第一章 液态金属的性质 1、简述液态金属的结构。 液态金属的短程有序、长程无序结构 2、液态金属的有哪些重要的性质。 （1）原子团（由十几到几百个原子组成）内，原子间仍然保持较强的结合力和原子排列的规律性，即短程有序； （2）原子团间的距离增大（产生空穴），结合力减小，原子团具有流动性质； （3）存在能量起伏和结构起伏； （4）随温度的提高，原子团尺寸减小、流动速度提高。 3、影响金属熔体粘度的因素有哪些？ （1）温度，粘度随温度的提高而降低 （2）化学成分，共晶成分的液态合金的粘度最低。 （3）固态颗粒含量，粘度随颗粒体积百分含量的提高而提高。随第二相粒度的减小、分散度的提高，金属熔体粘度提高。 第二章 金属的氧化、挥发和除渣精炼 4、金属氧化的热力学判据是什么？ 在标准状态下，金属的氧化趋势、氧化顺序和可能的氧化烧损程度，一般可用氧化物的标准生成自由焓变量△G0， 分解压Po2或氧化物的生成热△H0作判据。通常△G0、Po2或△H0越小，元素氧化趋势越大，可能的氧化程度越高。 在实际熔炼条件下，元素的氧化反应不仅与△G0有关，而且反应物的活度和分压也起很大作用，气相氧的分压Po2实高， 组元含量[i%]多及活度系数大，则氧化反应趋势大。 5、氧化精练的原理和过程是什么？ 氧化精炼就是向被精炼的粗金属熔体中加入氧化剂，将其中所含的杂质氧化而除去。该法的基本原理是基于不同元素对氧的 亲和力不同，使杂质（以Me′表示）氧化生成不溶于（或很少溶于）主体金属（以Me表示）的氧化物，或以渣的形式聚集于 熔体表面（如杂质铁以FeO入渣），或以气态的形式（如杂质硫氧化为SO2）挥发而被除去。 过程：（1）将杂质元素及部分基体金属氧化； （2）去除杂质元素氧化物； （3）将氧化的基体金属氧化物还原。 6、氧化精炼的实质及热力学条件是什么？ 实质是利用氧将金属中的杂质氧化成渣或生成气体而排除的过程。热力学条件是：杂质元素对氧的亲和力大于基体金属对氧的亲和力。 7、金属挥发的影响因数有那些？ （1） 熔体温度 温度越高，蒸气压越大，挥发速率越快，挥发损失就越大； （2）金属及合金元素 蒸气压大，蒸发热小，沸点低的金属易发损失；金属熔体中某一组元的挥发损失，还与其他元素对其活度系数的影响有关 凡增大该组元活度系数的合金元素，都会增大挥发损失。 （3）炉膛压力 炉膛压力对金属挥发损失影响很大。一般压力越小，挥发损失越大。 4） 其他因素 时间、比表面积和氧化膜的性质。 金属处于高温液态的时间越长，比表面积越大，搅拌及扒渣次数越多，熔体表面无致密氧化膜或熔剂及炉渣覆盖，则挥发损失越大。 8、简述夹渣的来源及去除方法. 分为外来夹渣和内生夹渣两种，外来夹渣是由原材料带入的或在熔炼过程中进入熔体的耐火材料、熔剂、锈蚀产物、炉气中的灰尘以及工具上的污物等。 内生夹渣是在金属加热及熔炼过程中，金属与炉气和其他物质相互作用生成的化合物（如氧化物、碳化物、氮化物和氢化物等）。 （1）静置澄清法 （2）浮选法，利用通入熔体的惰性气体或加入的熔剂所产生的气泡，在上浮过程与悬浮的夹杂相遇时，夹渣被吸附在气泡表面并带到熔体液面的熔剂中去除 （3）熔剂法 ，熔剂法是通过熔剂与夹渣之间的吸附、溶解和化合等作用而实现除渣的。 （4）过滤法 第三章 吸气和脱气精炼 9、金属熔体中气体的存在形式有哪些？ 三种存在形态：固溶体、化合物和气体。 10、影响金属熔体中含气量的因素有哪些？ 金属和气体的性质、合金元素、温度及压力等因素。 11、简述分压差脱气精练的原理和方法. 原理：利用气体分压对熔体中气体溶解度影响的原理，控制气相中氢的分压造成与熔体中溶解气体浓度平衡的氢分压和实际气体的氢分压间存在很大的分压差。 分压差脱气精炼法可分为气体脱气法、熔剂脱气法，沸腾脱气法和真空脱气法四种。 第四章 成分控制 12、配料的计算方法和过程是怎么样的？ 配料计算程序如下： 首先计算包括熔损在内的各成分需要量； 其次计算由废料带入的各成分量； 再计算所需中间合金和新金属料量； 最后核算。 例题： 配制一炉10吨LY12合金，该硬铝作二次挤压棒材用。根据国家标准和制品要求，确定计算成分： Cu、Mg、Mn分别取4.60、1.55、0.70%。杂质Fe、Si分别控制在0.45和0.35%以下。新：旧料比=60:40。 （1）按计算成分计算各元素需要量及杂质量 主要成分 Cu：10000×4.6%=460kgMg：10000×1.55%=155kg Mn 10000×0.7%=70kg 杂质Fe：10000×0.45%=45kg Si：10000×0.35%=35kg Zn 10000×0.2%=20kg Ni 10000×0.1%=10kg 杂质总和10000×1.5%=150kg （2）废料中带入的各成分元素量 Cu 4000×4.35%=174kg Mg 4000×1.50%=60kg Mn 4000×0.60%=24kg Fe 4000×0.5%=20kg Si 4000×0.5%=20kg Zn 4000×0.3%=12kg Ni 4000×0.1%=4kg 杂质总量 4000×1.5%=60kg （3）计算所需中间合金及新金属量 Cu板 （460－174）÷99.7%=287kg Mg锭 （155－60）÷99.85%=95kg Al-Mn （70－24）÷10%=460kg Al锭 10000－（4000+287+95+460）=5158kg （4）核算 计算杂质及杂质总量是否在允许范围内Fe 20+0.14+0.05+2.74+8.25=31.18＜45kg Si 20+0.03+2.74+6.7=29.47＜35kg Zn 12+1.38=13.88＜20kg Ni 4+0.57+0.002+0.46=5.032＜10kg 杂质总量60+0.86+0.14+6.9+15.5=83.4＜150kg 核算表明，计算基本正确，可以投料。 13、什么是中间合金，采用中间合金的理由是什么 ？ 将有些单质做成合金，使其便于加入到合金中，解决烧损，高熔点合金不易熔入等问题同时对原材料影响不大的特种合金叫 中间合金。（为便于向铸造合金中加入一种或多种元素而特别配制的合金。） 1）是为了便于加入某些熔点较高且不易溶解或易氧化、挥发的合金元素，以便更准确地控制成分。 2）使用中间合金作炉料，可以避免熔体过热、缩短熔炼时间和降低熔损。 第五章 单相合金的凝固 14、什么叫溶质再分布？ 合金在非平衡凝固时，铸件成分偏离原始成分、随凝固过程和条件不同，先后凝固部分的成分不均匀、不一致的现象。 15、为什么在非平衡凝固条件下，单相合金凝固铸件中会出现共晶体？ 铸锭成分分布不均匀。 16、什么叫成分过冷？ 在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固液界面前沿液相中的成分有所差别，导致固液界面前沿的熔体的温度低于 实际液相线温度，从而产生的过冷称为成分过冷。 17、成分过冷是怎样影响铸件组织的形态的？ 随着成分过冷由弱到强，单相合金的固/液界面生长方式依次成为平面状、胞状、胞状-树枝状四种形式，得到的晶体相应为平面状晶、 胞状晶、胞状枝晶以及柱状枝晶和自由枝晶。GL/R很大时不出现成分过冷。此时界面以平面状生长；在成分过冷较弱时形成胞状晶； 成分过冷增强，胞状晶将沿着优先生长方向加速生长形成胞状枝晶；有较强的成分过冷或较小的G1/R值形成自由枝晶 。 第六章 铸锭晶粒组织及其细化 18、细晶强化的原理是什么？ 晶粒越细，在一定体积内的晶粒数目多，则在同样塑性变形量下，变形分散在更多的晶粒内进行，变形较均匀，且每个晶粒中塞积的位错少， 因应力集中引起的开裂机会较少，从而塑性提高；晶界增多，而晶界上的原子排列不规则，杂质和缺陷多，能量较高，阻碍位错的通过，从而提高强度。 19、细化铸锭组织的方法有哪些？ 1）增加过冷度；2）变质处理；3）振动与搅拌。 20、试分析溶质再分布、成分过冷对铸锭组织的影响。

随着成分过冷的增大，固溶体晶体由平面状向胞状，树枝晶的形态发展 第七章 铸锭常见缺陷分析 21、主要的凝固缺陷有哪些？ 偏析、缩孔、裂纹、气孔及非金属夹杂物等 22、带状偏析是怎样产生的？ 在界面上偏析较小的地方，晶体将优先生长并突破偏析层，长出分枝，富溶质的液体被封闭在枝晶间，当枝晶断续生长并与相邻村枝晶连接一起时，形成宏观的平偏析界面。 23、为什么说气孔的形成只可能是非均匀形核？ 由于气体原始浓度C0一般较小，而凝固速度通常又较大，因而仅靠气体偏析来增大固/液界面前沿浓度，促使气泡均质形核是非常困难的， 甚至是不可能的，因此， 气泡的形核有且只有是非均匀形核。

材料制备新技术 1.什么是合金化？ 以扩散和化学反应为标志，合金元素在基体相中形成成分、组织均匀的均匀合金。 2.固态下发生合金化的根本原因（基本原理）是什么? 固体金属粉末在磨球的碰撞冲击和摩搓的作用下，粉末发生强烈的塑性变形并破碎，形成洁净的原子化表面，在压力作用下相互冷焊在一起，形成复合颗粒。（复合颗粒的产生） 复合颗粒变形、破碎，反复的焊合与破碎就形成了具有多层结构的复合颗粒，且平均尺寸不断细化，形成了无数的扩散-反应偶。（层细化、扩散-反应偶） 应力应变和大量点阵缺陷（空位、位错、晶界等）的产生，使系统储能很高，每摩尔达十几千焦，粉末活性被大幅度提高；同时，磨球及颗粒相互之间的碰撞瞬间会造成界面温升，这些变化不仅可以促进界面处的扩散，而且可以诱发某些系统的多相化反应，最终导致均匀合金的形成。 （能量升高促进扩散和化学反应）

3.机械合金化的技术特点是什么？ (1)工艺简单，过程容易控制。所使用的球磨设备制造工艺成熟，产量大，如一台大型球磨机日产量可达吨级，生产成本低，适于工业化。 (2)能在室温下实现合金化。可以避免熔炼合金过程中难以排除的成分偏析现象的发生。特别是对于难熔金属以及熔点或蒸气压相差较大的金属系的合金化，机械合金化显示出巨大的优越性。 (3)与粉末冶金及自蔓延高温合成工艺相比，机械合金化不受混料均匀化的制约，将原料混合及合金化一次完成。 (4)制备体系范围大。突破了熔铸法及快速凝固技术的局限，拓宽了合金成分范围。 (5)诱发固态相变，制备非晶及准晶材料，从而避开了准晶、非晶形成时对熔体冷速及形核条体的苛刻要求。 (6)可形成稳态相，也可制备出一系列的纳米晶材料和过饱和固溶体等亚稳态材料。 (7)能实现弥散、固溶和细晶三位一体的强化机制。 (8)可诱发在常温或低温下难以进行的固-固(S-S)，固-液(S-L)和固-气(S-G)多相化学反应。