材料工程基礎(chǔ)答案,考試必備

1、材料工程基礎(chǔ)1. 材料科學(xué)與材料工程研究的對象有何異同？材料科學(xué)側(cè)重于發(fā)現(xiàn)和揭示組成與結(jié)構(gòu)、性能、使用效能，合成與加工等四要素之間的關(guān)系，提出新概念、新理論。而材料工程指研究材料在制備過程中的工藝和工程技術(shù)問題，側(cè)重于尋求新手段實(shí)現(xiàn)新材料的設(shè)計思想并使之投入使用，兩者相輔相成。2. 材料的制備技術(shù)或方法主要有哪些？金屬：鑄造（砂型鑄造、特種鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、連續(xù)鑄造、消失模鑄造），塑性加工（鍛造、板料沖壓、軋制和擠壓、拉拔），熱處理，焊接（熔化焊、壓力焊、釬焊）橡膠：塑煉、混煉、壓延、壓出、硫化五部分高分子：擠制成型、干壓成型、熱壓鑄成型、注漿成型、軋膜

2、成型、等靜壓成型、熱壓成型和流延成型3. 如何區(qū)分傳統(tǒng)材料與先進(jìn)材料？傳統(tǒng)材料指已經(jīng)成熟且已經(jīng)在工業(yè)批量生產(chǎn)的材料，如水泥、鋼鐵，這些材料量大，產(chǎn)值高，涉及面廣，是很多支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，先進(jìn)材料是正在發(fā)展，具有優(yōu)異性能和應(yīng)用前景的一類材料。二者沒有明顯界限，傳統(tǒng)材料采用新技術(shù)，提高技術(shù)含量、性能，大幅度增加附加值成為先進(jìn)材料；先進(jìn)材料長期生產(chǎn)應(yīng)用后成為傳統(tǒng)材料，傳統(tǒng)材料是發(fā)展先進(jìn)材料和高技術(shù)基礎(chǔ)，先進(jìn)材料推動傳統(tǒng)材料進(jìn)一步發(fā)展。4. 納米材料與納米技術(shù)的異同？它們對科技發(fā)展的作用？納米材料指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。納米技術(shù)：能操作細(xì)小到1-100nm

3、物件的一類新發(fā)展的高技術(shù)。作用：對于高端的技術(shù)，如在超導(dǎo)的應(yīng)用方面，集成電路的發(fā)展方面納米技術(shù)有重要作用。5. 簡述芯片的主要制備工藝步驟？步驟如下：1、氧化；2、光刻；3、浸蝕；4、擴(kuò)散；5、離子注入；6、互連；7、封裝；8、裝配。6. 簡述熔體法生長單晶的特點(diǎn)以及主要方法？答：特點(diǎn)：液相是均勻的單相熔體，熔點(diǎn)以下不發(fā)生相變。方法：提拉法，坩堝下降法，水平區(qū)熔法，浮區(qū)法，尖端形核法。7. 為什么纖維通常具備高強(qiáng)度、高模量且韌性好的特點(diǎn)？當(dāng)纖維材料制成時，拉伸強(qiáng)度變大是因為物體愈小，表面和內(nèi)部包含一個能導(dǎo)致其脆性斷裂的危險裂紋的可能性越小。對高聚物材料，在成纖過程中高分子鏈沿纖維軸向高度取向，

4、而強(qiáng)度大大減少。8. 簡述纖維的主要制備方法？抽絲：使高聚物熔體或是高聚物溶液通過一個多孔的噴絲頭并使之冷卻或通過凝固浴凝固形成細(xì)絲。牽掛：將絲軸向拉伸形成纖維。定型：使合成纖維在某一溫度下作極短時間的處理，使纖維具有良好的柔軟性和彈性。9. 什么是復(fù)合材料？如何設(shè)計和制備復(fù)合材料？復(fù)合材料：兩種或兩種以上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)組合起來而得到的一種多相固體。如何設(shè)計制備：根據(jù)組分的性能、形狀、分布與取向、組成對比等比復(fù)合材料的性能影響規(guī)律，設(shè)計所需性能充分考慮任意程度及后續(xù)加工的可能性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行制備與加工工藝的選擇設(shè)計。10. 簡述復(fù)合材料的強(qiáng)韌化機(jī)理？主要有三種：1、彌散增強(qiáng)復(fù)合材料

5、：基體-受外來載荷的主要相；顆粒-體位錯成分子鏈運(yùn)動，阻礙裂紋的擴(kuò)展。2、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料：基體和顆粒共同承受外來載荷；顆粒-限制顆粒鄰近基體運(yùn)動，阻礙裂紋擴(kuò)展。3、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料：基體-傳遞載荷到增強(qiáng)、保護(hù)纖維，組織裂紋擴(kuò)展，纖維-承受由基體傳遞來的有效載荷。材料的液態(tài)成形技術(shù)1、 影響液態(tài)金屬充型能力的因素有哪些？如何提高充型能力？A、金屬的流動性、鑄型的性質(zhì)、澆注條件、鑄件結(jié)構(gòu)B、正確選擇合金的成分和采用合理的熔煉工藝 調(diào)整鑄型的性質(zhì) 改善澆注條件 合理設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)2、 鑄件的凝固方式有哪些？其主要的影響因素？ A、依據(jù)凝固區(qū)的寬窄分為逐層凝固、糊狀凝固、中間凝固。 B、合金的凝固溫度

6、范圍鑄件凝固期間固液相界面前沿的溫度梯度3、 什么是縮松和縮孔？其形成的基本條件和原因是什么？ A、液態(tài)金屬在凝固過程中，由于液態(tài)收縮和凝固收縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)大而集中的孔洞，稱為縮孔；細(xì)小而分散的孔洞則稱為縮松。 B、縮孔： 形成的基本條件是金屬在恒溫或很窄的溫度范圍內(nèi) 結(jié)晶，鑄件由表及里逐層凝固。產(chǎn)生的基本原因是金屬的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值，且得不到補(bǔ)償?？s孔產(chǎn)生的部位在鑄件最后凝固區(qū)域。 縮松： 形成的基本原因是金屬的液態(tài)收縮和凝固收縮大于 固態(tài)收縮。 形成的基本條件是金屬的結(jié)晶溫度范圍較寬，呈糊狀凝固。4、 常見的特種鑄造方法有哪些？各有何特點(diǎn)？A、金屬型鑄造

7、： 1、可重復(fù)使用，生產(chǎn)效率高，勞動條件好； 2、鑄件精度高，表面粗糙度較低； 3、金屬散熱性能好，晶粒細(xì)化，力學(xué)性能好； 4、不透氣且無退讓性，易造成澆不足或開裂。 5、適于生產(chǎn)大批量有色金屬鑄件。B、熔模鑄造/失蠟鑄造： 1、鑄件尺寸精度高，表面光潔； 2、可鑄造形狀復(fù)雜零件； 3、工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，成本高； 4、適于鑄造小尺寸的各類合金鑄件，特別是少切削或無切削精密鑄件。C、壓力鑄造（臥式壓鑄、立式壓鑄、熱室壓鑄） 1、澆注時間短，易于機(jī)械化、自動化作業(yè)； 2、鑄型散熱快，晶粒細(xì)化，耐磨、耐蝕性好； 3、鑄件尺寸精度高，表面光潔； 4、凝固速度快，排氣困難，易形成縮松和縮孔； 5

8、、模具成本高，鑄件尺寸受限；D、低壓鑄造 1、充型壓力和速度易于控制，氣孔、夾渣較少，組織致密，力學(xué)性能好； 2、無需冒口設(shè)置，金屬利用率高； 3、適應(yīng)性強(qiáng)，金屬型、砂型和熔模型均可使用； 4、鑄件尺寸精度高，表面光潔； 5、適用于質(zhì)量要求高的鋁、鎂等有色金屬鑄件。 6、適于有色金屬薄壁復(fù)雜鑄件的大批量生產(chǎn)。E、離心鑄造 1、離心力改善金屬的流動性，提高了充型能力，改 善了補(bǔ)縮條件，縮孔等缺陷減少； 2、簡化了中空圓柱形鑄件的生產(chǎn)過程； 3、成分偏析嚴(yán)重，尺寸難以控制； 4、內(nèi)表面質(zhì)量較差、內(nèi)孔不準(zhǔn)確、加工余量較大； 5、特別適于橫截面呈圓柱的鑄件生產(chǎn)，如套、環(huán)、 管、筒、輥和葉輪等，多用于黑

9、色金屬及銅合金F、消失模鑄造 1、不分型，不起模，工藝簡化，精度提高； 2、能制造形狀復(fù)雜的鑄件和工藝品； 3、冒口可自由設(shè)置，不易產(chǎn)生縮孔、縮松等； 4、易產(chǎn)生有害氣體，鑄件易增碳，表面質(zhì)量降低； 5、適于生產(chǎn)起模困難，形狀復(fù)雜的鑄件，例如汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣歧管、缸體等。5、 試述鑄件產(chǎn)生變形、開裂的原因及其防止措施。 變形：當(dāng)鑄件中存在應(yīng)力時，會使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)，如鑄造應(yīng)力超過合金的屈服強(qiáng)度時，則會產(chǎn)生塑性變形，使鑄件發(fā)生彎曲或扭曲。 裂紋：當(dāng)鑄造應(yīng)力進(jìn)一步增大、超過合金的塑性變形極限（抗拉強(qiáng)度）時，鑄件便會開裂。 防止鑄件變形、開裂的措施：合理選擇合金成分，合理設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)，調(diào)整鑄型的性

10、質(zhì)，改善澆注條件人工方法6、 陶瓷的液態(tài)成形方法有哪些？各有何特點(diǎn)？ 粉漿澆注:設(shè)備簡單，不需壓力機(jī)，石膏模具費(fèi)用低。但生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)率低，且尺寸控制只有中等水平。所以粉漿澆注技術(shù)只是粉末成形技術(shù)的一種擴(kuò)充，并不能取代普通的壓制成形技術(shù) 流延成形：一種陶瓷基片的專用成型方法，特別適合成型0.2MM-3MM厚度的片狀陶瓷制品，生產(chǎn)此類產(chǎn)品具有速度快、自動化程度高、效率高、組織結(jié)構(gòu)均勻、產(chǎn)品質(zhì)量好等諸多優(yōu)勢。 壓模成形：將粉狀、片狀或顆粒狀原料，放在一定溫度的模具中閉模加壓，使之熔化，充滿整個型腔而成形硬化。 注射成形： 主要用于熱塑性塑料。周期短， 生產(chǎn)率高。能生產(chǎn)形狀復(fù)雜、薄壁、嵌有金屬或非

11、金屬的塑料制品。7、聚合物的液態(tài)成形方法有哪些？各有何特點(diǎn)？ 壓模成形：將粉狀、片狀或顆粒狀原料，放在一定溫度的模具中閉模加壓，使之熔化，充滿整個型腔而成形硬化。缺點(diǎn)：周期長，效率低，模具成本高。 傳遞模成形：優(yōu)點(diǎn)：(1) 原料在轉(zhuǎn)移過程中接收到相當(dāng)一部分能量，從而可縮短成形時間；(2) 能確保制品中的金屬嵌件位置正確。 注射成形： 主要用于熱塑性塑料。周期短， 生產(chǎn)率高。能生產(chǎn)形狀復(fù)雜、薄壁、嵌有金屬或非金屬的塑料制品。 吹塑成形:又稱為中空注模，熔融態(tài)的塑料坯通過擠出機(jī)或注射機(jī)擠出后，置于模具內(nèi)，用壓縮空氣將此坯料吹脹，使其緊貼模內(nèi)壁成型而獲得中空制品。材料的固態(tài)成形技術(shù)1、 金屬為什么容

12、易塑性變形？生產(chǎn)塑性變形的本質(zhì)？ 答：金屬零件在外力作用下產(chǎn)生不可恢復(fù)的永久變形為金屬塑性變形。原因：單晶體：原子的滑移錯位。多晶體（實(shí)際使用的金屬大多是多晶體）：晶內(nèi)變形和晶間變形。本質(zhì)：多晶體的塑性變形是晶內(nèi)變形和晶間變形的總和。金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)是晶體內(nèi)部產(chǎn)生位錯滑移的結(jié)果。2、 金屬常見的塑性成形方法有哪些？ 鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔3、 金屬的冷變形和熱變形是如何區(qū)分的？各有何特征？ 冷變形：塑性變形溫度低于該金屬的再結(jié)晶溫度 特征：晶粒沿變形最大的方向伸長，產(chǎn)生纖維組織；晶粒間產(chǎn)生碎晶。金屬產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。熱變形：塑性變形溫度高于該金屬的再結(jié)晶溫度特征：經(jīng)過再結(jié)晶組織均勻化，

13、塑性好，消除內(nèi)部缺陷，形成流線組織。4、什么是金屬的可煅性？其影響因素有哪些？ A、金屬的可鍛性是表示金屬在熱狀態(tài)下經(jīng)受壓力加工時塑性變形的難易程度。 B、(1) 金屬的成分：純金屬好于合金，低碳鋼優(yōu)于高碳鋼，低碳低合金鋼優(yōu)于高碳高合金鋼；有害雜質(zhì)元素一般使可鍛性變壞(2) 金屬的組織：單相組織好于多相組織；鑄態(tài)下的柱狀組織、粗晶粒組織、晶界上存在偏析、或有共晶組織都會使可鍛性變差(3) 加工條件 1) 變形溫度：一般隨變形溫度的升高，可提高金屬的可鍛性；當(dāng)溫度接近熔點(diǎn)時，會引起過燒，使可鍛性急劇降低2) 變形速度：一方面隨著變形速度的增加，回復(fù)與再結(jié)晶過程來不及進(jìn)行，不能及時消除加工硬化現(xiàn)象

14、，故使塑性降低，變形抗力增大，可鍛性變壞。另一方面隨著變形速度的增高，產(chǎn)生熱效應(yīng)，使金屬的塑性升高，變形力降低，又有利于改善可鍛性。3) 應(yīng)力狀態(tài)：拉應(yīng)力成分?jǐn)?shù)量愈多，要求材料塑性愈好；壓應(yīng)力成分?jǐn)?shù)量愈多，可降低對材料塑性的要求。5、擠壓成形方法的分類、工藝特點(diǎn)以及主要的工藝參數(shù)？ A、正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓和徑向擠壓 B、1、擠壓時金屬坯料在三向受壓狀態(tài)變形，因此可提高金屬坯料的塑性變形能力； 2、生產(chǎn)靈活性大，可擠各種形狀復(fù)雜、深孔、薄壁、異型斷面的零件； 3、零件精度高、表面粗糙度低； 4、擠壓件內(nèi)部的纖維組織提高了力學(xué)性能； 5、制品在斷面上和長度上組織性能不夠均一；6、工具消耗較大

15、。 C、擠壓溫度、擠壓速度、變形程度6、聚合物的塑性成形方法有哪些？各有何特點(diǎn)？答：熱固性聚合物：壓模、澆注、注射；熱塑性聚合物：擠壓、真空成形、吹塑成形。7、 陶瓷的塑性成形方法有哪些？與金屬和聚合物比的特點(diǎn)？答：擠制成形，軋膜成形。陶瓷硬而脆，不適合塑性成，而金屬和聚合物可以。材料的粉末成形技術(shù)1、 粉末冶金工藝有何特點(diǎn)？其主要的工藝過程包括？ A、1、粉末冶金能夠制備普通熔鑄法無法生產(chǎn)的具有特殊性能的材料2、采用粉末冶金制備的材料，其性能較熔鑄產(chǎn)品優(yōu)越3、粉末冶金制品表面光潔度高，尺寸精確，是一種少切削、無切削的新工藝，可節(jié)約大量的人力和物力。4、不足之處：粉末本身的成本較高，制品的大小

16、和形狀受到一定的限制；零件的力學(xué)性能較鍛件或鑄件要低。 B、粉末的制備、粉末的成形、燒結(jié)、燒結(jié)后的處理 2、粉體物理制備方法主要有哪些？ 霧化法：雙流霧化法、離心霧化法、真空霧化法、機(jī)械作用力霧化法、特殊霧化法：多級霧化、固體霧化 物理蒸發(fā)冷凝/物理氣相沉積(PVD)法3、 霧化制粉的方法有哪些？ 霧化法：雙流霧化法、離心霧化法、真空霧化法、機(jī)械作用力霧化法、特殊霧化法：多級霧化、固體霧化4、 粉末的化學(xué)制備方法有哪些？ 液相沉淀法、化學(xué)氣相沉積法（CVD）、還原反應(yīng)法、電化學(xué)法 5、 粉末的成形工藝性能取決于粉末的哪些特性？ 松裝密度、流動性、壓制性6、粉末的成形方法主要有哪些？如何獲得結(jié)構(gòu)

17、均勻致密的成形坯體？ A、壓力成形：模壓成形、等靜壓成形 增塑成形：擠壓成形、注射成形 料漿成形：注漿成形、熱壓鑄成、形流延成形 B、措施：適當(dāng)加壓。7、 粉體為什么能燒結(jié)？燒結(jié)的推動力是什么？ A、通常是在高溫作用下粉末成形體（坯體）表面積減小、氣孔率降低、顆粒間接觸面積增大、致密度和強(qiáng)度提高的致密化過程。 B、粉體的表面能降低和系統(tǒng)自由能降低8、 燒結(jié)方法主要有哪些？如何促進(jìn)致密化燒結(jié)？ A、常壓燒結(jié)、熱壓/熱等靜壓燒結(jié)、活化燒結(jié)、真空燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)，方法：固、液、氣相燒結(jié)。 B、促進(jìn)措施：提高燒結(jié)溫度越高；延長保溫時間，但長時保溫易出現(xiàn)晶粒長大現(xiàn)象。采用更小顆粒的粉末；對粉末進(jìn)行改性，提

18、高其活化能等。9、 陶瓷燒結(jié)與金屬的燒結(jié)有何異同？ 原理不同；壓制區(qū)別：金屬粉末壓制得到的壞塊的密度普遍比無機(jī)密度大；陶瓷只能液相燒結(jié)，燒結(jié)時粘接劑揮發(fā)，留下孔洞，一般采用加壓燒結(jié)；金屬可以固相，液相或固液燒結(jié)。燒結(jié)氣氛：金屬需要真空或氫氣氣氛，陶瓷不需要金屬燒結(jié)后需要拋光，陶瓷燒結(jié)后需要施釉。材料的連接工藝1、 簡述金屬的可焊性及其影響因素。 A、指金屬材料在一定的工藝條件下形成具有一定使用性能的焊接接頭的能力。 B、 1、母材和焊接材料 2、焊接工藝 3、焊接接頭的結(jié)構(gòu) 4、服役條件 2、 簡述焊接接頭的組織和性能。 1焊縫區(qū)（熔化區(qū)） 2熔合區(qū)（半熔化區(qū)） 3熱影響區(qū) 4母材3、 焊接缺

19、陷主要有哪些？其形成的原因？答：焊瘤。焊條熔化太快；電弧過長；電流過大；焊速過慢；運(yùn)條不當(dāng)夾渣。施焊中焊條未攪拌熔池，焊件不潔，電流過小，分層焊時，各層渣未除去裂紋。焊件中含氮硫磷高，焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理；焊接程序不當(dāng)；焊縫冷卻太快，應(yīng)力過在；存在咬邊氣泡夾渣；未焊透氣孔。焊件不潔，焊條潮濕電弧過長；電流過大；焊速過快，焊件含碳高咬邊。電流過大，焊接角度不對，運(yùn)條不當(dāng)，電弧過長未焊透。裝配間隙過大，坡口開的太小，鈍邊太大，電流過大，焊速過快，焊條為對準(zhǔn)焊縫；焊件不潔。4、 簡述釬焊的工藝特點(diǎn)及常用的釬焊材料 A、釬焊加熱溫度較低，接頭光滑平整，組織和機(jī)械性能變化小，變形小，工件尺寸精確?？珊府惙N

20、金屬，也可焊異種材料，且對工件厚度差無嚴(yán)格限制。有些釬焊方法可同時焊多焊件、多接頭，生產(chǎn)率很高。釬焊設(shè)備簡單，生產(chǎn)投資費(fèi)用少。接頭強(qiáng)度低，耐熱性差，且焊前清整要求嚴(yán)格，釬料價格較貴。 B、軟釬焊（錫、鉛基釬料）、硬釬焊（銅、銀基釬料）材料的表面處理工藝1、 熱噴涂的方法主要有哪些？各有何特點(diǎn)？ 火焰噴涂：一般金屬、非金屬基體均可噴涂，對基體的形狀和尺寸通常也不受限制，但小孔目前尚不能噴涂；涂層材料廣泛，金屬、合金、陶瓷、復(fù)合材料均可為涂層材料，可使表面具有各種性能，如耐腐蝕、耐磨；耐高溫、隔熱等：涂層的多孔性組織有儲油潤滑和減摩性能，含有硬質(zhì)相的噴涂層宏觀硬度可達(dá)450HB，噴焊層可達(dá)65HR

21、C；火焰噴涂對基體影響小，基體表面受熱溫度為200250，整體溫度約7080，故基體變形小，材料組織不發(fā)生變化。 電弧噴涂：長效防腐復(fù)合涂層對鋼鐵基體的防腐原理是物理屏蔽和陰極保護(hù)聯(lián)合作用，封閉涂層的主要作用是物理隔離各種腐蝕介質(zhì)對金屬噴涂層和鋼鐵基體的侵蝕，電弧噴涂金屬涂層對鋼鐵基體提供犧牲自己保護(hù)鋼鐵的陰極保護(hù)作用。噴鋅或鋁后封閉處理所形成的復(fù)合涂層，其耐蝕性比噴鋅或鋁涂層和封閉涂層兩者單獨(dú)耐蝕壽命值之和要高出50130%。這種效應(yīng)被稱為最佳協(xié)同效應(yīng) 等離子噴涂：超高溫特性，便于進(jìn)行高熔點(diǎn)材料的噴涂。噴射粒子的速度高，涂層致密，粘結(jié)強(qiáng)度高。由于使用惰性氣體作為工作氣體，所以噴涂材料不易氧化

22、。2、 簡述電鍍和化學(xué)鍍的異同。 1）化學(xué)鍍與電鍍從原理上的區(qū)別就是電鍍需要外加的電流和陽極，而化學(xué)鍍是依靠在金屬表面所發(fā)生的自催化反應(yīng)。 2）化學(xué)鍍鎳層是極為均勻的，只要鍍液能浸泡得到，溶質(zhì)交換充分，鍍層就會非常均勻，幾乎可以達(dá)到仿形的效果。電鍍無法對一些形狀復(fù)雜的工件進(jìn)行全表面施鍍，但化學(xué)鍍過以對任何形狀工件施鍍。 3）高磷的化學(xué)鍍鎳層為非晶態(tài)，鍍層表面沒有任何晶體間隙，而電鍍層為典型的晶態(tài)鍍層。 4）電鍍因為有外加的電流，所以鍍速要比化學(xué)鍍快得我，同等厚度的鍍層電鍍要比化學(xué)鍍提前完成。 5）化學(xué)鍍層的結(jié)合力要普遍高于電鍍層。 6）化學(xué)鍍由于大部分使用食品級的添加劑，不使用諸如氰化物等有害物質(zhì)，所以化學(xué)鍍比電鍍要環(huán)保一些。 7）化學(xué)鍍目前市場上只有純鎳磷合金的一種顏色，而電鍍可以實(shí)現(xiàn)很多色彩。3、 簡述對金屬表面進(jìn)行滲碳或滲氮的作用。 提高表面的硬度、耐磨性及疲勞