1、第一章練習(xí)一一、填空題1、液體的表觀特征有： （1）類似于 體，液體最顯著的性質(zhì)是具有 性，即不能夠象固體那樣承受剪切應(yīng)力； （2）類似于 體，液體可完全占據(jù)容器的空間并取得容器 的形狀； （3）類似于固體，液體具有 表面； （4）類似于固體，液體可壓縮性很 。2、按液體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部作用力分類，液體可分為原子液體、分子液體及離子液體三類。其中，液態(tài)金屬屬于 液體，各種簡(jiǎn)單及復(fù)雜的熔鹽屬于 液體。3、偶分布函數(shù)g(r) 的物理意義是距某一 粒子r處找到另一個(gè)粒子的 ，換言之，表示離開參考原子（處于坐標(biāo)原點(diǎn)r=0）距離為r位置的數(shù)密度(r)對(duì)于平均數(shù)密度o（=N/V）的相對(duì)偏差。4、考察下面右圖中表

2、達(dá)物質(zhì)不同狀態(tài)的偶分布函數(shù)g(r)的圖(a)、(b)、(c)的特征，然后用連線將分別與左圖中對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行配對(duì)。 固體結(jié)構(gòu) （a） 的偶分布函數(shù) 氣體結(jié)構(gòu) （b） 的偶分布函數(shù) 液體結(jié)構(gòu) （c） 的偶分布函數(shù)5、能量起伏：描述液態(tài)結(jié)構(gòu)的“綜合模型”指出，液態(tài)金屬中處于熱運(yùn)動(dòng)的不同原子的 有高有低，同一原子的能量也在隨 不停地變化，時(shí)高時(shí)低。這種現(xiàn)象稱為能量起伏。6、結(jié)構(gòu)起伏：液態(tài)金屬是由大量不停“游動(dòng)”著的 組成，團(tuán)簇內(nèi)為某種 結(jié)構(gòu)，團(tuán)簇周圍是一些 的原子。由于“能量起伏”，一部分金屬原子（離子）從某個(gè)團(tuán)簇中 出去，同時(shí)又會(huì)有另一些原子 到該團(tuán)簇中，此起彼伏，不斷發(fā)生著這樣的漲落過程，似

3、乎原子團(tuán)簇本身在“游動(dòng)”一樣，團(tuán)簇的尺寸及其內(nèi)部原子數(shù)量都隨 和 發(fā)生著改變，這種現(xiàn)象稱為結(jié)構(gòu)起伏。7、在特定的溫度下，雖然“能量起伏”和“結(jié)構(gòu)起伏”的存在，但對(duì)于某一特定的液體，其團(tuán)簇的統(tǒng)計(jì)平均 是一定的。然而，原子團(tuán)簇平均尺寸隨溫度變化而變化，溫度越高原子團(tuán)簇平均尺寸 。8、濃度起伏：工業(yè)中常用的合金存在著異類組員；即使是“純”金屬，也存在著大量 原子。因此，對(duì)于實(shí)際金屬及合金的液態(tài)結(jié)構(gòu)，還需考慮不同原子的分布情況。由于同種元素及不同元素之間的原子間結(jié)合力存在差別，結(jié)合力 的原子容易聚集在一起，把別的原于排擠到別處，表現(xiàn)為游動(dòng)原子團(tuán)簇之間存在著成分差異。這種局域成分的不均勻性隨原子 在不時(shí)

4、發(fā)生著變化，這一現(xiàn)象稱為濃度起伏（也稱為成分起伏）。9、對(duì)于液態(tài)合金，若同種元素的原子間結(jié)合力 不同元素的原子間結(jié)合力，即F(A-A、B-B) F(A-B)，則形成富A及富B的原子 ，具有這樣的原子團(tuán)簇的液體僅有“拓?fù)涠坛绦颉保蝗羧垠w的異類組元具有負(fù)的 ，往往F(A -B)F(A-A、B-B)，則在液體中形成具有A-B化學(xué)鍵的原子團(tuán)簇，具有這樣的原子團(tuán)簇的液體同時(shí)還有“化學(xué)短程序”。具有“化學(xué)短程序”的原子團(tuán)簇，在熱運(yùn)動(dòng)的作用下，出現(xiàn)時(shí)而化合，時(shí)而分解的分子，也可稱為不穩(wěn)定化合物，甚至可以形成比較強(qiáng)而穩(wěn)定化合物，在液體中就出現(xiàn)新的固相。10、金屬熔化潛熱Hm比其氣化潛熱Hb小得多（表1-2），

5、為1/151/30，表明熔化時(shí)其內(nèi)部原子 只有部分被破壞。二、判斷題（括號(hào)中添“”或“×”）1、在描述液體結(jié)構(gòu)時(shí)，以結(jié)構(gòu)參數(shù)N1表示參考原子周圍最近鄰（即第一殼層）原子數(shù)，即配位數(shù)；以r1表示參考原子至其周圍第一配位層的原子平均原子間距，同時(shí)r1也可表達(dá)此液態(tài)體系的原子平均原子間距。（ ）2、所有物質(zhì)熔化時(shí)體積變化率Vm/V均為正值，表明液體的原子間距接近于固體。（ ）3、理想純金屬液體中只存在“能量起伏”，而實(shí)際液態(tài)金屬或合金同時(shí)存在能量、結(jié)構(gòu)和成分三種起伏。（ ）4、液態(tài)金屬及合金中，一些化學(xué)親和力較強(qiáng)的異類原于之間還可能形成不穩(wěn)定的(臨時(shí)的)或穩(wěn)定的化合物。這些化合物可能以固態(tài)

6、，氣態(tài)或液態(tài)出現(xiàn)。（ ）5、液態(tài)領(lǐng)域最新理論及實(shí)驗(yàn)表明，單組元液體中存在“拓?fù)涠坛绦颉?而多組元液體中則可能同時(shí)存在“化學(xué)短程序”，液體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)隨壓力或溫度的改變只發(fā)生連續(xù)漸變。（ ）練習(xí)二一、 填空題1. 作用于液體表面切應(yīng)力大小與垂直于該平面法線方向上的速度梯度的比例系數(shù)，稱為 ，通常以表示。要產(chǎn)生相同的速度梯度dVX/dy，液體 阻力越大，則越大，所需外加剪切應(yīng)力也 。2. 液體粘度的常用單位為 或 。3. 液體的原子之間結(jié)合力（或原子間結(jié)合能U） ，則內(nèi)摩擦阻力越大，粘度也就 。液體粘度隨原子間結(jié)合能U按指數(shù)關(guān)系增加，即（公式）： 。4. 此外，粘度隨原子間距 而降低，隨溫度T 而下

7、降，合金元素的加入若產(chǎn)生負(fù)的混合熱Hm，則會(huì)使合金液的粘度 ，通常，表面活性元素使液體粘度 。5. 通常， 大的物質(zhì)，其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高，其固體和液體的表面能和表面張力也大。6. 雖然表面張力與表面自由能是不同的物理概念，但都以（或）表示，其大小完全相同，單位也可以 ，通常表面張力的單位為力/距離，以 或 表示，表面能的單位為能量/面積，以 或 表示。7. 兩相質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力 ，界面能越小，界面張力就越小。兩相間的界面張力越大，則潤(rùn)濕角 ，表示兩相間潤(rùn)濕性 。8. 多的溶質(zhì)元素，由于造成合金表面雙電層的電荷密度大，從而造成對(duì)表面壓力大，而使整個(gè)系統(tǒng)的表面張力 。9.二、選擇題1、下面哪些因素的變化可

8、以同時(shí)降低液體的粘度？ A、提高液體溫度、降低原子間距、加入產(chǎn)生負(fù)的混合熱的合金元素或加入表面活性元素；B、提高液體溫度、增大原子間距、加入產(chǎn)生正的混合熱的合金元素或加入非表面活性元素；C、提高液體溫度、增大原子間距、加入產(chǎn)生正的混合熱的合金元素或加入表面活性元素；D、降低液體溫度、增大原子間距、加入產(chǎn)生正的混合熱的合金元素或加入表面活性元素。2、關(guān)于表面張力，下面哪一種說法的是正確的？A、通過降低液體溫度、向系統(tǒng)中加入削弱原子間結(jié)合力的組元可以提高表面張力。B、對(duì)晶體而言，若表面為密排晶面（低指數(shù)晶面），其表面能及表面張力比非密排晶面的小。基于上述原因，晶體為維持其最穩(wěn)定的狀態(tài)，其表面往往為

9、低指數(shù)（密排）晶面。C、加入自由電子數(shù)目多的溶質(zhì)元素，以及加入表面活性元素可以降低合金液的表面張力。D、S、O及N等元素均明顯降低鋼液及鐵液的表面張力，而加入Cr作為合金元素則使鐵液表面張力上升。3、下面哪種說法是錯(cuò)誤的？A、表面張力在大體積系統(tǒng)中顯示不出它的作用，但在微小體積系統(tǒng)會(huì)顯示很大的作用。B、液體及固體為微小凸面（曲率半徑r為正）時(shí)，其內(nèi)部壓力大于外部壓力，即：p1p2。C、液態(tài)鋁合金中同時(shí)存在大小不同的氫氣泡，由表面張力產(chǎn)生的附加壓力分別為P1與P2，則P2P1。當(dāng)兩氣泡匯集接觸時(shí)，小氣泡中的氣體將迅速充入大氣泡而合并。D、鑄造過程中金屬液若易侵入砂型毛細(xì)管則形成粘砂。毛細(xì)管直徑D

10、及上方金屬液靜壓頭H越大，越容易產(chǎn)生粘砂，而金屬液表面張力越小，則產(chǎn)生粘砂的毛細(xì)管臨界直徑DC（與型砂的粗細(xì)有關(guān)）越大。4、下面哪一種說法的是正確的？A、兩個(gè)熔點(diǎn)不同的高的物質(zhì)，熔點(diǎn)高的物質(zhì)其表面張力必定比熔點(diǎn)低的物質(zhì)高。B、當(dāng)溶質(zhì)的原子體積小于溶劑原子體積，作為合金元素加入則降低整個(gè)系統(tǒng)的能量；而當(dāng)溶質(zhì)的原子體積大于溶劑原子體積，作為合金元素加入則降低整個(gè)系統(tǒng)的能量。C、一定溫度下，d/dc0時(shí)，元素濃度的增加將引起表面張力的降低，則單位面積上的吸附量0，為正吸附，此時(shí)為表面活性元素。D、奧氏體鋼熔體的表面張力隨Ni的增加而下降。三、解答及計(jì)算題：1、在金屬液各種精煉工藝中，希望夾雜或氣泡能

11、夠快速上浮而強(qiáng)化精煉效果。寫出流體力學(xué)的斯托克斯公式，并分析粘度、夾雜或氣泡半徑r、夾雜或氣泡密度B的大小對(duì)精煉效果的影響。2、簡(jiǎn)述表面張力的產(chǎn)生原因，并指出物質(zhì)內(nèi)部原子間結(jié)合力的大小對(duì)表面張力及表面能的影響。潤(rùn)濕角與界面張力3、如圖所示，各界面（表面）張力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在圖中標(biāo)出各張力（符號(hào)），并寫出潤(rùn)飾角與張力之間的平衡關(guān)系式。 假設(shè)GL保持不變，討論LS大于、小于及等于GS 的情況下潤(rùn)飾角的特點(diǎn)及液相對(duì)固相的潤(rùn)飾性。4、設(shè)凝固后期枝晶間液體相互隔絕，厚度為1.1×10-9m的液膜兩側(cè)晶粒因凝固收縮受1.5×103Mpa的拉應(yīng)力，根據(jù)液膜理論計(jì)算產(chǎn)生熱裂的液態(tài)金屬臨界表

12、面張力。并討論 S及液膜厚度對(duì)鋼鐵材料的熱裂紋形成的影響。5、過共析鋼液=0.0049PaS，鋼液的密度為7000kg/m3，表面張力為1500mN/m，加鋁脫氧，生成密度為5400 kg/m3的Al2O3 ，如能使Al2O3顆粒上浮到鋼液表面就能獲得質(zhì)量較好的鋼。假如脫氧產(chǎn)物在1524mm深處生成，試確定鋼液脫氧后2min上浮到鋼液表面的Al2O3最小顆粒的尺寸。練習(xí)三一、填空題1、充型能力是設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的重要依據(jù)之一，充型能力弱，則可能產(chǎn)生 、 、砂眼、鐵豆、抬箱，以及卷入性氣孔、夾砂等缺陷。2、液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力稱為“ ”，是液態(tài)金屬的工藝性能之一，它取決于液態(tài)金屬的 、 、合金的

13、及 等。3、液態(tài)金屬的“充型能力”既取決于金屬本身的流動(dòng)性，也取決于 性質(zhì)、 條件、 結(jié)構(gòu)等外界因素，是各種因素的綜合反映。4、鑄件的澆注系統(tǒng)靜壓頭H ，液態(tài)金屬密度及比熱、合金的結(jié)晶潛熱 ，澆注溫度、鑄型溫度T型 ，充型能力越強(qiáng)。5、鑄型的C2、2、2越大即蓄熱系數(shù)b2（）越大，鑄型的激冷能力就 ，金屬液于其中保持液態(tài)的時(shí)間就越短，充型能力 。二、選擇題1、對(duì)于特定合金，分別采用砂型、金屬型、熔模鑄造不同的工藝方法，鑄件可以鑄造出的最小壁厚從小到大的正確排列順序?yàn)椋篈、熔模鑄造、砂型、金屬型；B、金屬型、砂型、熔模鑄造；C、砂型、金屬型、熔模鑄造；D、熔模鑄造、金屬型、砂型。2、下面哪一種說

14、法的是錯(cuò)誤的？A、純金屬、共晶和金屬間化合物成分的合金，在相同過熱度情況下，比具有寬凝固溫度區(qū)間的流動(dòng)性好。B、Al-Si合金共晶成分為Si12.6%，因此，從合金的性質(zhì)而言，流動(dòng)性最好的成分是Si12.6%。C、根據(jù)結(jié)晶溫度范圍寬的合金的停止流動(dòng)機(jī)理，當(dāng)向前流動(dòng)的液態(tài)金屬的前端析出1520的固相量時(shí)，便結(jié)成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，流動(dòng)就會(huì)停止。D、盡管“充型能力”與合金的“流動(dòng)性”緊密相關(guān)，合金的“流動(dòng)性”與“充型能力”是兩個(gè)不同的概念。3、下面哪一種說法的是錯(cuò)誤的？A、鑄型的蓄熱系數(shù)b2越大，鑄型的激冷能力就越強(qiáng)，充型能力下降。反之，鑄型的b2小，則充型能力提高。B、澆注溫度越高、充型壓頭越大，則

15、液態(tài)金屬的充型能力越好。而鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、厚薄過渡面多，則型腔結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)阻力越大，液態(tài)金屬的充型能力越差。C、金屬型的蓄熱系數(shù)b2是砂型的十倍或數(shù)十倍以上，為了使金屬型澆口和冒口中的金屬液緩慢冷卻，可以在涂料中加入b2很小的石棉粉。D、某一牌號(hào)的合金鑄件出現(xiàn)“澆不足”缺陷而報(bào)廢，因此應(yīng)調(diào)整成分來縮小結(jié)晶溫度范圍，以提高其流動(dòng)性。4、關(guān)于液態(tài)金屬流動(dòng)性，下面哪一種說法的是錯(cuò)誤的？A、在相同的過熱度情況下，成分范圍C2.0%-4.3%的Fe-C合金流動(dòng)性隨含C量的增加而變差。B、特定成分的合金流動(dòng)性隨過熱度增大而變好。C、通常，在相同的條件下（相同鑄型性質(zhì)、澆注系統(tǒng)、澆注過熱度等）澆注各種合金的流動(dòng)性