金属液态成型的缺点

1、试述液态金属的充型能力和流动性之间在概念上的区别，并举例说明。 答：

?液态金属的充型能力：

充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件能力。

影响因素：金属液体的流动能力，铸型性质，浇铸条件，铸件结构。 ?流动性：

液态金属本身的流动能力，与金属本身有关：成分，温度，杂质物理性质。

其流动性一定，但充型能力不高，可以改变某些因素来改变，流动性是特定条件下的充型能力。

11、四类因素中，在一般条件下，哪些是可以控制的？哪些是不可控的？提高浇

铸温度会带来什么副作用？

答：一般条件下：合金与铸件结构不可控制，而铸型和浇铸条件可以控制，

浇铸温度太高，容易使金属吸气，氧化严重达不到预期效果。

3试述液态金属充型能力与流动性间的联系和区别，并分析充型能力与流动性的影响因素。 答：(1) 液态金属充型能力与流动性间的联系和区别

液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属充填铸型的能力，简称为液态金属充型能力。液态金属本身的流动能力称为“流动性” ，是液态金属的工艺性能之一。 液态金属的充型能力首先取决于金属本身的流动能力，同时又受外界条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。在工程应用及研究

液态金属行业研究报告

第一节 液态金属材料简述 1.1液态金属的定义

液态金属即非晶材料，是一种长程无序（短程有序）、亚稳态（一定温度晶化）、一定程度上的物理特性各向同性的金属材料，具有固态、金属、玻璃的特性，又称金属玻璃，具有高强度、高硬度、塑性、热传导和耐磨性等。

图 1-1 液态金属具有长程无序结构

1.2 液态金属的特点

液态金属兼有玻璃、金属、固体和液体的特性，是一类全新性的高性能金属材料，具备很多不同于传统玻璃材料的独特的性质。

非晶材料具有高强度、高比强度、高硬度和高弹性形变等优点

Liquidmetal在表面光洁度上远远高于镁、铝、钛、钢等金属。

1) 是迄今为止最强的金属材料（屈服强度和断裂韧性最高）和最软的（屈服强度最低）金属材料之一；

2) 具有接近陶瓷的硬度，却又能在一定温度下能像橡皮泥一样的柔软，像液体那样流动（超塑性），所以它又是最理想的微、纳米加工材料之一；

3) 液态金属的强度（1900Mpa）是不锈钢或钛的两倍，易塑形堪比塑料，兼具了钢铁和塑料的优势，可以塑性加工。

工艺余成本优势

加工工艺 优势 劣势 成本 1.相对于一般的高强度合金制备，它具有复合材料熔点较低，不适净成形（Net-Sh

金属液态成型

10.4铸造应力Stress in Castings

金属液态成型

铸造应力金属在凝固和冷却过程中,由于收缩、热作用和相变等因素发生体积变化，当受到外界或其本身制约，变形受阻后所产生的应力热应力：铸件各部分厚薄不同，由于冷速不同造成同一时刻各部分收缩量不一致，铸件各部分彼此制约，产生应力相变应力：固态相变合金，由于铸件各部分冷却条件不同，达到相变温度的时刻不同且相变程度也不同而产生的应力机械阻碍应力。铸件收缩受到铸型、型芯和芯骨等机械阻碍所产生的应力

形成原因铸造应力

金属液态成型

铸造应力存在时间铸造应力临时应力。形成原因消失，应力随之消失常见为机械阻碍应力残余应力。形成原因消失，应力仍然存在常见为热应力

残余应力对铸件质量有影响，其存在将引起铸件尺寸和形状的变化，影响精度，产生冷裂。此外，当残余应力与机件工作应力同方向时，应力叠加会导致超出合金的强度极限而发生提前断裂。

金属液态成型

热应力热应力形成过程应力框由粗杆I、细杆Ⅱ和横梁组成假设： (1)金属充满铸型后即停止流动 (2)杆I,Ⅱ原始长度皆为L0,并都从同一温度TL开始冷却到室温T0 (3)线收缩开始温度TY,收缩系数不随温度变化 (4)冷却过程中不发生固态相变，铸件收缩不受铸型阻碍

液态金属铸造成形

简介

班级： 姓名： 学号：

液态金属铸造成形

1

将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，通常称为金属液态成形或铸造。 工艺特点

1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。 2．适应性强，合金种类不受限制，铸件大小几乎不受限制。 3.材料来源广，废品可重熔，设备投资低。 4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。

工艺基础-充型能力

液态合金填充铸型的过程。充型能力是液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。[2]

充型能力首先取决于金属本身的流动性（流动能力），同时又受铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素的影响。

一、液态合金的流动性

合金的流动性是： 液态合金本身的流动能力。 二、浇注条件

1.浇注温度 一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。

2.充型压力 液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。 3.浇注系统结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。

三、

第一部分：液态金属凝固学

2.1 答： （1）纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成。原子集团的空穴或

裂纹内分布着排列无规则的游离的原子，这样的结构处于瞬息万变的状态，液体内部存在着能量起伏。

（2）实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外，还存在浓度起伏和结构起伏。

2.2 答： 液态金属的表面张力是界面张力的一个特例。表面张力对应于液－气的交界面，而界面

张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。

表面张力?和附加压力p的关系如（1）p＝2?/r,因表面张力而长生的曲面为球面时，r为球面的半径；（2）p＝?（1/r1+1/r2）,式中r1、r2分别为曲面的曲率半径。

附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。

2.3答： 液态金属的流动性和冲型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确定条

件下的冲型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂质含量决定，与外界因素无关。而冲型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。

提高液态金属的冲型

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第二篇

金属液态成形工艺

湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering

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绪论什么是液态成形(铸造) 一 什么是液态成形(铸造)?将液态合金浇注到一定形状、尺寸铸型空腔中， 将液态合金浇注到一定形状、尺寸铸型空腔中， 待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法. 待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法.

铸造的核心问题： 铸造的核心问题： 凝固组织的形成与控制； 凝固组织的形成与控制； 铸造的缺陷与防止； 铸造的缺陷与防止； 尺寸精度与表面粗糙度的控制。 尺寸精度与表面粗糙度的控制。

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二 铸造生产过程

变速箱壳体的铸造过程湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering

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铸 零 件 图 造 工 艺 图

型砂 模型 熔化 芯盒 芯砂

铸 型 浇注 型 芯 冷却 凝固

铸 件

湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering

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第一部分：液态金属凝固学

2.1 答： （1）纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成。原子集团的空穴或

裂纹内分布着排列无规则的游离的原子，这样的结构处于瞬息万变的状态，液体内部存在着能量起伏。

（2）实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外，还存在浓度起伏和结构起伏。

2.2 答： 液态金属的表面张力是界面张力的一个特例。表面张力对应于液－气的交界面，而界面

张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。

表面张力?和附加压力p的关系如（1）p＝2?/r,因表面张力而长生的曲面为球面时，r为球面的半径；（2）p＝?（1/r1+1/r2）,式中r1、r2分别为曲面的曲率半径。

附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。

2.3答： 液态金属的流动性和冲型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确定条

件下的冲型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂质含量决定，与外界因素无关。而冲型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。

提高液态金属的冲型

1. 金属的液态成形(铸造)

1.0 概述

将金属材料加热到高温熔化状态，然后采取一定的成形方法，待其冷却、凝固后获得所需金属制品，这种制造金属毛坯的过程称为金属的液态成形。金属的液态成形除了铸造之外，还有液态模锻。

1.0.1铸造的定义

铸造是指将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得所需形状、尺寸和性能的毛坯或零件的金属液态成形方法。它是生产机器零件毛坯的主要方法之一。

1.0.2铸造的基本过程

铸造生产的基本过程包括以下三个步骤： ①根据零件的要求，准备一定的铸型；

②把金属液体浇满铸型的型腔； ③金属液体在铸型型腔中冷凝成形，获得一定形状和尺寸的铸件。

1.0.3铸造生产的特点

铸造的实质就是液态金属(合金)逐步冷凝成形，具有以下特点： ? 优点： ①适应性广

几乎所有金属及其合金，只要能够熔化成液态便能铸造，尤其是适合生产塑性差的材料。 ②工艺灵活性大

各种形状、尺寸(壁厚从0.5～1000mm、轮廓从几毫米至几十米)、重量(从几克～几百吨)和生产批量的铸件都能生产，能够制成如机床床身、箱体、机架、支座等具有复

杂内腔的毛坯。某些形状极其复杂的零件只能用铸造方法制造毛坯。 ③省工省料

判断题：

1.在塑料变形时要产生硬化的材料叫变形硬化材料 2.塑性变形体内各点的最大剪应力的轨迹线叫滑移线。 3.塑性是材料所具有的一种本质属性。

4.合金元素使钢的塑性减小，变形拉力增强。

5.合金钢中的白点现象是由于氢元素和组织应力引起的。 6.影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。

7.屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上，两个准则是不一致的。 8.静水压力的增加，有助于提高材料的塑性。

9.碳钢中热脆性的产生主要是由于硫元素的存在所致。

10在塑料变形时金属材料塑性好，变形抗力就低，例如：冷轧板和铝板 填空题：

18.就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性提高

14.研究塑性力学时，通常采用的基本假设有连续性假设、均匀性假设、初应力为零、体积力为零、各向同性假设、体积不变假设。

1．塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦

2、衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有(伸长率)和(断面收缩率)。

3、所谓金属的再结晶是指冷变形金属加热到更高的温度后，在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶，直至完全取代金属的冷变形组织的过程。

4、金属热塑性变形机理主要有：晶内滑移、晶内孪生、晶界滑

中南大学金属液态成形原理

老师标记的重点课后题答案

P31．

2.如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征？

答：实际液态金属合金的结构式及其复杂的，它有大量各种成分的时聚时散，此起彼伏游动原子集团，空穴所组成，同时也含有各种固态，液态，气态杂质或化合物，而且还表现出能量，结构及浓度三种起伏特征。三种起伏影响液态金属的结晶凝固过程，从而对铸件的质量产生重要的影响。

11.某飞机制造厂的一牌号Al-Mg合金机翼因铸造常出现浇不足缺陷而报废，。。。。。请问可采取哪些措施来提高成品率？

答：机翼铸造常出现“浇不足”缺陷可能是由金属液的充型能力不足造成的，可采取以下工艺提高成品率：

（1）调整铸型性质。使用小蓄热系数的铸型来提高金属液的充型能力；采用预热铸型，减小金属与铸型的温差，提高金属液充型能力。

（2）改善浇注条件。提高浇注温度，加大充型压头，改善浇注系统结构，提高金属液的充型能力。

P53．

1. 凝固速度对铸件凝固组织、性能与凝固缺陷的产生有重要影响。试分析可以通过哪些工艺措施来改变或控制凝固速度？

答：可以通过以下的工艺措施改变或控制凝固速度： ①改变铸件的浇注温度、浇注方式以及浇注速度； ②选用适当的铸型材料和预热温度； ③在铸型