材料工程基础答案

材料工程基础

1.材料科学与材料工程研究的对象有何异同？

材料科学侧重于发现和揭示组成与结构、性能、使用效能，合成与加工等四要素之间的关系，提出新概念、新理论。而材料工程指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题，侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想并使之投入使用，两者相辅相成。

2.材料的制备技术或方法主要有哪些？

金属：铸造（砂型铸造、特种铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、连续铸造、消失模铸造），塑性加工（锻造、板料冲压、轧制和挤压、拉拔），热处理，焊接（熔化焊、压力焊、钎焊）

橡胶：塑炼、混炼、压延、压出、硫化五部分

高分子：挤制成型、干压成型、热压铸成型、注浆成型、轧膜成型、等静压成型、热压成型和流延成型

3.如何区分传统材料与先进材料？

传统材料指已经成熟且已经在工业批量生产的材料，如水泥、钢铁，这些材料量大，产值高，涉及面广，是很多支柱产业的基础，先进材料是正在发展，具有优异性能和应用前景的一类材料。二者没有明显界限，传统材料采用新技术，提高技术含量、性能，大幅度增加附加值成为先进材料；先进材料长期生产应用后成为传统材料，传统材料

是发展先进材料和高技术基础，先进材料推动传统材料进一步发展。．4.纳米材料与纳米技术的异同？它们对科技发展的作用？

纳米材料指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作

为基本单元构成的材料。纳米技术：能操作细小到1-100nm物件的一类新发展的高技术。作用：对于高端的技术，如在超导的应用方面，集成电路的发展方面纳米技术有重要作用。

5.简述芯片的主要制备工艺步骤？

步骤如下：1、氧化；2、光刻；3、浸蚀；4、扩散；5、离子注入；6、互连；7、封装；8、装配。

6.简述熔体法生长单晶的特点以及主要方法？

答：特点：液相是均匀的单相熔体，熔点以下不发生相变。方法：提拉法，坩埚下降法，水平区熔法，浮区法，尖端形核法。

7.为什么纤维通常具备高强度、高模量且韧性好的特点？

当纤维材料制成时，拉伸强度变大是因为物体愈小，表面和内部包含一个能导致其脆性断裂的危险裂纹的可能性越小。对高聚物材料，在成纤过程中高分子链沿纤维轴向高度取向，而强度大大减少。

8.简述纤维的主要制备方法？

抽丝：使高聚物熔体或是高聚物溶液通过一个多孔的喷丝头并使之冷却或通过凝固浴凝固形成细丝。

牵挂：将丝轴向拉伸形成纤维。

定型：使合成纤维在某一温度下作极短时间的处理，使纤维具有良

好的柔软性和弹性。．

9.什么是复合材料？如何设计和制备复合材料？

复合材料：两种或两种以上在物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体。

如何设计制备：根据组分的性能、形状、分布与取向、组成对比等比复合材料的性能影响规律，设计所需性能充分考虑任意程度及后续加工的可能性，在此基础上进行制备与加工工艺的选择设计。

10.简述复合材料的强韧化机理？

主要有三种：1、弥散增强复合材料：基体-受外来载荷的主要相；颗粒-体位错成分子链运动，阻碍裂纹的扩展。2、颗粒增强复合材料：基体和颗粒共同承受外来载荷；颗粒-限制颗粒邻近基体运动，阻碍裂纹扩展。3、纤维增强复合材料：基体-传递载荷到增强、保护纤维，组织裂纹扩展，纤维-承受由基体传递来的有效载荷。

材料的液态成形技术

1、影响液态金属充型能力的因素有哪些？如何提高充型能力？

A、金属的流动性、铸型的性质、浇注条件、铸件结构

B、正确选择合金的成分和采用合理的熔炼工艺

调整铸型的性质

改善浇注条件

合理设计铸件结构

2、铸件的凝固方式有哪些？其主要的影响因素？

A、依据凝固区的宽窄分为逐层凝固、糊状凝固、中间凝固。

B、合金的凝固温度范围铸件凝固期间固液相界面前沿的温度梯度

3、什么是缩松和缩孔？其形成的基本条件和原因是什么？

A、液态金属在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现大而集中的孔洞，称为缩孔；细小而分散的孔洞则称为缩松。

B、缩孔：

形成的基本条件是金属在恒温或很窄的温度范围内

结晶，铸件由表及里逐层凝固。产生的基本原因是金属的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，且得不到补偿。缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域。

缩松：

形成的基本原因是金属的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩。

形成的基本条件是金属的结晶温度范围较宽，呈糊状凝固。

4、常见的特种铸造方法有哪些？各有何特点？

A、金属型铸造：

、可重复使用，生产效率高，劳动条件好；1．

2、铸件精度高，表面粗糙度较低；

3、金属散热性能好，晶粒细化，力学性能好；

4、不透气且无退让性，易造成浇不足或开裂。

5、适于生产大批量有色金属铸件。

B、熔模铸造/失蜡铸造：

1、铸件尺寸精度高，表面光洁；

2、可铸造形状复杂零件；

3、工艺过程复杂，生产周期长，成本高；

4、适于铸造小尺寸的各类合金铸件，特别是少切削或无切削精密铸件。

C、压力铸造（卧式压铸、立式压铸、热室压铸）

1、浇注时间短，易于机械化、自动化作业；

2、铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好；

3、铸件尺寸精度高，表面光洁；

4、凝固速度快，排气困难，易形成缩松和缩孔；

5、模具成本高，铸件尺寸受限；

D、低压铸造

1、充型压力和速度易于控制，气孔、夹渣较少，组织致密，力学性能好；

2、无需冒口设置，金属利用率高；

3、适应性强，金属型、砂型和熔模型均可使用；

、铸件尺寸精度高，表面光洁；4．

5、适用于质量要求高的铝、镁等有色金属铸件。

6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。

E、离心铸造

1、离心力改善金属的流动性，提高了充型能力，改

善了补缩条件，缩孔等缺陷减少；

2、简化了中空圆柱形铸件的生产过程；

3、成分偏析严重，尺寸难以控制；

4、内表面质量较差、内孔不准确、加工余量较大；

5、特别适于横截面呈圆柱的铸件生产，如套、环、管、筒、辊和叶轮等，多用于黑色金属及铜合金

F、消失模铸造

1、不分型，不起模，工艺简化，精度提高；

2、能制造形状复杂的铸件和工艺品；

3、冒口可自由设置，不易产生缩孔、缩松等；

4、易产生有害气体，铸件易增碳，表面质量降低；

5、适于生产起模困难，形状复杂的铸件，例如汽车发动机进排气歧管、缸体等。

5、试述铸件产生变形、开裂的原因及其防止措施。

变形：当铸件中存在应力时，会使其处于不稳定状态，如铸造应力超过合金的屈服强度时，则会产生塑性变形，使铸件发生弯曲或扭曲。

裂纹：当铸造应力进一步增大、超过合金的塑性变形极限（抗拉强度）时，铸件便会开裂。

防止铸件变形、开裂的措施：合理选择合金成分，合理设计铸件结构，调整铸型的性质，改善浇注条件人工方法

6、陶瓷的液态成形方法有哪些？各有何特点？

粉浆浇注:设备简单，不需压力机，石膏模具费用低。但生产周期长，生产率低，且尺寸控制只有中等水平。所以粉浆浇注技术只是粉末成形技术的一种扩充，并不能取代普通的压制成形技术

流延成形：一种陶瓷基片的专用成型方法，特别适合成：型0.2MM--3MM厚度的片状陶瓷制品，生产此类产品具有速度快、自动化程度高、效率高、组织结构均匀、产品质量好等诸多优势。

压模成形：将粉状、片状或颗粒状原料，放在一定温度的模具中闭模加压，使之熔化，充满整个型腔而成形硬化。

注射成形：主要用于热塑性塑料。周期短，生产率高。能生产形状复杂、薄壁、嵌有金属或非金属的塑料制品。7、聚合物的液态成形方法有哪些？各有何特点？

压模成形：将粉状、片状或颗粒状原料，放在一定温度的模具中闭模加压，使之熔化，充满整个型腔而成形硬化。缺点：周期长，效率低，模具成本高。

传递模成形：优点：(1) 原料在转移过程中接收到相当一能确保制品中的金属(2) 部分能量，从而可缩短成形时间；嵌件位置正确。

注射成形：主要用于热塑性塑料。周期短，生产率高。能生产形状复杂、薄壁、嵌有金属或非金属的塑料制品。吹塑成形:又称为中空注模，熔融态的塑料坯通过挤出机或注射机挤出后，置于模具内，用压缩空气将此坯料吹胀，使其紧贴模内壁成型而获得中空制品。

材料的固态成形技术

1、金属为什么容易塑性变形？生产塑性变形的本质？

答：金属零件在外力作用下产生不可恢复的永久变形为金属塑性变形。原因：①单晶体：原子的滑移错位。②多晶体（实际使用的金属大多是多晶体）：晶内变形和晶间变形。本质：多晶体的塑性变形是晶内变形和晶间变形的总和。金属塑性变形的实质是晶体内部产生位错滑移的结果。

2、金属常见的塑性成形方法有哪些？

锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔

3、金属的冷变形和热变形是如何区分的？各有何特征？

冷变形：塑性变形温度低于该金属的再结晶温度

特征：晶粒沿变形最大的方向伸长，产生纤维组织；晶粒间产生碎晶。金属产生加工硬化现象。

热变形：塑性变形温度高于该金属的再结晶温度

特征：经过再结晶组织均匀化，塑性好，消除内部缺陷，形成流线组织。．

4、什么是金属的可煅性？其影响因素有哪些？

A、金属的可锻性是表示金属在热状态下经受压力加工时塑性变形的难易程度。

B、(1) 金属的成分：纯金属好于合金，低碳钢优于高碳钢，低碳低合金钢优于高碳高合金钢；有害杂质元素一般使可锻性变坏(2) 金属的组织：单相组织好于多相组织；铸态下的柱状组织、粗晶粒组织、晶界上存在偏析、或有共晶组织都会使可锻性变差(3) 加工条件1) 变形温度：一般随变形温度的升高，可提高金属的可锻性；当温度接近熔点时，会引起过烧，使可锻性急剧降低2) 变形速度：一方面随着变形速度的增加，回复与再结晶过程来不及进行，不能及时消除加工硬化现象，故使塑性降低，变形抗力增大，可锻性变坏。另一方面随着变形速度的增高，产生热效应，使金属的塑性升高，变形力降低，又有利于改善可锻性。3) 应力状态：拉应力成分数量愈多，要求材料塑性愈好；压应力成分数量愈多，可降低对材料塑性的要求。

5、挤压成形方法的分类、工艺特点以及主要的工艺参数？

A、正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压

B、1、挤压时金属坯料在三向受压状态变形，因此可提高金属坯料的塑性变形能力；

2、生产灵活性大，可挤各种形状复杂、深孔、薄壁、异型断面的零件；

3、零件精度高、表面粗糙度低；

4、挤压件内部的纤维组织提高了力学性能；

5、制品在断面上和长度上组织性能不够均一；

6、工具消耗较大。

C、挤压温度、挤压速度、变形程度

6、聚合物的塑性成形方法有哪些？各有何特点？

答：热固性聚合物：压模、浇注、注射；热塑性聚合物：挤压、真空成形、吹塑成形。

7、陶瓷的塑性成形方法有哪些？与金属和聚合物比的特点？

答：挤制成形，轧膜成形。陶瓷硬而脆，不适合塑性成，而金属和聚合物可以。

材料的粉末成形技术

1、粉末冶金工艺有何特点？其主要的工艺过程包括？

A、1、粉末冶金能够制备普通熔铸法无法生产的具有特殊性能的材料2、采用粉末冶金制备的材料，其性能较熔铸产品优越3、粉末冶金制品表面光洁度高，尺寸精确，是一种少切削、无切削的新工艺，可节约大量的人力和物力。4、不足之处：粉末本身的成本较高，制品的大小和形状受到一定的限制；零件的力学性能较锻件或铸件要低。

B、粉末的制备、粉末的成形、烧结、烧结后的处理

、粉体物理制备方法主要有哪些？2．

雾化法：双流雾化法、离心雾化法、真空雾化法、机械作用力雾化法、特殊雾化法：多级雾化、固体雾化

物理蒸发冷凝/物理气相沉积(PVD)法

3、雾化制粉的方法有哪些？

雾化法：双流雾化法、离心雾化法、真空雾化法、机械作用力雾化法、特殊雾化法：多级雾化、固体雾化

4、粉末的化学制备方法有哪些？

液相沉淀法、化学气相沉积法（CVD）、还原反应法、电化学法

5、粉末的成形工艺性能取决于粉末的哪些特性？

松装密度、流动性、压制性

6、粉末的成形方法主要有哪些？如何获得结构均匀致密的成形坯体？

A、压力成形：模压成形、等静压成形

增塑成形：挤压成形、注射成形

料浆成形：注浆成形、热压铸成、形流延成形

B、措施：适当加压。

7、粉体为什么能烧结？烧结的推动力是什么？

A、通常是在高温作用下粉末成形体（坯体）表面积减小、气孔率降低、颗粒间接触面积增大、致密度和强度提高的致密化过程。

、粉体的表面能降低和系统自由能降低B．

8、烧结方法主要有哪些？如何促进致密化烧结？

A、常压烧结、热压/热等静压烧结、活化烧结、真空烧结、反应烧结，方法：固、液、气相烧结。

B、促进措施：①提高烧结温度越高；延长保温时间，但

长时保温易出现晶粒长大现象。③采用更小颗粒的粉末；④对粉末进行改性，提高其活化能等。、陶瓷烧结与金属的烧结有何异同？9原理不同；②压制区别：金属粉末压制得到的坏块的密度①普遍比无机密度大；③陶瓷只能液相烧结，烧结时粘接剂挥发，留下孔洞，一般采用加压烧结；金属可以固相，液相或固液烧结。④烧结气氛：金属需要真空或氢气气氛，陶瓷不需要⑤金属烧结后需要抛光，陶瓷烧结

后需要施釉。材料的连接工艺

、简述金属的可焊性及其影响因素。1、指金属材料在一定的工艺条件下形成具有一定使用性 A 能的焊接接头的能力。1、母材和焊接材料、 B 、焊接工艺 2 、焊接接头的结构 3 、服役条件 4 、简述焊接接头的组织和性能。2．

——焊缝区（熔化区） 1 ——熔合区（半熔化区） 2

——热影响区 3 ——母材 4 3、焊接缺陷主要有哪些？其形成的原因？答：①焊瘤。焊条熔化太快；电弧过长；电流过大；焊速过慢；运条不当②夹渣。施焊中焊条未搅拌熔池，焊件不洁，电流过小，分层焊时，各层渣未除去③裂纹。焊件中含氮硫焊缝冷却太快，焊接结构设计不合理；焊接程序不当；磷高，应力过在；存在咬边气泡夹渣；未焊透④气孔。焊件不洁，焊条潮湿电弧过长；电流过大；焊速过快，焊件含碳高⑤咬边。电流过大，焊接角度不对，运条不当，电弧过长⑥未焊透。装配间隙过大，坡口开的太小，钝边太大，电流过大，焊速过快，焊条为对准焊缝；焊件不洁。4、简述钎焊的工艺特点及常用的钎焊材料A、⑴钎焊加热温度较低，接头光滑平整，组织和机械性能变化小，变形小，工件尺寸精确。

⑵可焊异种金属，也可焊异种材料，且对工件厚度差无严格限制。

⑶有些钎焊方法可同时焊多焊件、多接头，生产率很高。

⑷钎焊设备简单，生产投资费用少。．

⑸接头强度低，耐热性差，且焊前清整要求严格，钎料价格较贵。

B、软钎焊（锡、铅基钎料）、硬钎焊（铜、银基钎料）材料的表面处理工艺

1、热喷涂的方法主要有哪些？各有何特点？

火焰喷涂：①一般金属、非金属基体均可喷涂，对基体：的形状和尺寸通常也不受限制，但小孔目前尚不能喷涂；②涂层材料广泛，金属、合金、陶瓷、复合材料均可为涂层材料，可使表面具有各种性能，如耐腐蚀、耐磨；耐高温、隔热等：③涂层的多孔性组织有储油润滑和减摩性能，含有硬质相的喷涂层宏观硬度可达450HB，喷焊层可达65HRC；

④火焰喷涂对基体影响小，基体表面受热温度为200～250℃，整体温度约70℃～80℃，故基体变形小，材料组织不发生变化。

电弧喷涂：长效防腐复合涂层对钢铁基体的防腐原理是

物理屏蔽和阴极保护联合作用，封闭涂层的主要作用是物理隔离各种腐蚀介质对金属喷涂层和钢铁基体的侵蚀，电弧喷涂金属涂层对钢铁基体提供牺牲自己保护钢铁的阴极保护

作用。喷锌或铝后封闭处理所形成的复合涂层，其耐蚀性比喷锌或铝涂层和封闭涂层两者单独耐蚀寿命值之和要高出。这种效应被称为最佳协同效应50~130%．

：①超高温特性，便于进行高熔点材料的喷等离子喷涂：

致密，粘结强度高。③由于涂层涂。②喷射粒子的速度高，使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。、简述电镀和化学镀的异同。2 1）化学镀与电镀从原理上的区别就是电镀需要外加的电流和阳极，而化学镀是依靠在

金属表面所发生的自催化反应。

2）化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀，但化学镀过以对任何形状工件施镀。

3）高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀层。

4）电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得我，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。

5）化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。

6）化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。

7）化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩。

3、简述对金属表面进行渗碳或渗氮的作用。

提高表面的硬度、耐磨性及疲劳强度，心部仍保持良好的韧性及塑性。．

4、三束表面改性技术的定义，特点和局限性

A、将具有高能量密度的能源(一般大于103W/cm2)，施加到材料表面，使之发生物理、化学变化，获得特殊表面性能。高能量密度能源通常指离子束、激光束、电子束。

B、①激光束能量密度大，极高的加热和冷却速度，可在

材料表面制得微晶、非晶及一些奇特的、热平衡相图上不存在的亚稳合金（非平衡相），赋予材料表面以特殊性能。②利用离子束注入技术，可把异类原子直接引入表面层进行表面合金化，引入原子种类和数量不受任何常规合金化热力学条件的限制。

③三束表面处理，由于加热速度极快，基材的整体温度在加热过程中可以不受影响。

C、局限性：处理效果与材料表面的反射率、密度和导热系数等密切相关，对表面反射率高的材料，激光能量不能充分被吸收；激光本身是转换效率低的能源；设备费用较贵，成本高；处理效率低，不适宜大面积处理等等。

材料的热处理工艺

1、金属材料的主要强化方式有哪些？

固溶强化、细晶强化、加工硬化、时效强化、第二相强化、复合强化

2、对钢进行退火的方法有哪些？

、扩散退火、再结晶)球化退火(完全退火、不完全退火

退火去、应力退火3、什么是钢的淬硬性和淬透性？淬硬性：表示钢能够淬硬的程度，用钢在正常淬火条件

下能达到的最高硬度表示。淬硬性主要取决于碳含量。淬透性：指钢在淬火时获得马氏体层深度的能力。淬透

屈氏体）+50%层的深度是从表面至半马氏体层（50%马氏体。的深度。钢的淬透性取决于其化学成分和临界冷却速度Vk 、合金产生时效强化的条件是什么？如何进行时效强化？4答：条件：固溶体的固溶度随温度降低而减少，还与强化相时,;③时效的结构与特性有关。方法：①固溶处理;②

淬火。效温度：固溶温度的15%-25%

材料工程基础

1、热处理：将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺过程。 2、45钢经不同热处理后的性能及组织（可能出应用题） 组织：退火：P+F；正火：S+F；淬火+低回：M回；淬火+高回：S回 性能总结强度硬度：低温回火>高温回火>正火>退火 韧性塑性：高温回火>正火>退火>低温回火 抗冲击能力：高温回火>正火>退后>低温回火 3、热处理的三大要素：加热、保温、冷却 4.常规热处理：退火、正火、淬火及回火 5.预备热处理和最终热处理 预备热处理：零件加工过程中的一道中间工序(也称为中间热处理)，其目的是改善锻、铸毛坯件组织、消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理作准备。 最终热处理：零件加工的最终工序，其目的是使经过成型工艺达到要求的形状和尺寸后的零件的性能达到所需要的使用性能。 6、奥氏体：C在γ-Fe中的固溶体 7、奥氏体转变的阻力与驱动力：新相形成，会增加表面能和克服弹性能，需要由相变释放 的自由能和系统内能量起伏来补充——自由能差 8、奥氏体的形成机理：扩散方式、非扩散方式基本过程都是形核与长大 9、奥氏体的形成过程：(很重要） （1）、奥氏体晶核的形成（2）、奥氏体晶核的长大 （3）、剩余渗碳体的溶解（4）、奥氏体成分的均匀化 10、为何A晶核优先在F与Fe3C相界产生？ F和Fe3C界面两边的C浓度差最大，有利于为A晶核的形成创造浓度起伏条件； F和Fe3C界面上原子排列较不规则，有利于提供A形核所需的结构起伏和能量起伏条件。 F 和Fe3C 界面本来已经存在，在此界面形核时只是将原有界面变为新界面，总的界面能变 化较小。 11、非工析钢与共析钢的相同点与不同点？ 亚共析钢与过共析钢的珠光体加热转变为奥氏体过程与共析钢转变过程是一样的，即在Ac1温度以上加热无论亚共析钢或是过共析钢中的P均要转变为A。不同的是还有亚共析钢的F的转变与过共析钢的Fe3CⅡ的溶解。更重要的是F的完全转变要在Ac3以上， Fe3CⅡ的完全溶解要在温度Accm以上。即亚共析钢加热后组织全为奥氏体需在Ac3以上，对过共析钢要在Accm 以上。 12、为什么在奥氏体转变初期和转变后期，转变速度都不大，而在转变达50%左右时转变速度最大？

材料工程基础总结

1 铝合金强化途径有哪些？答：固溶处理 +时效强化、细晶强化 2.铜合金强化机制主要有几种？ 答：固溶强化、时效强化、过剩相强化 3.铝镁合金配料计算？ 例1：为了获得以下成分铸造铝合金1Kg，熔炼时应如何配料？ 8.0wt%Si，2.8wt%Cu，0.5wt%Mg，0.15wt%Ti，其余为Al； 注：1）可供选择的原材料包括：纯铝，Al-30wt%Si 中间合金，Al-25wt%Cu 中间合金，Al-30wt%Mg 中间合金和Al-10wt%Ti 中间合金；2）不考虑铝、硅和铜元素的烧损；3）镁元素的烧损率为15wt%，钛元素的烧损率为5wt%。 ●1000g×8.0%=XAl-30Si×30% ?XAl-30Si =266.7g ●1000g×2.8%=XAl-25Cu×25%?XAl-25Cu =112g ●1000g×0.5%= XAl-30Mg×30%×(1-15%)? XAl-30Mg =19.6g ●1000g×0.15%=XAl-10Ti×10%×(1-5%) ? XAl-10Ti=15.8g ●1000×(1-0.08-0.028-0.005-0.0015) = XAl +266.7× (1-0.3) -112×(1-0.25)-19.6×(1-0.3)-15.8×(1-0.1) ?XAl = 586.9g 例2、为了获得以下成分的铸造镁合金1Kg：熔炼时应如何配料？8.5wt%Al，1.2wt%Zn，1.20wt%Si，0.25wt%Mn，0.15wt%Sr，其余为Mg 注：1）可供选择的原材料包括：纯镁，纯铝，纯锌，Al-30wt%Si 中间合金，Mg-2wt%Mn 中间合金，Mg-10wt%Sr 中间合金；2）不考虑镁、铝、锌、硅和锰元素的烧损；3）Sr 元素的烧损率为15wt%。 1000g×1.20%=X Al-30Si×30% ?X Al-30Si =40g 1000g×1.2%=X Zn?X Zn=12g 1000g×0.25%=X Mg-2Mn×2%?X Mg-2Mn=125g 1000g×0.15%=X Mg-10Sr×10%×(1-15%) ?X Mg-10Sr=17.6g 1000g×8.5%=X Al+ X Al-30Si×70%?X Al =57g X Mg =1000-40-12-125-17.6-57=748.4g 1000×(1-1.2%-1.2%-0.25%-0.15%-8.5%) = X Mg + X Mg-2Mn× (1-2%)+ X Mg-10Sr×(1-10%) ?X Mg =748.6g 4.为了获得高质量的合金，在合金熔炼时一般要进行哪些工艺处理？ 答：变质处理，细化处理，精炼处理。 5.镁合金阻燃抗氧化方法有哪几种？ 答：熔剂保护阻燃法、气体保护阻燃法、添加合金元素阻燃法。 6.根据石墨存在形态不同，灰口铸铁可分为哪几种？ 答：灰铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁。 7.什么是金属的充型能力？充型能力影响因素有哪些？答：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称为金属的充型能力 液态金属的充型能力主要取决于金属自身的流动能力，还受外部条件，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。

工程材料试卷(答案)

《机械工程材料》试卷（B 卷） 考试形式: 闭卷笔试，2小时学号： 命题教师：徐光青姓名： 适用专业：机械年级专业： 一、名词解释（3分×10） 1. 空间点阵 2. 结晶潜热 3. 固溶强化 4. 固溶体 5. 包晶相图 6. 过冷奥氏体 7. 珠光体转变 8. 淬透性 9. 起始晶粒度 10. 淬火

二、填空（1分×20） 1. 金属晶体中常见的点缺陷有______、______和_____等 2. 液态金属结晶的宏观现象为______和_______，微观过程为_______和_______。 3. 固溶体按照溶质原子所处位置可分为_______和______两类。 4. 碳素钢按质量分为________、________和___________。 5. 滑移的本质是________________________ 6. 片状珠光体按照其片层间距可分为________、________和________。 7. 珠光体片间距越小，其强硬度_____，塑韧性_____，随着含碳量的增加，珠光体的强硬度______，塑韧性_______。 三、请从金属学的角度解释为什么要“趁热打铁”？（10分） 四、根据Fe-Fe3C平衡相图，分析含碳1.0％的碳钢的平衡结晶过程，并写出其室温组织（共10分） 1 2 3 4

五、请指出下述牌号钢的具体种类，并写出其主要成分（15分）T12 40CrMnTi 60Si2Mn GCr15 00Cr18Ni9Ti 六、一根Φ10的含碳量为0.45%的圆钢棒，初始状态为退火态。然后从一端加热，依靠热传导使圆棒上各点达到如图所示的温度。试问（15分）： 1. 初始状态的组织是什么，加热后各点所在部位的组织是什么？ 2. 整个圆棒自图示各温度缓慢冷却到室温后，各点部位的组织是什么？ 3. 整个圆棒自图示各温度水淬快冷到室温后，各点部位的组织是什么？

材料工程基础作业题(2013-09)

第一章工程研究方法 1、（Z10-11）。流体流动的压强降Δp是速度v，密度ρ，线性尺度l、l1、l2，重力加速度g。粘滞系数μ，表面张力ζ，体积弹性模量E的函数。即 ΔP＝F（v、ρ、l、l1、l2、g、u、ζ、E） 取v、ρ、l作为基本物理量，利用因次分析法，将上述函数写成无因次式。 2、已知固体颗粒在流体中以等速u沉降，且u与粒径d，颗粒密度ρm(流体密度ρ)，动力粘度μ和重力加速度g，试用π定律发和矩阵法求揭示该颗粒沉降的无量纲乘积。 3、试分别用瑞利法和π定理法将压差ΔP、速度w、重度r和重力加速度g组合成无量纲乘积。 4、试证明直径为d的小球在密度为ρ，动力粘度为μ的流体中，以相对速度w运动时流动粘性阻力为： 5、请根据纳维斯托克斯（N-S）方程，分别用量纲分析法和方程分析法得出相似准则数，并写出准则方程。 6、（L5-1）。气流通过一等直径管道，拟用1／4缩小的透明模型中通过水故流的办法进行试验。已知：气体的ρ气＝1.2kg/m3。v气＝0.15cm2/s；水的ρ水＝1000kg/m3，v水＝0．01cm2/s。实物的气流速度为24m/s，试确定： 1）相应的模型中之水流速度。

2）若测得模型单位管长的压力降为13.8kN/m2，则原型中单位管长的压力降应为若干？ 第二章工程流体力学 1、（L 1-7）。质量为5kg，面积为40×45cm2的—收木板，沿着涂有滑油的斜面等速向下运动。已知v＝1m/s，δ＝1mm(油膜厚度)，求滑油的粘度。 2、（L 1-9）。一套筒长H＝20 cm，内径D＝5.04cm，重量G＝6.8N，套在直径d＝5cm的立轴上，如图所示。当套筒与轴之间充以甘油（μ＝8P）时求套筒在自重作用下将以多大速度沿立轴下滑？不计空气阻力。 3、（L 2-2）。图示的容器中，水和气达到下平衡状态，求容器内气体的压强，接触大气液面上为标准大气压，水的重度γ＝9807N／m3。

智慧树知到《材料工程基础》章节题答案

智慧树知到《材料工程基础》章节题答案 第1章单元测试 1、高炉炼铁时，炉渣具有重要作用。下面哪项不属于炉渣的作用? 答案：添加合金元素 2、常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、( ) 答案：铝 3、为什么铝的电解在冰晶石的熔盐中进行? 答案：降低电解温度 4、冰铜的主要成分是( ) 答案：FeS和Cu2S 5、( )是炼钢的最主要反应 答案：脱碳 第2章单元测试 1、通过高压雾化介质，如气体或水强烈冲击液流或通过离心力使之破碎、冷却凝固来实现的粉末的方法称为( ) 答案：雾化法 2、粉末颗粒越小，流动性越好，颗粒越容易成形。 答案：错 3、国际标准筛制的单位“目数”是筛网上( )长度内的网孔数 答案：1英寸

4、粉体细化到纳米粉时会表现出一些异常的功能，主要是由于粉体的总表面积增加所导致的结果。 答案：对 5、雾化法制粉增大合金的成分偏析，枝晶间距增加。 答案：错 第3章单元测试 1、高分子材料之所以具备高强度、高弹性、高粘度、结构多样性等特点，是由( )结构所衍生出来的。 答案：长链 2、高分子聚合时，用物理或化学方法产生活性中心，并且一个个向下传递的连续反应称为( ) 答案：连锁反应 3、悬浮聚合的主要缺点是( ) 答案：产品附有少量分散剂残留物 4、聚合物聚合反应按反应机理分为加聚和缩聚反应。 答案：错 5、工业上悬浮聚合对于悬浮分散剂一般的要求是( ) 答案：聚合后都可以清洗掉 第4章单元测试 1、将液态金属或半液态金属浇入模型内，在高压和高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固获得铸件的方法是( ) 答案：压力铸造

2、铸铁的充型能力好于铸钢。 答案：对 3、在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的一种成形工艺方法是( ) 答案：熔模铸造 4、下列不属于铸造缺陷的是( ) 答案：收缩 5、熔融合金的液态收缩和凝固收缩表现为液体体积减小，是应力形成的主要原因。 答案：错 第5章单元测试 1、冷变形过程中，材料易产生( ) 答案：加工硬化 2、轧辊的纵轴线相互平行，轧制时轧件运动方向、延伸方向与轧辊的纵轴线垂直，这种轧制方法为( ) 答案：纵轧 3、挤压变形时，( ) 答案：金属在变形区处于三向压应力状态 4、缩尾是挤压工艺容易出现的缺陷，它出现在挤压过程的哪个阶段? 答案：终了挤压

材料工程基础复习资料(全)

材料工程基础复习要点 第一章粉体工程基础 粉体：粉末质粒与质粒之间的间隙所构成的集合。 *粉末：最大线尺寸介于0.1～500μm的质粒。 *粒度与粒径：表征粉体质粒空间尺度的物理量。 粉体颗粒的粒度及粒径的表征方法： 1.网目值表示——（目数越大粒径越小）直接表征，如果粉末颗粒系统的粒径相等时 可用单一粒度表示。 2.投影径——用显微镜测试，对于非球形颗粒测量其投影图的投影径。 ①法莱特（Feret）径D F：与颗粒投影相切的两条平行线之间的距离 ②马丁（Martin）径D M：在一定方向上将颗粒投影面积分为两等份的直径 ③克伦贝恩（Krumbein）径D K：在一定方向上颗粒投影的最大尺度 ④投影面积相当径D H：与颗粒投影面积相等的圆的直径 ⑤投影周长相当径D C：与颗粒投影周长相等的圆的直径 3.轴径——被测颗粒外接立方体的长L、宽B、高T。 ①二轴径长L与宽B ②三轴径长L与宽B及高T 4.球当量径——把颗粒看做相当的球，并以其直径代表颗粒的有效径的表示方法。（容 易处理） *粉体的工艺特性：流动性、填充性、压缩性和成形性。 *粉体的基本物理特性： 1.粉体的能量——具备较同质的块状固体材料高得多的能量。 分体颗粒间的作用力——高表面能，固相颗粒之间容易聚集（分子间引力、颗粒间异性静电引力、固相侨联力、附着水分的毛细管力、磁性力、颗粒表面不平滑引起的机械咬合力）。 3.粉体颗粒的团聚。 第二章粉体加工与处理 粉体制备方法： 1.机械法——捣磨法、切磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法。 ①脆性大的材料：捣磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法 ②塑性较高材料：切磨法、涡旋磨法、气流喷射粉碎法 ③超细粉与纳米粉：气流喷射粉碎法、高能球磨法 2.物理化学法 ①物理法（雾化法、气化或蒸发-冷凝法）：只发生物理变化，不发生化学成分的 变化，适于各类材料粉末的制备 ②物理-化学法：用于制备的金属粉末纯度高，粉末的粒度较细 ③还原法：可直接利用矿物或利用冶金生产的废料及其他廉价物料作原料，制的 粉末的成本低 ④电解法：几乎可制备所有金属粉末、合金粉末，纯度高 3.化学合成法——指由离子、原子、分子通过化学反应成核和长大、聚集来获得微细 颗粒的方法

材料工程基础试卷

材料科学与工程导论试卷 (A) 2005 ～ 2006学年第 一 学期 学号： 姓名： 说明： 2、本试卷共5页。 注：请同学们将答案写在装订线的右边（包括答题纸），谢谢！ 第一部分 名词解释 （5题共30分，每题6分） 第二部分 填空题 （10个空共10分，每空1分） 第三部分 判断题 （5题共10分，每题2分） 第四部分 简答题 （4题共20分，每题5分） 第五部分 问答题 （3题任选2题共30分，每题15分） 第一部分 名词解释（5题共30分，每题6分） 1． 抗拉强度 材料承受拉伸载荷时，断裂前单位面积上所承受的最大应力. 2． 延伸率 ┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆ 装 订 线

材料在外力作用下被拉断后，在标距内总伸长长度同原来标距 长度相比的百分数 3．热膨胀系数 材料温度每升高1K所增加的长度与原来长度的比值，称为线膨胀系数。 4．介电常数 反映电介质材料极化行为的一个主要宏观物理量。表示电容器在有电介质时的电容与在真空状态时的电容之比。 5．高分子的玻璃化转变 第二部分填空题（10个空共10分，每空1分） 1.材料承受载荷时，产生屈服现象时的临界应力称为屈服强度 2.材料在弹性范围内，正应力与正应变成比列关系，比例系数称为正弹性模 量 3.纯铁常温晶体结构为体心立方，称为α－铁 4.材料典型的热处理工艺包括退火、淬火、回火和正火。 5.水泥主要矿物成分中，能提高强度的矿物是C3S 6.结构陶瓷材料主要包括氧化铝碳化硅氮化硅 7.属于杂链高分子材料。 第三部分判断题（5题共10分，每题2分）

材料工程基础习题

上篇 第一章金属结构 1、试画出纯铁的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。 2、室温和1100°C时的纯铁晶格有什么不同？高温（1000°C）的铁丝进行缓慢冷却时，为什么会发生伸长的现 象？ 3、为什么单晶体有各向异性，而实际的金属（未经过塑性变形的）通常是各向同性？ 4、指出铁素体、奥氏体、渗碳体在晶体结构、含碳量和性能上有何不同。 5、根据铁碳合金状态图，说明产生下列现象的原因： （1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。 （2）在1100°C，含碳量为0.4%的钢能进行锻造，含碳量为4.0%的白口铁不能锻造。 （3）钢适宜通过压力加工成形，而铸铁适宜通过铸造成形。 6、分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织。 第二章金属的工艺性能 1、什么是结晶过冷度？它对金属的结晶过程、铸件的晶粒大小及铸件的机械性能有何影响？ 2、如果其它条件相同，试比较在下列条件下铸件晶粒的大小，并解释原因。 （1）金属型浇注与砂型浇注； （2）铸成薄件与铸成厚件； （3）浇注时采用震动与不采用震动。 3、铅在20°C、钨在1100°C时变形，各属于哪种变形？为什么？（铅的熔点为327°C，钨的熔点为3380°C）10、有四个材料、外形完全一样的齿轮，但制作方法不同，试比较它们中哪种使用效果最好？哪种最差？为什么？ （1）铸出毛坯，然后切削加工成形； （2）从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成形； （3）从热轧圆钢上取料，然后切削加工成形； （4）从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成形。 11、金属经冷变形后，组织和性能发生了哪些变化？分析加工硬化存在的利与弊。有何办法来消除加工硬化？ 12、提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力，但实际中为什么又要防止浇注温度过高？ 13、试用图中轨道铸件分析热应力的形成原因，并用虚线表示出铸件的变形方向。 14、“趁热打铁”的含义何在？碳钢的始锻温度和终锻温度是如何确定的？ 15、某种钢材的主要化学成分为C=0.12%，Mn=1.5%，V=0.15%，Mo=0.5%，试分析其焊接性及焊接时应采取的工 艺措施。 16、碳钢在锻造温度围变形时，是否会有加工硬化现象？为什么？

工程材料_试题及答案

工程材料试题及答案 一、判断题 1、合金渗碳钢经最终热处理后的组织全部是回火马氏体。（×） 2、热加工与冷加工的主要区别在于是否有加工强化现象产生。（×） 3、铸铁是含碳量小于2.11%的铁碳合金。（×） 4、二元共晶相图是指合金两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。（×） 5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。（√） 6、一个合金的室温组织为α+β11 +（α+β），则它由三相组成。（×） 7、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。（√） 8、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。（√） 9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。（×） 10、金属的再结晶转变，也要经历形核与晶核长大的过程。（√） 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分） 路线为： 下料锻造正火机加工调质机加工（精） 轴颈表面淬火低温回火磨加工 指出：1、主轴应用的材料：45钢 2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段

时间空冷 3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火 4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度 5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S 回 四、选择填空（20分） 1、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 2、适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 3、要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ） （a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4、制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火 5、高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ） （a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7、65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火 8、二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9、1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性 （b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工 10、推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火 11、位错是一种。（①） ①线缺陷②点缺陷③面缺陷 12、纯铁在850℃时为晶格。（①） ①体心立方②面心立方③密排六方 13、有些金属在固态下会发生晶体结构的变化，这种变化可以称为。(③) ①等温转变②变温转变③同素异构转变 14、共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，有如下转变。(②) ①只有贝氏体和马氏体转变，而没有珠光体型转变 ②只有珠光体型和马氏体转变，而没有贝氏体转变 ③只有珠光体型和贝氏体转变，而没有马氏体转变

【成都理工】】材料工程基础-重点

炼铁：还原过程，使铁在铁的的氧化物中还原，并使还原出的铁与脉石分离。炼钢：氧化过程，以生铁为原料，通过冶炼降低生铁中的碳及其他杂质元素的含量。 炼铁原料（1）铁矿石的要求a：含铁量愈高愈好b：还原性要好c：粒度大小合适d：脉石成分SiO2，Al2O3、CaO、MgO e：杂质含量要少。（2）溶剂的作用：a降低脉石熔点b去硫（3）燃料：焦炭作用：作为发热剂提供热量；还原剂；高炉料柱的骨架。要求：含碳量要高，确保它有高的发热量和燃烧温度；有害杂事硫、磷及水分、灰分、挥发分的含量要低；在常温及高温下有足够的机械强度；气孔率要大，粒度要均匀，以保证高炉的有良好的透气性。 高炉冶炼的理化过程1燃料的燃烧2氧化铁的还原3铁的增碳4非铁元素的还原5去硫6造渣 减少生铁中硫的措施：采取优质炉料，基本措施；提高炉温和炉渣的碱度。生铁铸造生铁：含硅量高（2.75~3.25%）碳以石墨形式存在灰口生铁；炼钢生铁：含碳量高（4~4.4%）含硅量较低碳以fe3c形式存在白口生铁炼钢过程的物理化学原理：1脱碳2硅、锰的氧化3脱磷和回磷过程4脱硫5脱氧 脱磷的基本条件：低温；适量增加渣中CaO的含量；渣中必须含有足够数 1

量的FeO。 回磷现象：在炼钢过程中的某一时期，当脱磷的基本条件得不到满足时，则已氧化进入渣中的的磷会重新被还原，并返回到钢液中，称此为回磷过程。经常发生在炼钢炉内假如铁合金或出钢的过程中。防止措施：控制炼钢后期的钢液的温度；减少钢液在盛钢桶内的停留时间，向盛钢桶中炉渣加石灰提高碱度，采用碱性衬层的盛钢桶。 脱硫：[FeS]+(CaO)=（CaS）+（FeO）（吸热）必须在碱性炉内冶炼脱硫剂：石灰或石灰石生产中采取的措施：1在渣内加入碱；2增加石灰或石灰石的量；3扒掉含硫量高的初期渣，造成无硫的新渣；4加入CaP2、MnO 等能降低炉渣粘度的造渣材料，提高炉渣的流动性；5搅拌钢液，以增加钢液与炉渣的接触面积。 当钢中杂质元素被除去到规定要求后，应采取一定方法来降低钢液中的氧含量。称为脱氧，脱氧是炼钢过程的量后过程，在很大程度上影响着钢的质量。脱氧剂：硅铁、锰铁、铝 脱氧方式：扩散脱氧（硅铁和炭粉）、沉淀脱氧（锰铁、硅铁、铝），加在渣面 沉淀脱氧与扩散脱氧相结合：用锰铁进行沉淀预脱氧；用碳粉和硅铁进行扩散脱氧；用硅进行沉淀脱氧。 镇静钢：经过充分脱氧处理的钢；沸腾钢：未经完全脱氧处理的钢；半镇静 2

工程材料考试试题

陕西科技大学试题纸B 课程工程材料（11级）班级 学号姓名 题号一二三四五六七八九十总分得分 阅卷人 一．名词解释（20分） 间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。 再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。 淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。 枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。 时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。 同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。 临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。 热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。 二次硬化：淬火钢在回火时硬度提高的现象。 共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。比重偏析：因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。 置换固溶体：溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。 二、判断正误并加以改正（30分） 1、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。（╳） 改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 2、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。（╳） 改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 3、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。（√） 4、置换固溶体必是无限固溶体。（╳） 改正：置换固溶体有可能是无限固溶体。 5、单晶体必有各向异性。（√） 6、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。（╳） 改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 7、过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒。（╳） 改正：过热钢经正火后能显著细化晶粒。 8、奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。（√）

材料工程基础考试必备

材料工程基础 1.材料科学与材料工程研究的对象有何异同？ 材料科学侧重于发现和揭示组成与结构、性能、使用效能，合成与加工等四要素之间的关系，提出新概念、新理论。而材料工程指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题，侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想并使之投入使用，两者相辅相成。 2.材料的制备技术或方法主要有哪些？ 金属：铸造（砂型铸造、特种铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、连续铸造、消失模铸造），塑性加工（锻造、板料冲压、轧制和挤压、拉拔），热处理，焊接（熔化焊、压力焊、钎焊） 橡胶：塑炼、混炼、压延、压出、硫化五部分 高分子：挤制成型、干压成型、热压铸成型、注浆成型、轧膜成型、等静压成型、热压成型和流延成型 3.如何区分传统材料与先进材料？ 传统材料指已经成熟且已经在工业批量生产的材料，如水泥、钢铁，这些材料量大，产值高，涉及面广，是很多支柱产业的基础，先进材料是正在发展，具有优异性能和应用前景的一类材料。二者没有明显界限，传统材料采用新技术，提高技术含量、性能，大幅度增加附加值成为先进材料；先进材料长期生产应用后成为传统材料，传统材料是发展先进材料和高技术基础，先进材料推动传统材料进一步发展。

4.纳米材料与纳米技术的异同？它们对科技发展的作用？ 纳米材料指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。纳米技术：能操作细小到1-100nm物件的一类新发展的高技术。作用：对于高端的技术，如在超导的应用方面，集成电路的发展方面纳米技术有重要作用。 5.简述芯片的主要制备工艺步骤？ 步骤如下：1、氧化；2、光刻；3、浸蚀；4、扩散；5、离子注入； 6、互连； 7、封装； 8、装配。 6.简述熔体法生长单晶的特点以及主要方法？ 答：特点：液相是均匀的单相熔体，熔点以下不发生相变。方法：提拉法，坩埚下降法，水平区熔法，浮区法，尖端形核法。 7.为什么纤维通常具备高强度、高模量且韧性好的特点？ 当纤维材料制成时，拉伸强度变大是因为物体愈小，表面和内部包含一个能导致其脆性断裂的危险裂纹的可能性越小。对高聚物材料，在成纤过程中高分子链沿纤维轴向高度取向，而强度大大减少。 8.简述纤维的主要制备方法？ 抽丝：使高聚物熔体或是高聚物溶液通过一个多孔的喷丝头并使之冷却或通过凝固浴凝固形成细丝。 牵挂：将丝轴向拉伸形成纤维。 定型：使合成纤维在某一温度下作极短时间的处理，使纤维具有良好的柔软性和弹性。

材料科学基础第一章习题答案

材料科学基础第一章习题答案 1. (P80 3-3) Calculate the atomic radius in cm for the following: (a) BCC metal with a 0=0.3294nm and one atom per lattice point; and (b) FCC metal with a 0=4.0862? and one atom per lattice point. Solution: (a) In BCC structures, atoms touch along the body diagonal, which is 3a 0 in length. There are two atomic radii from the center atom and one atomic radius from each of the corner atoms on the body diagonal, so 340r a = 430a r ==0.14263nm=1.4263 810-?cm (b) In FCC structures, atoms touch along the face diagonal of the cube, which is

02a in length. There are four atomic radii along this length —two radii from the face-centered atom and one radius from each corner, so 240r a =, 420 a r ==1.44447 ?=1.44447810-?cm 2.(P80 3-4) determine the crystal structure for the following: (a) a metal with a0=4.9489?, r=1.75?, and one atom per lattice point; and (b) a metal with a0=0.42906nm, r=0.1858nm, and one atom per lattice point. Solution: We know the relationships between atomic radii and lattice parameters are 430 a r =

土木工程材料试题(含答案)

土木工程材料试题 1．对于开口微孔材料,当其孔隙率增大时，材料的密度不变，吸水性增强,抗冻性降低,导热性降低,强度降低。 2．与硅酸盐水泥相比,火山灰水泥的水化热低,耐软水能力好,干缩大. 3．保温隔热材料应选择导热系数小,比热容和热容大的材料. 4．硅酸盐水泥的水化产物中胶体水化硅酸钙和水化铁酸钙.水化铝酸钙，水化硫铝酸钙晶体 5. 普通混凝土用砂含泥量增大时,混凝土的干缩增大,抗冻性降低. 6．普通混凝土配合比设计中要确定的三个参数为水灰比、砂率和单位用水量. 7．钢材中元素S主要会使钢的热脆性增大，元素P主要会使钢的冷脆性增大. 8．含水率为1%的湿砂202克，其中含水为 2 克,干砂200 克. 9．与建筑石灰相比，建筑石膏凝结硬化速度快，硬化后体积膨胀.膨胀率为1% 10．石油沥青中油分的含量越大，则沥青的温度感应性越大，大气稳定性越好. 11．普通混凝土强度的大小主要决定于水泥强度和水灰比. 12.木材的强度中,在理论上最大的是顺纹抗拉强度强度. 13．按国家标准的规定，硅酸盐水泥的初凝时间应满足不早于45min 。终凝不晚于6.5h（390min） 14．相同条件下，碎石混凝土的和易性比卵石混凝土的和易性差。 15．普通混凝土用石子的强度可用压碎指标或岩石立方体强度表示。16．常温下，低碳钢中的晶体组织为铁素体和珠光体。 17．据受热时特点不同，塑料可分成热塑性塑料和热固性塑料。 18．有无导管及髓线是否发达是区分阔叶树和针叶树的重要特征。 19．与石油沥青相比，煤沥青的温度感应性更大，与矿质材料的粘结性更好。20．石灰的陈伏处理主要是为了消除过火石灰的危害。储灰坑陈伏2个星期以上，表面有一层水分，隔绝空气，以免碳化 21．木材防腐处理的措施一般有氢氧化钙和水化铝酸三钙。 22．材料确定后,决定普通混凝土流动性的最重要因素是单位用水量。 23．普通混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值。 24．钢的牌号Q235-AF中A表示质量等级为A级。Q235是结构钢中常用的牌号25．结构设计时，硬钢的强度按条件屈服点取值。 26．硅酸盐水泥强度等级确定时标准试件的尺寸为40mm×40mm×160mm. . 27．钢筋进行冷加工时效处理后屈强比提高。强屈比愈大，可靠性愈大，结构的安全性愈高。一般强屈比大于1.2 28．石油沥青的牌号越大，则沥青的大气稳定性越好。 29．在沥青中掺入填料的主要目的是提高沥青的黏结性、耐热性和大气稳定性。30．用于沥青改性的材料主要有矿质材料、树脂和橡胶。 二.判断 1.塑料的刚度小,因此不宜作结构材料使用。………………………………………( √) 2.随含碳量提高，碳素结构钢的强度、塑性均提高。………………………………( ×) 3.设计强度等于配制强度时,混凝土的强度保证率为95%.………………………( ×) 4.我国北方有低浓度硫酸盐侵蚀的混凝土工程宜优先选用矿渣水泥。…………( ×) 5.体积安定性检验不合格的水泥可以降级使用或作混凝土掺合料。…………( ×)

材料工程基础总复习

1、材料主要分为金属、陶瓷、高分子和复合材料四类。T 2、冶金和冶炼没有区别。F 3、地壳中的金属大多以氧化物的形式存在。t 4、冶金主要分为火法冶金和湿法冶金。F 5、铁是地壳中含量最高的金属。F 6、高炉炼铁主要有还原过程、造渣过程、传热及渣铁反应过程三个主要阶段。T 7、富铁矿石的含铁量在50%以上。T 8、高炉炼铁的主要燃料为焦炭。T 9、碳含量在2.11%以上为生铁。T 10、一般来讲，硫化铜矿采用火法冶炼；氧化铜矿采用湿法冶炼。F 11、单晶材料的生长也要满足形核生长理论。 12、陶器和瓷器的最大区别在于烧结温度不一样。F 13、制粉的方法主要分为物理方法、化学方法和机械制粉三大类。T 14、纳米银呈银白色、有金属光泽。F 15、进行球磨制粉时最好是符合动能准则和碰撞几率准则。T 16、进行球磨时转速越大越好。F 17、在表征粉体村料的粒径时，除球体以外的任何形状的颗粒并没有一个绝对的粒径值，描述它的大小必须要同时说明依据的规则和测量的方法。T 18、颗粒表面粗糙度越大则颗粒间摩擦力越大，从而体系流动性越小，球形颗粒的流动性最好。F 19、烧结是指在高温作用下，坯体发生一系列物理化学变化，由松散状态逐渐致密化，且机械强度大大提高的过程。T 20、烧结的驱动力一般为体系的表面能和缺陷能。T 21、材料的连接分可拆卸和永久性两种。T 22、钎焊一般采用比母材熔点低的金属材料作焊料。T 23、焊接后的工件可以进行热处理来减少由于焊接产生的应力。 24、粘接是借助于一层非金属的中间体材料(胶粘剂)产生的机械结合力、物理吸附力和化学键合力将两个物体紧密连接起来的工艺方法。 F 25、镁合金的常规热处理主要有退火、正火、淬火、回火四种。F 26、热处理是将金属材料以一定的速度加热到预定温度并保持预定的时间，再以预定的冷却速度进行冷却的综合工艺方法。T 27、常规热处理主要包含加热和冷却两个阶段。T 28、钢铁热处理过程中，其相变过程遵循铁碳相图，并在平衡态附近会出现滞后现象。T 29、加热过程氧化和脱碳对村料有害。T 30、冷却方式的不同可以得到不同组织。T 31、退火的主要目的是为了让材料硬化。F 32、球化退火一般加热到A1温度附近。T 33、正火的目的是得到珠光体。T 34、回火是针对淬火钢的一种热处理工艺。T 35、高温回火脆性一般由于回火后冷却速度过慢。T 36、时效的过程实质是固溶或淬火后溶质原子平衡化的过程。T 37、复合材料是指采用物理或化学的方法，使两种或两种以上的材料在相态与性能相互独立的形式下共存于一体之中，以达到提高材料的某些性能、或互补其缺点、或获得新的性能的目的。T 38、陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、强度高 等优点，但往往较脆，易脆裂。F 39、陶瓷材料中加入颗粒、晶须或纤维等进 行复合，可大量提高其韧性以及性能的稳定 性。T 40、外电流通过电极和溶液界面时，阳极电 位向正值方向移动，阴极电位向负值方向移 动，这种现象叫电极极化。T 1、焦碳是炼铁生产中必不可缺的吗？请说 明。 不可缺少的。作用：a)燃料。燃烧后发 热，产生冶炼所需热量。B)还原剂。焦炭中 的固定碳和它燃烧后生成的CO都是铁矿石 还原所需的还原剂。C)料柱骨架。高炉内是 充满着炉料和熔融渣、铁的一个料柱，焦炭 约占料柱体积的1/3~1/2，对料柱透气性具有 决定性的影响。 2、简要说明炼钢所用原料、各自的作用以及 炼钢过程中发生的一系列主要冶金反应。 炼钢通常需要高炉铁水，废钢，铁合金，脱 氧剂等；高炉铁水提供原材料，废钢吹氧脱 碳，出钢，利用废钢作为炉料，可采用不氧 化法或返吹发进行冶炼，不仅能够大量回收 贵重合金元素，而且也能降低成本，缩短冶 炼时间，进而提高电炉的生产率。中间合金 常作为冶炼高温合金或精密合金的炉料。生 铁在电炉炼钢中一般被用来提高炉料货钢中 的碳含量，并可解决废钢来源不足的状况。 加入冷却剂来平衡热量；为了使钢具有所 需的力学性能，物理性能和化学性能，必须 向钢液中加入合金材料以满足钢的化学成分 和质量要求。 3、为什么不能直接电解铝盐溶液来生产铝？ 铝离子比氢离子活泼，电解时，氢离子先得 电子。生成氢气，得不到铝。 4、连铸、连铸连轧，钢锭的液芯轧制三者各 有何特点，试比较。 a,钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后 从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却， 全部凝固后切成坯料的铸造工艺过程。B,把 液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯（称为连铸 坯），然后不经冷却，在均热炉中保温一定时 间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁 轧制工艺。轧制过程在钢锭凝固尚未完全结 束，芯部仍处于液态的条件下进行的轧制工 艺。 5、与钢、铁冶炼比较有色金属的冶炼有何特 点？请以AL、Cu为例说明。 冶炼铝可以用热还原法，但是成本太高。工 业上冶炼铝应用电解法，主要原理是霍尔- 埃鲁铝电解法：以纯净的氧化铝为原料采用电解制铝，因纯净的 氧化铝熔点高（约2045℃），很难熔化，所以工业上都用熔化的 冰晶石(Na3AlF6)作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰 晶石中，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后在电解槽中，用碳块 作阴阳两极，进行电解。铜的冶炼方法包括湿法冶炼和火法冶炼， 以火法冶炼为主。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的 原矿石，通过选矿提高到20－30％，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、 反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍(冰铜)接着送入 转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或 铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9％的电解铜。现代湿法 冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等 法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用 或就地浸出。 6、什么是合金的充型能力及流动性?二者间有何联系与区别? 充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成 型件的能力。合金的流动性是指合金本身的流动能力。液态合金充 满型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力称为充型能力。 合金的流动性是指合金本身的流动能力。合金的流动性影响合金 能力的内在因素，它主要与合金本身的性质有关。充型能力可以认 为是考虑铸型及其他工艺因素影响的液态合金的流动性。为提高 合金的充型能力应尽量选用共晶成分合金或结晶温度范围小的合 金，应尽量提高金属液的凝固质量，金属液愈纯净所含气体杂质愈 少，充型能力愈好。 7、简述铸件的收缩对铸件质量的影响及影响铸件收缩的因素。 因素:铸件结构方面的原因铸件结构方面的原因铸件结构方面的 原因铸件结构方面的原因; 熔炼方面的原因熔炼方面的原因熔炼 方面的原因熔炼方面的原因; 工艺设计的原因工艺设计的原因工 艺设计的原因工艺设计的原因; 作用：对铸件强度产生一定的影 响，降低强度，甚至导致铸件在使用过程中出现意外。 8、铸件产生翘曲变形的原因及变形规律是什么？如何来防止和 减小铸件变形。 铸件产生翘曲变形的原因是：1.铸件结构设计不合理，壁厚不均匀； 2.冷却不当，冷缩不均匀。 防止和减小铸件变形的措施有：1.改变结构，使结构尽可能对称， 壁厚尽量逐渐变化；2.改变冷却方法，尽量使各部位均匀冷却。 9、简述熔模铸造的特点及适用范围。 10、熔模铸件尺寸精度较高，表面光洁度也比较高，可以铸造各 种合金的复杂的铸件, 熔模铸造的适合各种合金，生产效率低，生 产成本高。 10、金属型铸造有何特点，为什么未能广泛取代砂型铸造？ 金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。铸件的精 度和表面光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定; 铸件的工艺 收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约15～30%；不用砂或 者少用砂，一般可节约造型材料80～100%。原因：(1) 金属型制 造成本高；(2) 金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件浇不足、 开裂或铸铁件白口等缺陷;(3) 金属型铸造时，铸型的工作温度、合 金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的 涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。 11、什么是半固态合金？简述其主要制备方法和后续成形方法。 半固态成形即半固态合金成形，它是介于液态成形和固态成形之间

完整版材料科学基础第一章全部作业

（一） 1谈谈你对材料学科及材料四要素之间的关系的认识 2金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？ 3说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。 4晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？ 5画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么? 6 画出立方晶系中（011）,（312）, [211],[ 211],[101],（101） 7, 画出六方晶系中（1120），（0110），（1012），（1100），（1012） 8. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 9. 在立方系中绘出｛110 ｝、｛111 ｝晶面族所包括的晶面，及（112 ）和（1 20）晶面。 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： a）立方晶系（421）, 123 , （130）, [2 11] , [311];

11 .计算面心立方结构（111 ）、（110 ）与（100 ）面的面密度和面间距。 12. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： a）立方晶系（421），123，（130），［2 11］，［311］； b）六方晶系2111 ，1101 ，3212，［2111］，1213。 13在体心立方晶系中画出｛111｝晶面族的所有晶面。 14 画出＜110＞晶向族所有晶向 四.作图,在图中表吓出卜列晶面和晶向（10分） 立方晶系I1（2 0 3）（1 2 1）［2 1 3］ 10 .在立方系中绘出｛110 ｝、｛111 ｝晶面族所包括的晶面，及（112 ）和（1 20）晶面。

15. 写出密排六方晶格中的［0001］,（0001）, 1120 , 1100 , 1210 16. 在一个简单立方晶胞内画出一个（110）晶面和一个［112］晶向。 17. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 立方晶系（421），123，（130）, ［211］，［311］； 18. 计算晶格常数为a的体心立方结构晶体中八面体间隙的大小。 19. 画出面心立方晶体中（111）面上的［112］晶向。 20. 已知某一面心立方晶体的晶格常数为a,请画出其晶胞模型并分别计算该晶体 的致密度、｛111｝晶面的面密度以及｛110｝晶面的面间距。 21. 表示立方晶体的（123），［211］, 012 22. 写出密排六方晶格中1120 , 1100 , 1210 ［2 111］，1213 23. 画出密排六方晶格中的［0001］, , 0110 , 1010 ,［2110］,［1120］ 24在面心立方晶胞中的（1 1 1）晶面上画出［110］晶向 25指出在一个面心立方晶胞中的八面体间隙的数目，并写出其中一个八面体间隙的中心位置坐标。假设原子半径为r，计算八面体间隙的半径。 26. 画出密排六方晶格中的（0001）, 1120 , 1100 , 1210 27. 立方晶系中画出（010），（011），（111），（231），［231］,［321］29. 计算晶格常数为a的面心立方结构晶体中四面体间隙和八面体间隙的大小。（4 分） 30. 写出立方晶系110、123晶面族的所有等价面 31. 立方晶胞中画出以下晶面和晶向：102，（112），（213），［110］, & 32. 六方晶系中画出以下晶面和晶向：（2110），（1012），1210，0111 33. 写出立方晶系100、234晶面族的所有等价面 34. 画出立方晶胞内（111），［112］, 35. 画出六方晶胞内（1011），［1123］