材料成形原理学习教案.pptx

会计学第一章液体金属的结构(jiégòu)和性质（StructureandPropertyofLiquidMetal)凝固现象的广泛性：

自然界的物质通常(tōngcháng)存在三种状态，即气态、液态和固态。在一定的条件下，物质可以在三种状态之间转变。物质从液态转变成固态的过程就是凝固。这是从宏观上的定义。从微观上看，可以定义为物质原子或分子从较为激烈运动的状态转变为规则排列的状态的过程。水凝结成雪花(xuěhuā)晶体*液体(yètǐ)金属（钢水）浇注后凝固成固体金属主要(zhǔyào)研究（学习）内容研究内容
液态金属的结构和性质(xìngzhì)、晶体的生核和长大、宏观组织及其控制、凝固缺陷的成因及防止方法。
影响液态金属凝固过程的最主要因素是化学成分。
第二个主要的因素是凝固速度。这是一个重要的外在的工艺因素。
液态金属的结构和性质(xìngzhì)、冶金处理（如孕育、球化、变质等）、外力（如电磁力、离心力、重力等）也能对凝固过程产生重大的影响。凝固技术(jìshù)发展历程20世纪60年代后，研究的重点在经典理论的应用，出现了快速凝固、定向凝固、等离子熔化技术、激光表面重熔技术、半固态铸造、扩散(kuòsàn)铸造。调压铸造等凝固技术和材料成型方法。
其后，对凝固过程的认识逐渐从经验主义中摆脱出来。大野笃美提出了晶粒游离和晶粒增殖的理论。通过计算机定量地描述液态金属的凝固过程，对凝固组织和凝固缺陷进行预测，在此基础上，出现了许多新的凝固理论和模型。它们将温度场、应力场、流动场耦合起来进行研究，其结果更接近于实际。国际国内已出现了许多商品化的凝固模拟软件，它们在科研和生产中发挥着重要作用。凝固学与材料成形

液态成形：凝固过程对铸件的质量起着关键的作用。
连接成形：焊接的质量在很大程度上由焊缝的凝固特性来决定，研究焊缝的凝固规律已成为重要的理论课题。
塑性成形：与液态金属凝固无直接关系，但有重要的间接关系。凝固组织，特别是凝固过程中形成的夹杂、裂纹、偏析等对塑性成形会造成严重的后果。
金属切削：成形所用的坯料(pīliào)，都是熔化和凝固后的产品。
粉末成形：是冶金学的一个分支，粉末是经熔化和凝固而成的。§1-1材料(cáiliào)的固液转变固态金属
按原子聚集形态分为晶体与非晶体。
晶体
凡是原子在空间呈规则的周期性重复排列的物质称为晶体。
单晶体
在晶体中所有原子排列位向相同(xiānɡtónɡ)者称为单晶体
多晶体
大多数金属通常是由位向不同的小单晶（晶粒）组成，属于多晶体。
在固体中原子被束缚在晶格结点上，其振动频率约为1013次/s。液态金属

液态金属中的原子和固态时一样，均不能自由运动，围绕着平衡结点位置进行振动，但振动的能量(néngliàng)和频率要比固态原子高几百万倍。
液态金属宏观上呈正电性，具有良好导电、导热和流动性。
固体可以是非晶体也可以是晶体，而液态金属则几乎总是非晶体。液态金属的热物理性质

1.体积变化
金属熔化，由固体变成液体时，比容仅增加3%～5%。即原子间距平均(píngjūn)只增大1%～1.5％，这说明原子间仍有较大的结合能。液态原子的结构仍有一定的规律性。

2．潜热
熔化潜热一般只有升华热的3%～7%，即熔化时原子间的结合能仅减小了百分之几。见表1-1表1-1一些金属在熔化和汽化时的热物性质(xìngzhì)变化这就可以认为金属由固态变成液态时，原子(yuánzǐ)结合键只破坏一个很小的百分数，只不过它的熔化熵相对于固态时的熵值有较多的增加，表明液态中原子(yuánzǐ)热运动的混乱程度，与固态相比有所增大。§2-2液态金属的结构(jiégòu)与分析X射线衍射分析
图1-5是由X射线衍射结果整理而得的原子密度分布曲线。
横坐标为观测点至某一任意选定的原子（参考中心）的距离，对于三维空间，它相当于以所选原子为球心的一系列球体的半径。
纵坐标表示当半径增减(zēnɡjiǎn)一个单位长度时，球体（球壳）内原子个数的变化值，其中（r）称为密度函数。对于固态金属而言，原子在某一平衡位置热振动，因此衍射结果得到的原子密度分布曲线是一组相距一定距离（点阵常数）的垂线，每一条垂线都有确定的位置r和峰值。但对于液态金属而言，原子密度分布曲线是一条呈波浪形的连续(liánxù)曲线。

这是由于液态中的金属原子是处在瞬息万变的热振动和热运动的状态之中，而且原子跃迁频率很高，以致没有固定的位置，而其峰值所对应的位置（r）只是表示衍射过程中相邻原子之间最大几率的原子间距。其第一峰值与固态时的衍射线（第一条垂线(chuíxiàn)）极为接近，其配位数与固态时相当。
第二峰值虽仍较明显，但与固态时的峰值偏离增大，而且随着r的增大，峰值与固态
时的偏离也越来越大。
当它与所选原子相距太