1、第一章練習一一、填空題1、液體的表觀特征有： （1）類似于 體，液體最顯著的性質是具有 性，即不能夠象固體那樣承受剪切應力； （2）類似于 體，液體可完全占據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、按液體結構和內部作用力分類，液體可分為原子液體、分子液體及離子液體三類。其中，液態金屬屬于 液體，各種簡單及復雜的熔鹽屬于 液體。3、偶分布函數g(r) 的物理意義是距某一 粒子r處找到另一個粒子的 ，換言之，表示離開參考原子（處于坐標原點r=0）距離為r位置的數密度(r)對于平均數密度o（=N/V）的相對偏差。4、考察下面右圖中表

2、達物質不同狀態的偶分布函數g(r)的圖(a)、(b)、(c)的特征，然后用連線將分別與左圖中對應的結構示意圖進行配對。 固體結構 （a） 的偶分布函數 氣體結構 （b） 的偶分布函數 液體結構 （c） 的偶分布函數5、能量起伏：描述液態結構的“綜合模型”指出，液態金屬中處于熱運動的不同原子的 有高有低，同一原子的能量也在隨 不停地變化，時高時低。這種現象稱為能量起伏。6、結構起伏：液態金屬是由大量不停“游動”著的 組成，團簇內為某種 結構，團簇周圍是一些 的原子。由于“能量起伏”，一部分金屬原子（離子）從某個團簇中 出去，同時又會有另一些原子 到該團簇中，此起彼伏，不斷發生著這樣的漲落過程，似

3、乎原子團簇本身在“游動”一樣，團簇的尺寸及其內部原子數量都隨 和 發生著改變，這種現象稱為結構起伏。7、在特定的溫度下，雖然“能量起伏”和“結構起伏”的存在，但對于某一特定的液體，其團簇的統計平均 是一定的。然而，原子團簇平均尺寸隨溫度變化而變化，溫度越高原子團簇平均尺寸 。8、濃度起伏：工業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，對于實際金屬及合金的液態結構，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合力存在差別，結合力 的原子容易聚集在一起，把別的原于排擠到別處，表現為游動原子團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

4、發生著變化，這一現象稱為濃度起伏（也稱為成分起伏）。9、對于液態合金，若同種元素的原子間結合力 不同元素的原子間結合力，即F(A-A、B-B) F(A-B)，則形成富A及富B的原子 ，具有這樣的原子團簇的液體僅有“拓撲短程序”；若熔體的異類組元具有負的 ，往往F(A -B)F(A-A、B-B)，則在液體中形成具有A-B化學鍵的原子團簇，具有這樣的原子團簇的液體同時還有“化學短程序”。具有“化學短程序”的原子團簇，在熱運動的作用下，出現時而化合，時而分解的分子，也可稱為不穩定化合物，甚至可以形成比較強而穩定化合物，在液體中就出現新的固相。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，表明熔化時其內部原子 只有部分被破壞。二、判斷題（括號中添“”或“×”）1、在描述液體結構時，以結構參數N1表示參考原子周圍最近鄰（即第一殼層）原子數，即配位數；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r1也可表達此液態體系的原子平均原子間距。（ ）2、所有物質熔化時體積變化率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”，而實際液態金屬或合金同時存在能量、結構和成分三種起伏。（ ）4、液態金屬及合金中，一些化學親和力較強的異類原于之間還可能形成不穩定的(臨時的)或穩定的化合物。這些化合物可能以固態

6、，氣態或液態出現。（ ）5、液態領域最新理論及實驗表明，單組元液體中存在“拓撲短程序”,而多組元液體中則可能同時存在“化學短程序”，液體結構和性質隨壓力或溫度的改變只發生連續漸變。（ ）練習二一、 填空題1. 作用于液體表面切應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，稱為 ，通常以表示。要產生相同的速度梯度dVX/dy，液體 阻力越大，則越大，所需外加剪切應力也 。2. 液體粘度的常用單位為 或 。3. 液體的原子之間結合力（或原子間結合能U） ，則內摩擦阻力越大，粘度也就 。液體粘度隨原子間結合能U按指數關系增加，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生負的混合熱Hm，則會使合金液的粘度 ，通常，表面活性元素使液體粘度 。5. 通常， 大的物質，其熔點和沸點高，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. 兩相質點間結合力 ，界面能越小，界面張力就越小。兩相間的界面張力越大，則潤濕角 ，表示兩相間潤濕性 。8. 多的溶質元素，由于造成合金表面雙電層的電荷密度大，從而造成對表面壓力大，而使整個系統的表面張力 。9.二、選擇題1、下面哪些因素的變化可

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

9、低指數（密排）晶面。C、加入自由電子數目多的溶質元素，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、下面哪種說法是錯誤的？A、表面張力在大體積系統中顯示不出它的作用，但在微小體積系統會顯示很大的作用。B、液體及固體為微小凸面（曲率半徑r為正）時，其內部壓力大于外部壓力，即：p1p2。C、液態鋁合金中同時存在大小不同的氫氣泡，由表面張力產生的附加壓力分別為P1與P2，則P2P1。當兩氣泡匯集接觸時，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管則形成粘砂。毛細管直徑D

10、及上方金屬液靜壓頭H越大，越容易產生粘砂，而金屬液表面張力越小，則產生粘砂的毛細管臨界直徑DC（與型砂的粗細有關）越大。4、下面哪一種說法的是正確的？A、兩個熔點不同的高的物質，熔點高的物質其表面張力必定比熔點低的物質高。B、當溶質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系統的能量；而當溶質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系統的能量。C、一定溫度下，d/dc0時，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、夠快速上浮而強化精煉效果。寫出流體力學的斯托克斯公式，并分析粘度、夾雜或氣泡半徑r、夾雜或氣泡密度B的大小對精煉效果的影響。2、簡述表面張力的產生原因，并指出物質內部原子間結合力的大小對表面張力及表面能的影響。潤濕角與界面張力3、如圖所示，各界面（表面）張力達到穩定狀態，在圖中標出各張力（符號），并寫出潤飾角與張力之間的平衡關系式。 假設GL保持不變，討論LS大于、小于及等于GS 的情況下潤飾角的特點及液相對固相的潤飾性。4、設凝固后期枝晶間液體相互隔絕，厚度為1.1×10-9m的液膜兩側晶粒因凝固收縮受1.5×103Mpa的拉應力，根據液膜理論計算產生熱裂的液態金屬臨界表

12、面張力。并討論 S及液膜厚度對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量較好的鋼。假如脫氧產物在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。練習三一、填空題1、充型能力是設計澆注系統的重要依據之一，充型能力弱，則可能產生 、 、砂眼、鐵豆、抬箱，以及卷入性氣孔、夾砂等缺陷。2、液態金屬本身的流動能力稱為“ ”，是液態金屬的工藝性能之一，它取決于液態金屬的 、 、合金的

13、及 等。3、液態金屬的“充型能力”既取決于金屬本身的流動性，也取決于 性質、 條件、 結構等外界因素，是各種因素的綜合反映。4、鑄件的澆注系統靜壓頭H ，液態金屬密度及比熱、合金的結晶潛熱 ，澆注溫度、鑄型溫度T型 ，充型能力越強。5、鑄型的C2、2、2越大即蓄熱系數b2（）越大，鑄型的激冷能力就 ，金屬液于其中保持液態的時間就越短，充型能力 。二、選擇題1、對于特定合金，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為：A、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間的流動性好。B、Al-Si合金共晶成分為Si12.6%，因此，從合金的性質而言，流動性最好的成分是Si12.6%。C、根據結晶溫度范圍寬的合金的停止流動機理，當向前流動的液態金屬的前端析出1520的固相量時，便結成一個連續的網絡，流動就會停止。D、盡管“充型能力”與合金的“流動性”緊密相關，合金的“流動性”與“充型能力”是兩個不同的概念。3、下面哪一種說法的是錯誤的？A、鑄型的蓄熱系數b2越大，鑄型的激冷能力就越強，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、液態金屬的充型能力越好。而鑄件結構越復雜、厚薄過渡面多，則型腔結構越復雜，流動阻力越大，液態金屬的充型能力越差。C、金屬型的蓄熱系數b2是砂型的十倍或數十倍以上，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、某一牌號的合金鑄件出現“澆不足”缺陷而報廢，因此應調整成分來縮小結晶溫度范圍，以提高其流動性。4、關于液態金屬流動性，下面哪一種說法的是錯誤的？A、在相同的過熱度情況下，成分范圍C2.0%-4.3%的Fe-C合金流動性隨含C量的增加而變差。B、特定成分的合金流動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、澆注系統、澆注過熱度等）澆注各種合金的流動性