈雷斯加； 7. 塑性变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做 。 Ａ、理想弹性材料； Ｂ、理想刚塑性材料； Ｃ、塑性材料； 8. 硫元素的存在使得碳钢易于产生 。 Ａ、热脆性； Ｂ、冷脆性； Ｃ、兰脆性； 9. 应力状态中的 应力，能充分发挥材料的塑性。 Ａ、拉应力； Ｂ、压应力； Ｃ、拉应力与压应力； 10. 根据下面的应力应变张量，判断出单元体的变形状态。 ??????????=80001000010ij σ ??????????--=4-0001-2027-ij σ ????? ?????=10000000020-ij σ （ ） （ ） （ ） A 、平面应力状态； B 、平面应变状态； C 、单向应力状态； D 、体应力状态 11. 已知一滑移线场如图所示，下列说法正确的是： 。 A 、C 点和B 点的ω角相等，均为45°； B 、如果已知B 、 C 、 D 、 E 四点中任意点的平均应力，可以求解其他三点的平均应力； C 、D 点和E 点ω角相等，均为-25° 1、复试名单人数和最终录取人数 两者比例每年有所变化，就材料加工、数字化成形和电子封装来说（这三个本科专业统一招生，对应硕士专业是材料加工工程），2018年参加复试的同学很多，最后淘汰近一半；而2019年参加复试的只有30个，招收了25个。但是这两年最终招收的人数基本一致，也就是25个左右。从这个角度上看，进复试也不一定能稳稳录取，所以越是初试不占优势的同学，就越要重视复试。 2、复试占比 去年复试各项内容以及分数、最终成绩的计算方法：复试成绩包括笔试、英语面试以及专业面试，分别占复试成绩的40%、20%和40%。 总成绩=(初试分数/5) ×60%+复试分数×40% 由此可见复试占比不低。材料学院复试分数占比高，个人觉得难度不高（比起初试可简单太多！），不过要拿到高分还是需要好好准备。 2019年复试内容、形式和时间安排 （温馨提示：直到距离复试一周的时间，官网才发布具体的复试内容文件，2019年材料加工的复试内容与前年不同。因此提前准备复试，虽然可能会复习到一些无用的知识，但对你多少会有好处。） 1、材料学、纳米科学与技术、材料物理与化学专业 1）笔试（总分40 分）：含金属学及热处理、陶瓷材料学、高分子化学与物理三组试题任选一组试题作答; 2）英语测试（总分20 分）：包括简短的英文对话、听录音回答问题、阅读专业文献并回答问题； 3）专业面试（总分40 分）：考生从若干题中抽取一题解答，并回答老师提问。 2、材料加工工程、数字化材料成形专业、电子封装专业 1）笔试（总分40 分）：含材料成形工艺、材料成形装备及自动化、微连接原理三组试题，考生可任选其中一组题作答; 2）英语测试（总分20 分）：包括简短的英文对话；听录音回答问题；阅读专业文献回答问题; 3）专业面试（总分40 分）：考生从若干题中抽取一题解答，并回答老师提问。 3、全日制材料工程专业、非全日制材料工程专业 1）笔试（总分40 分）：含材料科学基础、材料成形工艺两组试题，考生可任选其中一组作答； 2）英语测试（总分20 分）：包括简短的英文对话；听录音回答问题；阅读专业文献回答问题； 华科大版机械原理课后习题 答案—第五六七章作业_ -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 华科大机械原理课后习题答案 第五、六、七章作业 5-2. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=28, z2=15, z2’=15, z3=35, z5’=1, z6=100,被切蜗轮的齿数为60,滚刀为单头.试确定齿数比z3’/z5和滚刀的旋向.(说明:用滚刀切制蜗轮相当于蜗杆蜗轮传动.) 解: 以1轮为主动轮,方向如图所示,可得蜗轮6的旋向,进而得滚刀的旋向. 依题意可得, i41 i46; 应有: 解之,得 5-5. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=60, z2=z2’=30, z3=z3’=40, z4=120, 轮1的转速n1=30r/min(转向如图所示).试求转臂H的转速n h. 解: 图中的周转齿轮系,其转化轮系的传动比的计算公式为 i H14 由此可解得: (负号表示与n 1反向) ; 5-8. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数 z1=20, z2=40, z3=20, z4=80, z4’=60, z5=50,z5’=55, z6=65, z6’=1, z7=60, 轮1、3的转速n1=n3=3000r/min(转向如图所示). 试求转速n7. 解: 依题意, n2 i 34 对于周围齿轮系4’-5-5’-6; 此转化轮系的传动比计算公式为: i H 36 ; 由此解出 (负号表示与 n 2反向); 进而 n 7= ; 5.12 在如图所示齿轮系中，已知各轮齿数1z =20，2z =40，3z =35，'3z =30，''3z =1， 4z =20，5z =75，'5z =80，6z =30， 7z =90， 8z =30，9z =20，10z =50，轮 1的转速1n =100r/min,试求轮10的 转速10n 。 解： 1n =100 则2n = 2 1 1n =50r/min 在3-4-5-2中，H n 35=3 5 2523z z n n n n -=-- 1过冷度：金属的理论结晶温度和实际结晶温度的差值 2均质形核：在没有任何外来的均匀熔体中的形核过程 3异质形核：在不均匀的熔体中依靠外来杂质或者型壁面提供的衬底进行形核的过程 4异质形核速率的大小和两方面有关，一方面是过冷度的大小，过冷度越大形核速率越快。二是和界面有关界面和夹杂物的特性形态和数量来决定，如果夹杂物的基底和晶核润湿，那么形核速率大。 5形核速率：在单位时间单位体积生成固相核心的数目 6液态成型：将液态金属浇入铸型之，凝固后获得具有一定形状和性能的铸件或者铸锭的方法 7复合材料：有两种或者两种以上物理和化学性质不同的物质复合组成一种多相固体 8定向凝固：使金属或者合金在熔体中定向生长晶体的方法 9溶质再分配系数：凝固过程当中，固相侧溶质质量分数和液相侧溶质质量分数的比值 10流动性是确定条件下的充型能力，液态金属本身的流动能力叫做流动性 11液态金属的充型能力是指液态金属充满铸型型腔获得完整轮廓清晰的铸件能力 影响充型能力的因素：（1）金属本身的因素包括金属的密度、金属的比热容、金属的结晶潜热、金属的粘度、金属的表面力、金属的热导率金属的结晶特点。（2）铸型方面的因素包括铸型的蓄热系数、铸型的温度、铸型的密度、铸型的比热容、铸型的涂料层、铸型的透气性和发气性、铸件的折算厚度（3）浇注方面的因素包括液态金属的浇注温度、液态金属的静压头、浇注系统中的压头总损失和。12影响液态金属凝固过程的因素：主要因素是化学成分冷却速度是影响凝固过程的主要工艺因素液态合金的结构和性质以及冶金处理（孕育处理、变质处理、微合金化）等对液态金属的凝固也有重要影响 13液态金属凝固过程当中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流，自然对流是由于密度差和凝固收缩引起的流动，由密度差引起的对流成为浮力流。凝固过程中由传热。传质和溶质再分配引起液态合金密度的不均匀，密度小的液相上浮，密度大的下沉，称为双扩散对流，凝固以及收缩引起的对流主要主要产生在枝晶之间，强迫对流是由液体受到各种方式的驱动力产生的对流，例如压力头。机械搅动、铸型震动、外加磁场。 14铸件的凝固方式：层状凝固方式（动态凝固曲线之间的距离很小的时候）、体积凝固方式（动态凝固曲线之间的距离很大的时候）、中间凝固方式（介于中间情况的时候）、 15影响铸件凝固方式的因素有二：一是合金的化学成分，二是铸件断面上的温度梯度。 16热力学能障动力学能障：热力学能障是右被迫处于高自由能过度状态下的界面原子产生的他能直接影响系统自由能的大小，动力学能障是由于金属原子穿越界面过程引起的，他与驱动力的大小无关，而仅仅取决于界面的结构和性质，例如激活自由能。单从热力学条件来看，液相的自由能已经大于固相的自由能，固相为稳定相，相变应该没有能障，但是要想液相原子具有足够的的能量越过高能界面，还需动力学条件，因此液态金属凝固过程中必须克服热力学和动力学两个能障。液态金属在成分、温度、能量、上不是均匀的，即存在成分、能量、结构 一、如图所示结构，杆AC 、CD 、DE 铰链连接。已知AB=BC=1m ，DK=KE ，F =1732kN ，W =1000kN ，各杆重量略去不计，试求A 、E 两处的约束力。（12 分） 一、如图所示结构，杆AB 、CD 、AC 铰链连接，B 端插入地内，P =1000N ，作用于D 点，AE=BE=CE=DE=1m ，各杆重量略去不计， 求AC 杆内力？B 点的反力？（12分） D 二、 如图，阶梯钢杆的上下两端在T 1=5℃时被固定，杆的上下两段的面积分别为A 1=5cm 2， A 2=10cm 2，当温度升至T 2=25℃时，求各杆的温度应力。(线膨 胀系数C 0 610512/.-?=α，钢杆材料弹性模量E=200GPa ，不计杆自重，) （12 分） 二、如图，杆二端固定，横截面面积为A =10cm 2，在截面C 、D 处分别作用F 和2F 的力，F =100kN ，弹性模量E=200GPa 。不计杆自重，求各段应力。（12分） 解: 受力分析如图, 建立平衡方程， A B AC CD DB A A AD CD B BD A B A AC A CD B BD 23(2)0 (3)0.4 ()0.50.37 :116.7kN 6 183.3kN (4)AC : 116.7MPa()()CD : 6.7MPa() BD :183.3MPa(F F F F F F F F EA EA F EA F F F F A F F A F A δδδδδδσσσ+=+=++=?-?==-?======-====变形协调条件， 力与变形的物理关系， 联立求解得各段的应力为，段拉段拉段)压 2 F B F D 2B F A 《材料成形基础》试卷（A）卷 考试时间：120 分钟考试方式：半开卷学院班级姓名学号 一、填空题（每空0.5分，共20分） 1. 润湿角是衡量界面张力的标志，润湿角?≥90°，表面液体不能润湿固体；2．晶体结晶时，有时会以枝晶生长方式进行，此时固液界面前液体中的温度梯度为负。3．灰铸铁凝固时，其收缩量远小于白口铁或钢，其原因在于碳的石墨化膨胀作用。 4. 孕育和变质处理是控制金属（或合金）铸态组织的主要方法，两者的主要区别在于孕育主要影响生核过程，而变质则主要改变晶体生长方式。 5．液态金属成形过程中在固相线附近产生的裂纹称为热裂纹，而在室温附近产生的裂纹称为冷裂纹。 6．铸造合金从浇注温度冷却到室温一般要经历液态收缩、固态收缩和凝固收缩三个收缩阶段。 7．焊缝中的宏观偏析可分为层状偏析和区域偏析。 8．液态金属成形过程中在附近产生的裂纹称为热裂纹，而在附近产生的裂纹成为冷裂纹。 9．铸件凝固方式有逐层凝固、体积凝固、中间凝固，其中逐层凝固方式容易产生集中性缩孔，一般采用同时凝固原则可以消除；体积凝固方式易产生分散性缩松，采用顺序凝固原则可以消除此缺陷。 10．金属塑性加工就是在外力作用下使金属产生塑性变形加工方法。 1.12．塑性变形时，由于外力所作的功转化为热能，从而使物体的温度升高的现象称为 温度效应。 2.13．在完全不产生回复和再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷变形。 14．多晶体塑性变形时，除了晶内的滑移和产生，还包括晶界的滑动和转动。 3.15．单位面积上的内力称为应力。 4.16．物体在变形时，如果只在一个平面内产生变形，在这个平面称为塑性流平面。17．细晶超塑性时要求其组织超细化、等轴化和稳定化。18．轧制时，变形区可以分为后滑区、中性区和前滑区三个区域。19．棒材挤压变形时，其变形过程分为填充和挤压两个阶段。20．冲裁件的切断面由圆角带、光亮带、断裂带三个部分组成。 二、判断题（在括号内打“√”或“×”，每小题0.5分，共10分）1．酸性渣一般称为长渣，碱性渣一般称为短渣，前者不适宜仰焊，后者可适用于全位置焊。(√ ) 2．低合金高强度钢焊接时，通常的焊接工艺为：采取预热、后热处理，大的线能量。( x ) 3．电弧电压增加，焊缝含氮量增加；焊接电流增加，焊缝含氮量减少。(√ ) 4．电弧电压增加时，熔池的最大深度增大；焊接电流增加，熔池的最大宽度增大。( x ) 5．在非均质生核中，外来固相凹面衬底的生核能力比凸面衬底弱。( x ) 6．液态金属导热系数越小，其相应的充型能力就越好；与此相同，铸型的导热系数越小，越有利于液态金属的充型。(√ ) 7.在K0<1的合金中，由于逆偏析，使得合金铸件表层范围内溶质的浓度分布由外向内逐渐降低。(√ ) 8. 粘度反映了原子间结合力的强弱，与熔点有共同性，难熔化合物的粘度较高，而熔点较低的共晶成分合金其粘度较熔点较高的非共晶成分合金的低。 (√ ) 9．两边是塑性区的速度间断线在速端图中为两条光滑曲线，并且两曲线的距离即为速度间断线的间断值。(√ ) . 重庆工学院考试试卷（B） 一、填空题（每空2分，共40分） 1．液态金属本身的流动能力主要由液态金属的、和等决定。2．液态金属或合金凝固的驱动力由提供。 3．晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度，当温度梯度为正时，晶体的宏观生长方式为，当温度梯度为负时，晶体的宏观生长方式为。 5．液态金属凝固过程中的液体流动主要包括和。6．液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为。 7．铸件宏观凝固组织一般包括、和 三个不同形态的晶区。 8．内应力按其产生的原因可分为、和三种。9．铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历、和三个收缩阶段。 10．铸件中的成分偏析按范围大小可分为和二大类。 二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上（每空1分，共9分）。 1.塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响工件表面的粗糙度对 摩擦系数的影响。 . Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 2.塑性变形时不产生硬化的材料叫做。 Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料； 3.用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称 为。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法； 4.韧性金属材料屈服时，准则较符合实际的。 Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加； 5.塑性变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做。 Ａ、理想弹性材料；Ｂ、理想刚塑性材料；Ｃ、塑性材料； 6.硫元素的存在使得碳钢易于产生。 Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性； 7.应力状态中的应力，能充分发挥材料的塑性。 Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力； 8.平面应变时，其平均正应力 ｍ中间主应力 ２。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 9.钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性。 Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化； 三、判断题（对打√，错打×，每题1分，共7分） 1．合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。（） 重庆工学院考试试卷（B） 题号一二三四五六总分总分人 分数 一、填空题（每空2分，共40分） 得分评卷人 1．液态金属本身的流动能力主要由液态金属的、和等决定。2．液态金属或合金凝固的驱动力由提供。 3．晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度，当温度梯度为正时，晶体的宏观生长方式为，当温度梯度为负时，晶体的宏观生长方式为。 5．液态金属凝固过程中的液体流动主要包括和。6．液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为。 7．铸件宏观凝固组织一般包括、和 三个不同形态的晶区。 8．内应力按其产生的原因可分为、和三种。9．铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历、和三个收缩阶段。 10．铸件中的成分偏析按范围大小可分为和二大类。 二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上（每空1分，共9分）。 1.塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响工件表面的粗糙度对 摩擦系数的影响。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 2.塑性变形时不产生硬化的材料叫做。 Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料； 3.用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称 为。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法； 4.韧性金属材料屈服时，准则较符合实际的。 Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加； 5.塑性变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做。 Ａ、理想弹性材料；Ｂ、理想刚塑性材料；Ｃ、塑性材料； 6.硫元素的存在使得碳钢易于产生。 Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性； 7.应力状态中的应力，能充分发挥材料的塑性。 Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力； 8.平面应变时，其平均正应力 ｍ中间主应力 ２。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 9.钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性。 Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化； 三、判断题（对打√，错打×，每题1分，共7分） 得分评卷人 1．合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。（） 华中科技大学材料加工工程简介 2005-12-31 12:58:14 华中科技大学考研共济网 ·[考研一站式]华中科技大学硕士招生相关文章索引 ·[考研一站式]华中科技大学硕士专业课试题、[订购]考研参考书、专业目录学科概况kaoyantj 112室 华中科技大学国家重点学科材料加工工程简介济 该学科由铸、压、焊及热处理组成。1988年评为国家重点学科，1990年建立了塑性成形模拟与模具技术国家重点实验室，1996年列入国家“211工程”重点学科，1998年被批准建立科技部快速原型制造技术生产力促进中心，同年，获国家一级学科博士点授予权和博士后流动站。该学科自1988年以来共完成国家及省部级科研项目168项，获国际奖3项，获国家及省部级奖72项，发明专利16项，实用新型专利27 项，发表论文1400余篇，被三大索引检索收录170篇。目前共承担国家及省部级科研项目126项，在研项目经费共2098万元。学科研究设施先进，拥有一支由院士和知名教授率领的整体水平高、结构合理的师资队伍、国内外博士占37％。021- 主要研究方向及学术带头人48号 ①现代模具技术，以CAD／CAE／CAM技术为基础，包括塑性成形模拟及模具技术、塑料成型模拟及模具技术、铸造凝固过程模拟、新型模具材料及表面处理等面向新产品开发的模具快速设计与制造。学术带头人：李志刚、李德群、崔崑。彰武 ②快速成形与制模，包括快速原型制造系列技术、快速金属硬模制造，对薄材叠层、粉末激光烧结、光固化等成形的材料、工艺、数据处理、控制等关键技术进行系统、深入的研究。学术带头人：黄树槐、张海鸥、叶升平。021- ③精密成形，包括液态金属精确成形、固态金属塑性精密成形领域的研究。学术带头人：夏巨谌、黄乃瑜、罗吉荣。辅导 ④材料加工设备及其自动化，包括塑性成型设备的数控技术研究与开发、新型塑性成型设备的开发、焊接过程自动化及其在线检测设备开发、绿色铸造成套工艺设备开发等。学术带头人：李志远、莫健华、樊自田。辅导 ⑥激光材料加工及其质量控制，包括激光焊接与切割理论及技术、激光加工过程实时监测技术、激光材料表面改性、激光纳米粉体制备及应用等方面的研究。学术带头人：谢长生、胡伦骥、刘建华。 正门对面 学科基地建设 共济网 拟建设的模具(零件)数字化成形实验研究基地济 随着计算机信息技术的高速发展，计算机信息技术及应用已渗入了材料学科的各个领域，材料的数 （2010年4月23-25南京基础力学实验研讨会交流专用） 题目1-6：含内压薄壁圆筒受弯、扭组合载荷时内力素的测定 如图所示薄壁圆筒用不锈钢1C r 18N i 9T i 制造，材料弹性模量202G P a E =，泊松比 0.28μ=，圆筒外径D =40mm ，内径d =36.40mm 。采用5个60N 砝码逐级加载。 1. 计算每个载荷增量下图中I-I 截面内力的理论值： 答案： 3 60100.31860600.2515600.2615.6I I II II T F l N m F F N M M F l N m M M F l N m =?=??=?====?=?=?==?=?=?理Q 理理理 2. 为了测量图中I-I 截面弯矩，可采用什么形式的测量电桥？用图形表示测量电桥，并推导出测量仪器应变读数与所求弯矩之间的关系。 答案：由m 和n 两点的应变片组成半桥测量，电桥图略。 () 3 4 162 1M du M z E M M W D εσπα= = = - () ()()3 4 3 4 9 6 1(N m )64 0.0410.91 20210 10 64 0.1994(με) M du M du M du ED M παεπεε--∴?= ??-??= ??=? 3. 为了测量图中I-I 截面扭矩，可采用什么形式的测量电桥？用图形表示测量电桥，并推 导出测量应变仪器读数与所求扭矩之间的关系。 答案：由e 、f 和g 、h 点组成全桥测量电路。对于e 、f 和g 、h 点，是纯剪切应 支架 放气栓 注油接头 ｋ ２７０ ２６０ ２５０ ２４０ ３００ Ｆ ｍ ｂｅ ｃｎ ｄ ｆａｈ ｇ（ａ） 水平线 水平线ｈ ｇ ａｍｂ ｅｃ ｎｄｆ ５ ４ｏ ４ｏ５ ⅠⅠ-Ⅱ-ⅡⅡⅡ ⅠⅠ图１-1 薄壁圆筒实验装置 （ｂ） ｇ ｈ ａｍ ｂｅｃ ｎｄ ｆ （ｃ） 图1 薄璧圆筒弯扭实验装置 陕西工学院考试试卷（B）标准答案 一、填空题（每空2分，共40分） 1．液态金属本身的流动能力主要由液态金属的成分、温度和杂质含量等决定。2．液态金属或合金凝固的驱动力由过冷度提供。 3．晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度，当温度梯度为正时，晶体的宏观生长方式为平面长大方式，当温度梯度为负时，晶体的宏观生长方式为树枝晶长大方式。 5．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。6．液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为热过冷。 7．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。 8．内应力按其产生的原因可分为热应力、相变应力和机械应力三种。9．铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个收缩阶段。 10．铸件中的成分偏析按范围大小可分为微观偏析和宏观偏析二大类。 二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上（每空1分，共9分）。 1.塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响大于工件表面的粗糙 度对摩擦系数的影响。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 2.塑性变形时不产生硬化的材料叫做Ａ。 Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料； 3.用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为 Ｂ。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法； 4.韧性金属材料屈服时，Ａ准则较符合实际的。 Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加；5.塑性变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做Ｂ。 Ａ、理想弹性材料；Ｂ、理想刚塑性材料；Ｃ、塑性材料； 6.硫元素的存在使得碳钢易于产生A。 Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性； 7.应力状态中的B应力，能充分发挥材料的塑性。 Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力； 8.平面应变时，其平均正应力 ｍB中间主应力 ２。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 9.钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 B 。 Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化； 三、判断题（对打√，错打×，每题1分，共7分） 1．合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。（X ） 工程材料学习题 绪论、第一章 填空题 1. 纳米材料是指尺寸在_0.1-100nm _之间的超细微粒， 与传统固体材料具有一些特殊的效应，例如_表面与界面效 应___________ 、_尺寸效应 ______________ 和_量子尺寸效 应________ 。（体积效应、宏观量子隧道效应） 2. 固体物质按其原子（离子、分子）聚集的组态来讲，可以分为—晶体__________ 和_非晶体_____________ 两大类。 3. 工程材料上常用的硬度表示有 _布氏硬度（HB）_______ 、、洛氏硬度（HR）__________ 、—维氏硬度（HV ）__________ 、肖氏硬度（HS）_________ 以及_显微硬度______________ 等。 4. 在工程材料上按照材料的化学成分、结合键的特点将工程 材料分为—金属材料__________ 、—高分子材料__________ 、陶瓷材料_________ 以及____________ 复合材料等几大类。 5. 结合键是指—在晶体中使原子稳定结合在一起的力及其结 合方式 ___________ . 6. 材料的性能主要包括_力学性能 _______________ 能 __________ 和工艺性能 _______ 三个方面。 7. 金属晶体比离子晶体具有较 —强 ____________ 8. ______________ 低碳钢拉伸试验的过程可以分 为弹性变形、 和断裂 三个阶段。 9. 金属塑性的指标主要有 _伸长率 ______________ 率 __________ 两种。 二. 选择题 1. 金属键的特点是 ______ B ______ : A .具有饱和性 B.没有饱和性 C. D.具有方向性 2. 共价晶体具有__A _____________ : A.高强度 B.低熔点 C.不稳定结构 电性 3. 决定晶体结构和性能最本质的因素是 A : 物理化学性 的导电能力。 弹塑性变形 具有各向异性 D.高导 华中科技大学机械大类 机械原理考试试题 专业＿＿＿班号＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿ 一、（共18分）是非判断题（对的填T，错的填F）每小题一分 1.平面运动副按其接触特性,可分成转动副与高副;( F )。 2 平面四杆机构中，是否存在死点，取决于机架是否与连杆共线。(F) 3 一个K大于1的铰链四杆机构与K=1的对心曲柄滑块机构串联组合，该串联组 合而成的机构的行程变化系数K大于1。(T) 4．与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是可实现各种预期的运动规律。(T) 5．渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与齿距的比值。(F) 6．渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时，其啮合角恒等于齿顶圆上的压力角。（F）7．斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在法面上。（T 8、曲柄滑块机构中，当曲柄与机架处于两次互相垂直位置之一时，出现最小传动角。(T) 9.平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于零。 (T) 10．一对渐开线圆柱齿轮传动，其分度圆总是相切并作纯滚动，（F 11．一对平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为摸数、压力角、螺旋角大小相等。（F） 12 机械零件和机构是组成机械系统的基本要素。（F） 13机电一体化系统由动力系统、传感系统、控制系统三个要素组成。（F） 14 机械设计有开发性设计、适应性设计、变型设计三类不同的设计。（T） 15 运动系数 反映了在一个运动循环中，槽轮的运动时间在一个间歇周期中所占的比例。（T） 16在齿轮运转时，其中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线运动的齿轮系称为复合齿轮系。（F） 17采用不同的功能原理，能实现机器的同一使用要求或工艺要求。（T） 18表达机械各执行机构（构件）在一个运动环中各动作的协调配合关系的简单明确图，称为机械运动循环图。（T） 二、（6分）试计算下列运动链的自由度数.(若有复合铰链,局部自由度或虚约束,必须明确指出)，打箭头的为原动件，判断该运动链是否成为机构. 考试试卷（B） 一、填空题（每空1分，共34 分） 1.液态金属或合金中一般存在起伏、起伏和起伏，其中在一定过冷度下，临界核心由起伏提供，临界生核功由起伏提供。 2、影响液态金属界面张力的因素主要有、和。 3、纯金属凝固过程中晶体的宏观长大方式可分为和 两种，其主要取决于界面前沿液相中的。 4、金属（合金）凝固过程中由热扩散控制的过冷被称为。 5、铸件的宏观凝固组织主要是指，其通常包括、和三个典型晶区。 6、孕育和变质处理是控制金属（合金）铸态组织的主要方法，两者的主要区别在于孕育主要影响，而变质则主要改变。 7、液态金属成形过程中在附近产生的裂纹称为热裂纹，而在附近产生的裂纹称为冷裂纹。 8、铸造合金从浇注温度冷却到室温一般要经历、和 三个收缩阶段。 9、铸件凝固组织中的微观偏析可分为、和等，其均可通过方法消除。 10、铸件中的成分偏析按范围大小可分为和两大类。 11、塑性成形中的三种摩擦状态分别是：、、。 12、对数应变的特点是具有真实性、可靠性和。 13、就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性。 14、钢冷挤压前，需要对坯料表面进行润滑处理。 二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上（每空1分，共9分） 1.塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响工件表面的粗糙 度对摩擦系数的影响。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 2.塑性变形时不产生硬化的材料叫做。 Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料；3.用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称 为。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法；4.韧性金属材料屈服时，准则较符合实际的。 Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加； 5.塑性变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做。 Ａ、理想弹性材料；Ｂ、理想刚塑性材料；Ｃ、塑性材料； 工程力学专业本科培养计划 Undergraduate Program for Specialty in Engineering Mechanics 一、培养目标 Ⅰ．Educational Objectives 面向未来，面向世界，培养适应社会需要具有比较扎实的数理和力学基础，有良好文化素质并掌握计算机应用基本理论、技术和方法的宽口径、创新能力强的高水平“复合型”人才。本专业注重对学生的基础力学理论、力学建模、分析、计算与实验的全面训练及与力学相关的工程系统软件的应用、研究与开发能力的培养。毕业生不但能从事与力学有关的科研、技术开发、工程设计、工程管理和教学工作，而且也能适应现代信息社会的需要，从事计算机应用、软件开发、信息处理和管理等方面的科技工作。 The program produces versatile students with sound knowledge of mathematics, physics, and mechanics and with principles and skills of computer application. Aiming at preparing students for high quality education, the program is aimed at establishing the fundamental knowledge and application skills of mechanical modeling, analysis, computation and experiment, and the abilities to the application, research and development of the engineering system softwares. 二、基本规格要求 Ⅱ．Skills Profile 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1. 系统、扎实地掌握本专业的基础知识，主要为数学与力学基础知识、计算机应用基础知识、基本的测试理论与测试技术基础；熟练掌握一门外语，具有较强的听说读写的综合运用能力，以及查阅中外文科技文献的能力； 2. 具有熟练地运用计算机对工程问题进行分析计算的能力，有较强的使用软件和开发软件的能力； 3. 具有必要的工程基础知识与工程基本训练，具有制订实验方案、进行实验、分析和解释数 实设字〔2017〕38号 华中科技大学实验室材料及低值设备 管理暂行办法 为加强并规范学校实验室材料及设备类低值易耗品的管理，根据《华中科技大学国有资产管理办法》（校国资〔2017〕1号）和《华中科技大学仪器设备管理办法》（校设〔2016〕16号），制定本管理办法。 第一条本办法所称实验室材料，是指用于教学或科研实验室，具有实物形态并满足以下条件之一的实（试）验用品，不包括燃料、药品、办公用品： 1.不能独立使用； 2.按规定使用时不能保持原有物质形态和功能； 3.使用寿命不足一年。 第二条本办法所称低值设备，是指单价未达到固定资产建账 - 1 - 标准、能独立使用并在使用过程中基本保持原有物质形态和功能的仪器仪表、小型设备，不包括软件、用具、装具、家具、陈列品。 第三条学校实验室材料和低值设备属于实物性流动资产，由各使用单位管理，实验室与设备管理处行使监督管理职责。 第四条实验室材料和低值设备采购按学校采购管理制度执行，购置入校后使用单位必须组织验收。 第五条实验室材料验收按《华中科技大学实验室材料验收管理暂行办法》执行。对于单价均为1000元以下的实验室材料，可以按照购置批次批量验收，并填写“华中科技大学单价1000元以下实验室材料验收单”；对于单价为1000元（含）以上的实验室材料，必须逐品种验收，并填写“华中科技大学单价1000元（含）以上实验室材料验收单”。 使用单位对单价为1000元（含）以上的实验室材料验收时，必须组织专家组进行验收。专家组至少由2名相关领域副高及以上技术职称的专家组成。对单价10000元（含）以上的实验室材料验收，验收专家组应由3人（含）以上的单数组成，且使用单位分管领导必须对验收结论审核把关；对单价100000元（含）以上的实验室材料验收，必须通知实验室与设备管理处派观察员列席。 第六条凡是用于自制设备的实验室材料，验收后必需到实验室与设备管理处办理登记手续后方可办理财务报销。 第七条低值设备验收参照《华中科技大学实验室材料验收管理暂行办法》执行，填写“华中科技大学低值设备验收单”。 第八条各使用单位的实验室材料验收单、台账，按照《华中2014华中科技大学工程力学试卷
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