材料加工工艺习题考研复习.docx

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材料加工工艺习题考研复习

《材料加工工艺》

考研习题

第一章        绪论

第二章        液态金属成形

1.        金属及合金的结晶包括哪两个基本过程？

什么是均质形核和非均质形核？

在实际铸造生产中铸造合金结晶的形核是以哪种形核为主，为什么？

2.        什么是液态金属的充型性能，它与哪些因素有关？

铸造合金流动性的好与差对铸件质量有何影响？

影响铸造合金流动性的主要因素有哪些？

生产中如何采取措施提高铸造合金的流动性？

3.        铸造合金由液态冷却到室温时要经过哪三个收缩阶段？

收缩对铸件质量有什么影响？

其收缩大小与哪些因素有关？

4.        缩孔、缩松是铸件中的常见缺陷之一，哪些因素影响其形成？

生产中如何采取措施进行防止？

5.        什么是铸造应力？

铸造应力大小对铸件质量有什么影响？

热应力是如何形成的？

哪些因素影响其大小？

生产中常采取哪些措施来防止和减小应力对铸件的危害？

6.        铸造合金中的气体主要来源于哪些方面？

又以哪些形式存在于铸造合金中？

对铸件质量有什么影响？

7.        铸造合金中的夹杂物是如何分类的？

对铸件质有什么影响？

如何防止和减小其对铸件的危害？

8.        湿型粘土砂的主要成分是什么？

它有哪些优缺点？

适合生产哪些铸件？

9.        湿型粘土砂的造型方法有哪些？

试比较应用震击、压实、射压、高压、气冲和静压等各种造型方法的紧实的砂型紧实度分布（沿砂箱高度方向）。

为什么需要用高密度湿粘土砂型生产铸件？

10.    树脂自硬砂、水玻璃砂与粘土砂比较有哪些优点？

各适用于哪些铸件的生产？

11.    砂芯的作用是什么？

经常使用哪些粘结剂来制芯？

常用的制芯工艺有哪些？

12.    砂型和砂芯涂料的作用是什么？

其主要组成有哪些？

13.    什么是顺序凝固原则？

什么是同时凝固原则？

各需采用什么措施来实现？

上述两种凝固原则各适用于哪些场合？

14.    铸件的壁厚为什么不能太薄，也不能太厚，而且应尽可能厚薄均匀？

为什么要规定铸件的最小壁厚？

不同铸造合金要求一样吗？

为什么？

。

15.    为便于生产和保证铸件质量，通常对铸件结构有哪些要求？

16.    何谓铸件的浇注位置？

它是否指铸件上的内绕道位置？

铸件的浇注位置对铸件的质量有什么影响？

应按何原则来选择？

17.    试述分型面与分模面的概念？

分模造型时，其分型面是否就是其分模面？

从保证质量与简化操作两方面考虑，确定分型面的主要原则有哪些？

18.    试确定图2-116所示铸件的浇注位置及分型面。

19.    浇注系统一般由哪几个基本组元组成？

各组元的作用是什么？

20.    冒口的作用是什么？

冒口尺寸的大小是怎样确定的？

21.    何谓封闭式、开放式、底注式及阶梯式浇注系统？

它们各有什么优点？

22.    一铸件轮廓尺寸为400mm×500mm×800mm（高），铸件平均壁厚为4mm,采用中间注入式浇注系统，要求金属液充满时间为20s，阻流面积的流量系数μ＝0.45，采用封闭式浇口，比例为ΣF内：

ΣF横：

F直＝1:

1.2:

1.5,内浇口个数为2，直浇口在两个内浇口之间，试计算出各浇口的截面积及直浇口高度。

图2-116  零件图

（a）加强管接头；（b）拨叉

23.    试述熔模铸造的工艺过程？

在不同批量下，其压型的制造方法有何不同？

熔模铸造的适应的范围如何？

24.    金属型铸造有何优越性？

为什么金属型铸造不能完全取代砂型铸造？

为何用它浇注铸铁件时，常出现白口组织，应采取哪些措施避免？

25.    试比较消失模铸造与熔模铸造两工艺的异同点及各自的应用范围？

26.    压力铸造有何优缺点？

它的适用范围如何？

27.    什么是离心铸造？

它在铸造圆筒件时有哪些优越性？

用离心铸造法铸造成形铸件的目的是什么？

28.    如何决定一种铸件采用什么铸造工艺来生产？

试各举一个铸铁、铸钢和铝合金铸件来说明。

第三章        金属塑性成形

1.      金属锻前加热的方法有哪几种？

它们各有什么优缺点？

2.      金属锻前加热的主要缺陷有哪几种？

它们产生的原因是什么？

怎样防止这些缺陷产生？

3.     金属锻造根据温度分类有哪几种？

怎样定义？

4.      金属塑性变形的主要方式有哪两种？

5.      晶胞为体心立方，面心立方和密排六方的金属塑性变形的难易程度如何排列，请指出就具有这三种晶胞的金属各两种。

6.      锻造的两个主要目的是什么？

自由锻造有哪些工序？

7.       坯料镦粗和拔长中，怎样表达变形程度？

8.      一个圆柱型的坯料在镦粗时，会产生“鼓肚”现象，画出示意图解释一下这是为什么，画出关键部位的应力示意图，怎样避免这种现象或降低“鼓肚”程度。

9.       坯料拔长中容易产生的缺陷有哪些？

怎样解决这些缺陷？

10.    热锻过程中，可以改善大型铸锭的那些缺陷？

11.    大型工件自由锻造有哪些工艺方法？

它们有什么特点？

12.    根据模具来分，模锻有哪两种？

它们各有什么特点?

13.    开式模锻模具中的飞边槽有哪几部分组成？

它们的作用是什么？

14.    简要说明金属塑性加工的分类，说说它们的特点。

15.    解释什么是工程应变，什么是真实应变，各有什么优缺点？

16.    用一个示意图描述半球形冲头进行板料胀形工艺，并且画出板料各部分的应力应变示意。

17.    材料的塑性各向异性在对其弯曲工艺会有影响吗？

画出示意图，定义r值的物理意义。

有一板料宽20mm，厚10mm，在一个圆角半径为10mm的模具上进行弯曲，请画出示意图定性地表示出r值不同（高和低）的两种材料在宽度和厚度方向上的变化。

18.    画出一个示意图，解释一下FLD图的意义，并在图中标出拉深、胀形、弯曲等成形中破坏经常出现在那些区域。

19.    为了防止圆筒形拉深件出现制耳，采用∆r值大的材料还是∆r值小的材料更有利？

为什么？

出现制耳的方向的r值与其他方向相比，r值是大还是小？

20.    在板料拉深工艺中，材料总是在快要成形结束时，发生断裂（掉底），你能说出这是什么原因，并提出一些解决方法吗？

21.    如果在拉深成形中，凹模或凸模用液体来代替刚性模具，会有哪些优点？

22.    简要叙述凸凹模间隙的大小对冲裁件断面的质量和冲裁力有什么影响？

23.    弯曲和拉深工艺中，材料在模具撤出后，会产生回弹，如何解决这一问题？

24.    简述拉深筋的作用，它主要应用在那些成形件上？

25.    请介绍一下机械压力机的主要工艺参数并解释一下它们的含义。

26.    板料主要冲压性能参数有哪些？

这些参数对成形质量有哪些影响？

它们是通过哪些实验获得的？

27.    液压机的本体结构有哪几类，各有什么特点？

第四章        金属连接成形

1.       试归纳总结用于金属连接的几类方法，并举例说明其应用。

2.       何谓焊接？

简述金属焊接过程的本质。

3.       主要的熔化焊接工艺方法有哪些？

各采用什么热源？

4.       主要的压力焊接工艺方法有哪些？

5.       简述钎焊基本原理及其工艺方法分类。

6.       在实际工业应用中选择具体焊接工艺方法应遵循什么原则？

7.       随着社会需求和科学技术的进步，焊接技术如何创新发展？

8.       简述电弧原理以及其中带电粒子的产生过程。

9.       如何用电离电压来表征气体电离难易？

大电流MIG焊电弧空间带电离子何来？

10.    何谓逸出功？

为何TIG焊接中采用铈钨极而非纯钨极？

11.    冷阴极和热阴极在电子发射机理上有什么区别？

12.    电弧焊接过程中，阴极斑点会自动寻找氧化膜，而阳极斑点则有自动寻找纯金属表面避开氧化膜的倾向。

请分析其原因。

13.    说明电弧电压与弧长之关系。

14.    电弧动特性曲线与静特性曲线有何不同，为什么？

15.    有利于交流电弧过程连续进行而不产生瞬间熄弧的措施有哪些？

16.    阐述“电弧——电源”系统稳定工作条件。

17.    弧焊电源空载电压有和作用？

18.    希望弧焊电源具有优异的动态品质，其意义何在？

19.    分析几种熔化焊工艺方法的热效率和功率密度问题。

20.    焊接电弧的弧柱温度范围？

21.    试分析弧焊电极斑点压力形成的原因。

22.    为何焊接电弧具有刚直性？

23.    分析产生焊接电弧磁偏吹现象的原因，并指出消除磁偏吹影响的措施。

24.    对于熔化极气体保护电弧焊，一般采用直流正接（DCRP）方式，分析其原因。

25.    请指出滴状过渡、射流过渡、亚射流过渡、短路过渡、渣壁过渡等几种熔滴过渡形式的特点及其发生场合。

26.    分析短路过渡CO2气体保护焊过程中产生飞溅的原因。

27.    何谓熔合比？

调整熔合比的意义何在？

28.    何谓线能量？

控制线能量的意义何在？

29.    分析焊接电流、电弧电压、焊接速度、极性接法对焊缝成形的影响。

30.    主要的焊接缺欠有哪些？

31.    对于钛、铌、锆等金属和锡、铅、锌等金属及合金，能否采用焊条电弧焊工艺？

32.    分析焊条外涂层（药皮）的作用。

33.    请指出焊条烘干、清除坡口、预热、后热以及焊后热处理等工艺措施的意义。

34.    分析埋弧自动焊的适用特点和低碳钢埋弧焊的主要冶金反应。

35.    请指出CO2电弧焊适用的金属材料。

36.    为何焊前需对瓶装CO2气体作一定的处理？

37.    分析脉冲MIG焊的工艺特点。

38.    在熔化极电弧焊接时采用混合保护气体，优点何在？

请举例说明。

39.    钨极氩弧焊可采用直流正接、直流反接、交流等形式，请分别说明其特点。

40.      TIG焊的引弧方式有哪些？

41.    以具体数据比较普通钨极氩弧与等离子弧的的温度、能量密度及电弧的扩散角。

42.    请指出转移型、非转移型、混合型等离子弧的区别。

43.    说明熔化极电弧焊等熔化曲线的涵义。

44.    熔化极电弧焊的弧长自动控制系统可分为三种类型。

试分析其各自的调节作用原理、焊规范调整方法、所采用的电源外特性与送丝系统类型、以及所适用的具体焊接工艺方法。

第五章        表面工程

1.     说明表面工程技术的主要作用和意义。

2.     真空蒸镀法的特点是什么？

基材表面状态如何影响镀膜质量？

3.     试述阴极溅射的原理与特点。

4.     举例说明化学气相沉积（CVD）的基本过程和主要应用。

5.     说明提高热喷涂层与基底结合强度的主要途径。

6.     激光表面改性的主要方法有哪些？

说明其原理。

第六章        粉末冶金

1.        简述粉末冶金的工艺过程及特点。

2.        金属粉末的制备方法分为哪几类？

简述各类方法的基本原理。

3.        机械法制备金属粉末有几种方法？

简述滚动球磨机的工作原理。

4.        物理化学法制备金属粉末有几种方法?

简述各种方法的基本原理。

5.        用雾化法制取金属粉末有哪些优点？

6.        电解法生产铜粉的基本原理是什么？

7.        何谓松装密度？

影响铁粉松装密度的因素有那些？

8.        何谓粉末的成形性与压缩性？

如何表征？

9.        粉末的流动性如何表征？

它对成形过程有何影响？

如何改善粉末的流动性？

10.    简述二流雾化法的基本原理。

11.    压坯成形前需做哪些准备工作？

其作用如何？

12.    单向压制压坯密度分布有何特点？

如何改善密度分布？

13.    简述粉末轧制的原理和特点，分析影响轧制质量的诸因素。

14.    简述粉末注射成形的工艺过程及特点。

15.    说明粉浆浇注的工艺过程，分析影响粉浆浇注质量的主要因素。

16.    什么叫烧结？

烧结有何作用？

烧结如何分类?

17.    简述烧结致密化过程，分析烧结过程的推动力。

18.    简述液相烧结过程，实现液相烧结要具备哪些条件？

19.    WC-Co硬质合金为何能进行液相烧结？

简述其烧结过程。

20.    烧结温度对烧结体的性能影响如何？

试分析其原因。

21.    烧结过程中烧结体的尺寸如何变化？

为什么？

如何控制烧结体的尺寸？

22.    试述烧结气氛的种类及作用。

23.    粉末冶金制品的烧结后处理包括哪些内容？

共目的是什么？

24.    粉末铁基结构零件的特点是什么？

如何改善粉末铁基结构零件的性能？

25.    试述铁基粉末冶金含油轴承的工作原理。

26.    粉末冶金多孔材料及制品有哪特点与用途？

27.    粉末冶金过滤材料有哪些特点？

影响过滤材料性能的因素有哪些？

28.    粉末冶金多孔材料的烧结温度如何确定？

为什么？

29.    粉末冶金摩擦材料基本组成成分是什么?

这些成分主要起什么作用?

30.    粉末冶金摩擦材料主要应用在哪些地方?

它有哪些优点?

31.   试述粉末冶金摩擦材料的主要生产工艺过程。

第七章        塑料成形

1.       热塑性塑料的工艺特性包括哪些？

2.      压注成型有什么特点，它与注射和压缩成型有何不同？

3.       列举柱塞式注射机的部件及其作用？

4.       针对具体的热塑性塑料工件，怎样选择注射机（最主要的参数是什么？

）

5.       带螺纹的工件（例如饮料瓶）在注射成型后，怎样脱模？

6.       注射成型时，分型面的设计应遵守那些原则？

7.      在热塑性塑料的注射成型中，模具温度过低，会引起哪些成型缺陷？

8.       设计注射模的冷却管道应遵循什么原则？

9.       简述注射模的温度调节机构的重要性？

10.    注射模浇注系统的作用是什么？

第八章        快速成形

1.        为什么说快速原型制造（RPM）技术的成形原理是离散/堆积成形？

2.        简述立体光刻（SL—Stereolithography）工艺的基本过程。

3.        简述分层实体制造（LOM—LaminatedObjectManufacturing）工艺的基本过程。

4.        简述激光选区烧结（SLS—SelectiveLaserSintering）工艺的基本过程。

5.        简述熔融沉积制造（FDM—FusedDepostionModeling）工艺的基本过程。

6.        简述三维印刷（3DP—ThreeDimensionPrinting）工艺的基本过程。

7.        简述无木模铸型制造（PCM—PatternlessCastingModeling）工艺的基本过程。

8.        结合具体工艺说明快速成形（RP-RapidPrototyping）技术的主要特点。

9.        举例说明快速成形技术在产品开发与设计中的应用。

10.    什么叫快速工模具（RT-RapidTooling）技术？

它与快速成形技术有什么关系？

11.    举例说明快速工模具技术的主要优点。

12.    什么叫快速制造（RM-RapidManufacturing）技术？

为什么说它是快速成形技术的延伸及发展？

13.    举例说明快速制造技术的主要优点，并且通过这个例子说明快速制造技术是当前先进制造技术中最为活跃的领域之一。

14.    举例说明快速成形技术在医学上的应用，并且说明这种医工结合对于现代医学的发展具有重要作用。

《材料加工》

原理部分习题

第一章        绪论

第二章        液态金属及其加工

1.      己知700℃时Al液的表面张力为

，求Al液中形成

和

的球形气泡各需要多大的附加压力

？

2.      已知钢液温度为1550℃，

，

，MnO夹杂的密度

。

若MnO夹杂为球形，半径为0.1mm，求它在钢液中的上浮速度？

3.      金属元素Fe的结晶潜热

，熔点Tm=18llK，固／液界面张力

，临界过冷度

℃，试求，临界形核半径

？

假如Fe的原子体积为

，求临界晶核所含的原子数？

4.      常用金属如Al、Zn、Cu、Fe、Ni等，从液态凝固结晶和从气体凝结结晶时的界面结构与晶体形态会有什么不同？

5.      用简单的示意图表示一个孪晶凹角是怎样加速液/固界面生长速度的？

6.      石墨的层状晶体结构使得它易形成旋转孪晶。

旋转孪晶是石墨层状晶体的上下层之间旋转一定角度而形成的。

旋转之后石墨晶体的上下层之间应保持有好的共格对应关系以减少界面能，问石墨晶体旋转孪晶的旋转角可能有哪些？

第三章        材料加工中的流动与传热

1.      以实例分析流体在运动过程中产生吸气现象的条件。

2.      在铸型的浇注过程中，铸型与液态金属界面上的温度分布是否均匀？

其程度与哪些因素有关？

3.      对凝固潜热的处理有哪些方法？

如何合理的选用？

4.      用平方根定律计算凝固时间，其误差对半径相同的球体和圆柱体来说，何者为大？

对大铸件和小铸件来说何者为大？

对熔点高者和熔点低者和者为大？

5.      在热处理的数值计算中，热物性参数如何确定？

为何特别强调表面传热系数的作用？

如何选择和确定表面传热系数？

6.      焊接热过程的复杂性体现在哪些方面？

7.      焊接热源有哪几种模型？

焊接传热的模型有哪几种？

8.      热源的有效功率

，焊速

，在厚大件上进行表面堆焊，试求准稳态时A点（x=-2.0cm，y＝0.5cm，z＝0.3cm）的温度。

（低碳钢的热物性参数：

，

℃））

第四章        金属的凝固加工

1.      Ge-0.001％Ga合金定向凝固，设Ga在合金液体中的扩散系数

，平衡分配系数

，液相线斜率

，界面推进速度

。

试问：

（1）若采取强制对流，边界层厚度

，当凝固到50％时所形成的固相成分为多少？

（2）若完全没有对流，当合金凝固到50％时，为了保持平界面前沿，液相内的温度梯度应符合什么条件？

2.      Al-l％Cu合金，共晶成分

，Cu在Al中的最大固溶度

，Al的熔点

℃，共晶温度

℃，假设平衡分配系数k和液相线斜率

均为常数。

该合金定向凝固时，Cu在合金液体中的扩散系数

，界面推进速度

，不考虑对流作用，试求：

（l）稳态下的平界面温度；

（2）要保持平界面所需的液相温度梯度。

3.      采用上题中的合金浇注一细长圆棒，使其从左至右单向凝固，冷却速度足以保持固液界面为平界面，当固相无Cu的扩散，液相中Cu充分扩散时，试求：

（1）凝固10％时，固液界面处的固、液相成分；

（2）共晶体所占的比例；（3）沿试棒长度方向Cu的浓度分布曲线，并标明各特征值；（4）证明：

。

4.      分别推导合金在平衡凝固和固相中无扩散、液相完全混合条件下凝固时，固液界面处的液相温度

与固相分数

的关系。

5.      欲采用定向凝固的方法将圆柱状金属锭的一部分提纯，需要何种界面形态？

采用下面哪一种方法更好：

短的初始过渡区？

Scheil方式凝固？

为什么？

6.      试论证金属-金属共晶生长时，如果某一相的体积分数小于

，则该相将以棒状结构出现。

7.      选择什么样的金属材料容易形成非晶态？

8.      焊接熔池的凝固有何特征？

从凝固条件与凝固组织形态方面分析焊缝凝固与铸锭凝固的区别。

第五章        材料加工力学基础

1.      设在物体中某一点的应力张量为

MPa，求作用在此点的平面x＋3y＋z＝1上的应力向量（设外法线为离开原点的方向），求应力向量的法向与切向分量。

2.      物体中某一点的应力分量（相对于直角坐标系oxyz）为

 MPa。

求不变量I1，I2，I3，主应力数值，应力偏量不变量

，

，

。

3.      己知物体中某一点的应力张量为

MPa，试将其分解为球形张量和应力偏量。

计算应力偏量的第二不变量。

4.      已知薄壁圆筒受拉应力

作用，若使用Mises塑性条件，试求屈服时扭转应力为多少？

并求出此时塑性应变增量的表达式。

5.      单元体的应力状态如图5-16。

若

，

已知。

求主应力的大小及主平面的位置。

，

6.      某点应力分量为

MPa，试求该点中主应力的大小和方向，同时计算主剪应力的大小。

7.      一点的应力分量

MPa，求主应力。

8.      一点的应力分量

MPa，求主应力。

9.      平面应变

，

，

求主应变及其方向，并画出应变莫尔圆及单元体示意图。

10.   已知如下两组位移分量

，

式中ai（i=1,2,…,12）均为常数，试求应变分量

。

11.   某一应变状态的应变分量

及

等于零，此条件是否能说明

，

，

中之一为主应变？

12.   若物体内x方向的应变为

，y方向应变为

，z方向为零，试求与x轴成

向上的剪应变。

13.   如图5-17所示，薄壁圆管受拉力

和剪应力

的作用，试写出在此情况下Mises条件和Tresca条件。

14.   已知半径为50mm，厚为3mm的薄壁圆管，保持

，材料拉伸屈服极限为400MPa试求此圆管屈服时轴向载荷P和扭矩MS。

15.   已知三个主应力如下表所示情况时，试求塑性应变

，

，

的表达式。

第六章        材料加工过程中的化学冶金

1.      简述氮、氢和氧与钢液的作用及其对钢性能的有害作用与预防措施。

2.      对比分析Al、Cu、Mg和Fe及其合金形成氢气孔的敏感性。

3.      简述硫和磷在钢中的存在形式及其对钢性能的影响。

4.      简述钢在固态加热过程中的氧化及其影响因素和氧化引起的危害。

5.      简述钢在固态加热过程中的表面脱碳与影响因素，并举例说明表面脱碳对钢性能的影响。

6.      在电炉炼钢时为获得良好的脱氧效果，一般都采用沉淀脱氧与扩散脱氧相结合的方法。

现拟采用的脱氧工艺为：

先用铝进行沉淀脱氧，再在炉渣中加碳粉和硅铁粉进行扩散脱氧，最后再用锰铁进行沉淀脱氧。

试分析这种脱氧顺序是否合理？

7.      试分析扩散脱氧的优缺点。

扩散脱氧是否适用于所有金属（如常用的金属材料：

铁、铝、铜等）和所有加工工艺方法（如铸造、焊接和激光表面合金化等）？

为什么？

8.      试分析脱硫和脱磷有何矛盾？