金属凝固原理
2007级研究生《金属凝固原理》试卷
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1、一个直径为2.5cm的长圆柱型铸钢件在砂型和金属型中凝固。 （1）当忽略铸件和铸型热阻时，它的凝固时间是多少？
（2）当铸件和铸型的传热系数hi=0.0024J/(cm2·s·℃)时，它的凝固时间是多少？计算用的参数如表1所示。计算中假定钢水无过热度，并在一个固定的温度Tf下凝固，同时假定铸型无限厚。
表 1 物性参数
2、15g Cu和25g Ag 混合形成单相理想固溶体，试问： （1）500℃时摩尔自由能的变化为多少？ （2）设纯铜和纯银的自由能为“0”，500℃时Cu 和Ag 的化学位为何？ （3）假若加入1个Cu 原子，500℃时溶液自由能将有怎样的变化？ 3、从最大形核功的角度，解释d∆G/dr=0的意义。
4、用平面图表示，为什么在晶体长大时，快速长大的晶体平面会消失，而留下长大速度较慢的平面？
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5、试导出平衡凝固及液相完全混合条件下凝固时CL和fS的关系。
6、Ge-Ga 晶体以单向凝固生长，合金的原始成分为ωGa=10×10-4%,生长速度为8×10-3cm/s。 设k0=0.1,mL=4℃/%,DL=5×10-5cm2/s,假如完全没有对流，当50%合金液已凝固时，为保持平界面前沿，则要求液相内的温度梯度有多大？若对流相当激烈，kE≈k0，当有50%合金液凝固时，液相内的温度梯度需有多大方可保持平界面前沿？
7、在长大速度一定的条件下，温度梯度G是否影响规则共晶的层片间距？原因何在？ 8、Al-Ni（ωNi=2%）合金于平面激冷壁做单向凝固，试计算铸件激冷面上的反偏析有多大？Ni不溶于固溶体Al中而在ωNi=5.7%时形成共晶，共晶温度640℃，设β=0.05。 9、制备一个高完整度的镍单晶，应采取哪些措施？
10、试列举两种你认为通过快速凝固可能会形成金属玻璃的合金系及其成分范围，并说明存在这种可能的理由。