凝固原理

2012年凝固原理

考试题型 （分数是预估的） 名词解释 15’ 简答 25’ 公式推导 25’ 计算 35’

一、绪论 （基本不考）

二、基础概念（名词解释，简答） 凝固组织三晶区； 溶质再分配

1铸锭的典型凝固组织结构特征是什么？如何改变不同结构组织之间的比例？ 三晶区，各个影响因素

2冷却速率是由哪些因素决定的？体散热和一维方向散热最终产生什么样的组织？（应该不考）

散热的那张PPT

3合金的结晶温度和哪些因素有关系？ 结晶温度那张PPT

4什么是溶质再分配？从热力学上和统计学上如何解释?

溶质再分配：浓度均匀的合金液在凝固过程中固相浓度与液相浓度处于平衡但浓度不同的现象。需要记忆，如果是简单题的话，热力学和统计学上的解释也要知道，PPT上有的 5平衡分配系数？有效分配系数？非平衡分配有效系数？

溶质再分配中介绍的，K0=Cs/CL 及这章节的最后一张PPT上平衡凝固分配系数，有效凝固分配系数，非平衡凝固分配系数。

三、形核和界面结构（名词解释，简答，公式推导） 形核的热力学条件，过冷度（理解，公式推导）； 界面结构与生长机制（概念理解） 1 推导均质形核过程中临界形核半径和临界形核功

凝固原理与铸造技术复习题答案

1、画出纯金属浇入铸型后发生的传热模型示意图，并简要说明其凝固过程的传热特点。

凝固过程的传热有如下一些特点： 简单地说：一热、二迁、三传。 首先它是一个有热源的传热过程。金属凝固时释放的潜热，可以看成是一个热源释放的热，但是金属的凝固潜热，不是在金属全域上同时释放，而只是在不断推进中的凝固前沿上释放。即热源位置在不断地移动；另外，释放的潜热量也随着凝固进程而非线性地变化。 一热：有热源的非稳态传热过程，是第一重要的。

二迁：固相、液相间界面和金属铸型间界面，而这二个界面随着凝固进程而发生动态迁移，并使传热现象变得更加复杂。

三传：液态金属的凝固过程是一个同时包含动量传输、质量传输和热量传输的三传（导热、对流和辐射传热）耦合的三维传热物理过程。

其次，在金属凝固时存在着两个界面。即固相、液相间界面和金属铸型间界面，而在这些界面上，通常发生极为复杂的传热现象。

2、一个直径为25cm的长圆柱形铸钢件在砂型和金属型中凝固： (l)当忽略铸件-铸型界面热阻时，它们的凝固时间各为多少？

(2)当铸件-铸型的界面换热系数hi=0.0024J(cm2．s．℃)时，它们的凝固时间各为多少？

计算用参数如表l -

金属凝固原理思考题

1．表面张力、界面张力在凝固过程的作用和意义。

2． 如何从液态金属的结构特点解释自发形核的机制。

答：晶体熔化后的液态结构是长程无序，而短程内却存在不稳定的、接近有序的原子集团。由于液态中原子运动较为强烈，在其平衡位置停留时间甚短，故这种局部有序排列的原子集团此消彼长，即结构起伏和相起伏。当温度降到熔点以下，在液相中时聚时散的短程有序原子集团，就可能成为均匀形核的晶胚，从而进行均匀形核。

3．从最大形核功的角度，解释d G/dr 0的含义。

4．表面张力、界面张力在凝固过程和液态成形中的意义。

5．在曲率为零时，纯镍的平衡熔点为1723K，假设镍的球形试样半径是1cm，1μm、0.01

μm，其熔点温度各为多少？已知△H=18058J/mol，Vm=606cm3/mol，σ=255×107J/cm2

6．（与第18题重复）证明在相同的过冷度下均质形核时，球形晶核与立方形晶核哪种更易

形成。

答：对于球形晶核：过冷液中出现一个晶胚时，总的自由能变化为ΔG=（4πr3ΔGV/3）+4πr2σ。临界晶核的半径为r*，由dΔG/dr=0求得：r*=-2σ/ΔGv=2σTm/LmΔT，则临界形核

的功及形核功为：ΔG*球=16πσ3/3ΔGv

血液凝固和影响血液凝固的因素 浙江中医药大学 14级临床医学本部三班 张伊娜

【摘要】目的： 通过测定某些条件下的血液凝固时间，探究各种因素对血液凝固的影响及机制。方法： 取家兔新鲜血液分别置于室温、低温、涂石蜡于试管壁的试管，加棉花、NaCl、肝素、草酸钾、肺组织浸液，用竹签搅拌处理，观察记录其凝血时间并与不做任何处理的血液凝固时间进行对比，分析凝血时间的变化。结果： 经棉花、肺组织浸液处理的血凝时间较室温短，经NaCl、涂石蜡于试管壁处理的血凝时间较室温长，经肝素、草酸钾、低温处理的血液不凝，经竹签搅拌的血液不凝且竹签上缠有乳白色丝状物。结论： 增加粗糙面、组织因子促进血液凝固；稀释血液、涂石蜡于试管壁可延长凝血时间；肝素、草酸钾、低温抑制血液凝固。纤维蛋白是血液凝固所必需的。 【关键词】 血液凝固；凝血因子；肝素；纤维蛋白 1实验材料和方法 1.1实验材料 1.1.1实验动物 家兔。

1.1.2实验材料和器械

棉花，石蜡油，碎冰块，氯化钠，肝素，草酸钾，肺组织浸液，氨基甲酸乙酯；试管（8支），小烧杯（2支），竹签，兔手术台，手术器械，注射器，动脉夹，动脉插管，恒温水浴槽，秒表（本实验用手机秒表功能）。

第十一章 液态金属的结构和性质

液态金属的结构和性质

1)原子间仍保持较强的结合能2）近程有序排列3）所有原子集团在不停顿地游动4）存在游动“空穴”5）能量起伏 实际金属的液态结构

实际金属在微观上是由成分和结构不同的游动原子集团、空穴和许多固态、气态或液态的化合物组成，它是一种\混浊\的液体;而从化学键上看，除了基体金属与其合金元素组成的金属键之外，还存在其它多种类型的化学键。总之都要结合具体对象进行分析. 液态金属的遗传性

液态金属的遗传性是炉料的某些特性，经过熔化浇铸后，所得铸件中也具有这种特性，他主要是指铸件的组织和气孔等缺陷与炉料的组织和缺陷有关。随着液态金属的遗传性研究的广泛和深入，它的概念主要体现在以下几个方面:炉料的组织和缺陷对凝固后铸件或毛坯的组织和缺陷有影响、在液态合金中加入合金元素后，改变了合金中元素与元素之间的相互作用，进而影响凝固后铸件或毛坯的组织、液态金属或合金的结构 (如过冷度、净化程度等)不同对凝固后铸件或毛坯的组织有影响，这些影响液态金属或合金熔体结构进而影响凝固后铸件或毛坯的组织与性能称液态金属或合金的遗传性。

第十二章 液态金属的充型能力 充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件

第十一章 液态金属的结构和性质

液态金属的结构和性质

1)原子间仍保持较强的结合能2）近程有序排列3）所有原子集团在不停顿地游动4）存在游动“空穴”5）能量起伏 实际金属的液态结构

实际金属在微观上是由成分和结构不同的游动原子集团、空穴和许多固态、气态或液态的化合物组成，它是一种\混浊\的液体;而从化学键上看，除了基体金属与其合金元素组成的金属键之外，还存在其它多种类型的化学键。总之都要结合具体对象进行分析. 液态金属的遗传性

液态金属的遗传性是炉料的某些特性，经过熔化浇铸后，所得铸件中也具有这种特性，他主要是指铸件的组织和气孔等缺陷与炉料的组织和缺陷有关。随着液态金属的遗传性研究的广泛和深入，它的概念主要体现在以下几个方面:炉料的组织和缺陷对凝固后铸件或毛坯的组织和缺陷有影响、在液态合金中加入合金元素后，改变了合金中元素与元素之间的相互作用，进而影响凝固后铸件或毛坯的组织、液态金属或合金的结构 (如过冷度、净化程度等)不同对凝固后铸件或毛坯的组织有影响，这些影响液态金属或合金熔体结构进而影响凝固后铸件或毛坯的组织与性能称液态金属或合金的遗传性。

第十二章 液态金属的充型能力 充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件

初二物理课件

物态变化

熔 化

凝 固

思考小结

初二物理课件

一、物态变化

固体、 固体、液体和气体在一定条件下 的状态发生相互转化叫物态变化。 的状态发生相互转化叫物态变化。 叫物态变化

物态变化

熔 化

凝 固

思考小结

初二物理课件

固态 熔 化 液态 凝 固

固: 固:1 固态 液态

2

液态

固态

固

固物态变化 熔 化 凝 固 思考小结

初二物理课件

三、熔化需要吸热,凝固需要放热. 熔化需要吸热,凝固需要放热.物态变化 熔 化 凝 固 思考小结

初二物理课件

提出问题：不同物质在由固态变成液态的熔化过程中， 提出问题：不同物质在由固态变成液态的熔化过程中，温 度的变化规律相同吗？ 度的变化规律相同吗？ 猜想假设：熔化过程中一定要加热，所以物质一定要吸 猜想假设：熔化过程中一定要加热， 收热量。这时温度可能也是不断上升的。 收热量。这时温度可能也是不断上升的。

物态变化

熔 化

凝 固

思考小结

初二物理课件

实验设计

Qicai.swf

物态变化

熔 化

凝 固

思考小结

初二物理课件

酒精灯的使用

不能用一只酒精灯去点燃另一只酒精灯 用外焰加热 用完酒精灯必须用灯盖盖灭(不能用嘴吹 用完酒精灯必须用灯盖盖灭 不能用嘴吹) 不能用嘴吹

蜡 海波

物态变化

熔 化

凝 固

思考小结

初二物理课件

四、固体熔化 1.

影响血液凝固的因素

一．实验目的

1. 学习家兔的基本手术操作 2. 观察血液凝固现象 3. 了解血液凝固的基本过程 4. 观察某些因素对血液凝固的影响

二．实验材料

1. 实验动物家兔

2. 器材与药品哺乳动物实验动物手术器械一套，清洁小试管6支，水浴装置1套，冰块，棉花、液状石蜡，肝素，草酸钾，，肺组织悬液，生理盐水等

三．实验方法和步骤

1. 动物手术

（1）将家兔称重后，按5ml/kg的剂量自耳缘静脉缓慢注射20%乌拉坦

（2）麻醉完成后将家兔以仰卧位固定于兔手术台上，将颈部被毛用粗剪剪去

（3）在颈部腹面正中从甲状软骨水平至胸骨上缘（约一指）连线正中做一长5~7cm的纵形切口，依次钝性分离皮下组织、肌肉及气管表面结缔组织直至暴露气管。

（4）分离一侧的颈总动脉，将颈总动脉游离2~3cm，穿双线备用。用其中一线结扎颈总动脉远心端，近心端用动脉夹夹闭。用眼科剪在

颈总动脉靠近远心端结扎线处剪一斜口（约45度）将动脉插管向心脏方向插入动脉内约1cm，用另一线结扎，以备取血。 （5）分离气管，行气管插管术。

2. 实验准备准备好6个试管，并对人员进行分工。 编号 1 2 3 4 5 6 7 对照

3. 取血打开动脉夹，经颈总动脉插管放血入各

《熔化和凝固》教学设计

一、教学目标

（一）知识与技能

1．能区别物质的气态、液态和固态三种状态，能描述这三种物态的基本特征。了解物质的固态和液态之间是可以转化的。

2．了解熔化、凝固的含义，了解晶体和非晶体的区别。了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义。

（二）过程与方法

1．通过探究固体熔化时温度变化的规律，感知发生状态变化的条件。

2．了解有没有固定的熔点是区别晶体和非晶体的一种方法。

3．通过探究活动，使学生了解图象是一种比较直观的表示物理量变化的方法。

（三）情感态度和价值观

1．通过探究固体熔化时温度变化的规律，体验探究科学知识的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。

2．通过教学活动，激发学生对自然现象的关心，乐于探索自然现象的情感。

二、教学重难点

本节教学内容由“物态变化”“熔化和凝固”“熔点和凝固点”“熔化吸热凝固放热”四部分内容组成。重点和难点是做好探究固体熔化时温度变化规律的实验，通过这个实验不仅要学习固体熔化时温度变化的规律，体验探究科学知识的乐趣，还要求学生学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。要求学生能够参与熔化、凝固等实验探究活动。在活动中熟悉酒精灯、温度计、秒表的用法，用图象描述物理过程的

《熔化和凝固》教学设计

一、教学目标

（一）知识与技能

1．能区别物质的气态、液态和固态三种状态，能描述这三种物态的基本特征。了解物质的固态和液态之间是可以转化的。

2．了解熔化、凝固的含义，了解晶体和非晶体的区别。了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义。

（二）过程与方法

1．通过探究固体熔化时温度变化的规律，感知发生状态变化的条件。

2．了解有没有固定的熔点是区别晶体和非晶体的一种方法。

3．通过探究活动，使学生了解图象是一种比较直观的表示物理量变化的方法。

（三）情感态度和价值观

1．通过探究固体熔化时温度变化的规律，体验探究科学知识的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。

2．通过教学活动，激发学生对自然现象的关心，乐于探索自然现象的情感。

二、教学重难点

本节教学内容由“物态变化”“熔化和凝固”“熔点和凝固点”“熔化吸热凝固放热”四部分内容组成。重点和难点是做好探究固体熔化时温度变化规律的实验，通过这个实验不仅要学习固体熔化时温度变化的规律，体验探究科学知识的乐趣，还要求学生学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。要求学生能够参与熔化、凝固等实验探究活动。在活动中熟悉酒精灯、温度计、秒表的用法，用图象描述物理过程的