材料制备技术真题精选文档格式.docx

1、但助熔剂的选择和溶液相关系的确定是高温溶液法晶体生长的先决条件。（2）高温溶液法中没有一种助熔剂像常温溶液中的水似的，能够溶解多种物质并适合其晶体生长。因此，助熔剂的选择就显得十分重要。 6试述喷射沉积过程原理与机制参数大致分为五个阶段：金属液释放阶段、气体雾化阶段、喷射阶段、沉积阶段及沉积体凝固阶段。安装参数，包括液流管直径、雾化气体类型、雾化器种类及基底的几何形状和结构。在线系数，包括金属熔体的过热度、金属流铝、雾化气体压力、喷射高度和基底（材料、表面质量、温度）的运动方式等。7简述喷射沉积工艺的基本原理与特点 基本原理：熔融金属或合金在惰性气氛中借助高压惰性气体或机械离心雾化形成固液两相

2、的颗粒喷射流，并直接喷到较冷基底上，产生碰撞、粘结、凝固而形成沉积物。沉积物可以通过各种致密化加工得到性能优异的材料。特点：介于铸造冶金IM和粉末冶金PM之间。经济性好，工艺比较简单，生产周期短，效益高。适用性广。产品性能优异，能够得到冷速较高、晶粒细小、无宏观偏析的预成形坯块，经后续加工后，具有优异的性能。8简述Conform连续挤压特点。 优点：（1）由于挤压型腔与坯料之间的摩擦大部分得到有效利用，挤压变形的能耗大大降低。常规正挤压法中，用于克服挤压筒壁上的摩擦所消耗的能量可达整个挤压变形能耗的30以上，有的甚至可达50。据计算，在其它条件基本相同的条件下，Conform连续挤压可比常规正

3、挤压的能耗降低30以上。（2）可以省略常规热挤压中坯料的加热工序，节省加热设备投资，通过有效利用摩擦发热而节省能耗。Conform连续挤压时，作用于坯料表面上的摩擦所产生的摩擦热，连同塑性变形热，可以使挤压坯料上升到400-500（铝及铝合金）甚至更高（铜及铜合金），以至于坯料不需加热或采用较低温度预热即可实现热挤压，从而大大节省挤压生产的热电费用。（3）可以实现真正意义上的无间断连续生产，获得长度达到数千米乃至数万米的成卷制品，如小尺寸薄壁铝合金盘管、铝包钢导线等。显著减少间隙性非生产时间，提高劳动生产率；对于细小断面尺寸制品，可以大大简化生产工艺、缩短生产周期；大幅度地减少挤压压余、切头尾

4、等几何废料，可将挤压制品的成品率提高到90以上，甚至可高达95-98.5；大大提高制品沿长度方向组织、性能的均匀性。（4）具有较为广泛的适用范围。从材料种类来看，Coform连续挤压法已成功地应用于铝及软铝合金、铜及部分铜合金的挤压生产；坯料的形状可以是杆状、颗粒状，也可以是熔融状态；制品种类包括管材、线材、型材，以及以铝包钢线为典型代表的包覆材料。（5）设备紧凑，占地面积小，设备造价及基建费用较低。缺点：（1）对坯料预处理（除氧化皮、清洗、干燥等）的要求高。生产实际表明，线杆进入挤压轮前的表面清洁程度，直接影响挤压制品的质量，严重时甚至会产生夹杂、气孔、针眼、裂纹、沿焊缝破裂等缺陷。（2）尽

5、管采用扩展模挤压等方法，Conform连续挤压法也可生产断面尺寸较大、形状较为复杂的实心或空心型材，但不如生产小断面型材时的优势大。这主要是由于坯料尺寸与挤压速度的限制，生产大断面型材时Conform连续挤压单台设备产量远低于常规正挤压法（3）虽然如前所述Conform连续挤压制品沿长度方向的组织、性能均匀性大大提高，但由于坯料的预处理效果、难以获得大挤压比等原因，采用该法生产的空心制品在焊缝质量、耐高压性能等方面不如常规正挤压-拉拔法生产的制品好。这一缺点限制了连续挤压生产对于某些本应具有很大优势的产品的应用。（4）挤压轮凹槽表面、槽封块、堵头等始终处于高温高摩擦状态，因而对工模具材料的耐磨

6、耐热性能要求高。（5）由于设备结构与挤压工作原理上的特点，工模具更换比常规挤压困难。（6）对设备液压系统、控制系统的要求高由上所述可知，Conform连续挤压法具有许多常规挤压法所不具有的优点，尤其适合于热挤压温度较低（如软铝合金）、小断面尺寸制品的连续成形。9试简述金属粉末的球磨过程金属粉末在球磨过程中的第一阶段为微锻过程，在这一阶段，颗粒发生变形，但没有发生因焊接而产生的团聚和断裂，最后，由于冷加工，颗粒的变形和脆裂非常严重；第二阶段，在强大聚集力情况下，由于微锻和断裂交替作用，颗粒尺寸不断减小，当颗粒（特别是片状颗粒）被粉碎得较细时，相互间的连接力趋于增加，团粒变得密实；最后阶段，反团聚

7、的球磨力与颗粒间的相互连接力之间达到平衡，从而生成平衡团聚颗粒，这种平衡团聚颗粒的粒度也就是粉碎的极限粒度。10简述物理气相沉积原理及其应用。 （1）原理：利用某种物理过程，如物质的热蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程。1）镀料的气化；使镀料蒸发、升华或被溅射，也就是通过镀料的气化源。2）镀料原子、分子或离子在相对较低的气体压力环境的迁移；由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞后，产生多种反应。3）镀料原子、分子或离子在基体上不发生化学反应沉积。（2）应用：电子束物理气相沉积被广泛应用于航空、航天、船舶和冶金等工业领域。而离子镀广泛用于机械

8、、电子、航空、航天、轻工、光学和建筑等部门，用以制备耐磨、耐蚀、耐热、超硬、导电、磁性和光电转换等镀层。11试简述机械合金化的主要工艺参数 球磨机转速和球磨时间：球磨机转速越高对粉末施加能量越高；当球磨时间超过所需时间时，粉末污染程度会增加，所以球磨时间最好是恰恰所需要的球磨时间，而不应超过该时间。球磨介质：一般认为大尺寸、高密度的磨球对机械合金化有利，因为重的磨球具有更高的冲击能量。球料比和充填系数：球料比是球磨过程中的重要参数。球料比越大，球磨所需要的时间越短。在高球料比下，磨球个数增加，单位时间内碰撞次数增加，从而转移更多的能量给粉末颗粒，非晶化时间变得更短，同时使粉末温升增加但如果温度

9、升过高，非晶相甚至发生晶化。机械合金化的填充系数一般是0.5，如果填充系数过大，没有足够的空间使磨球运动，那么球的冲击作用会降低；如果填充系数过小，则机械合金化的产率较低。球磨气氛：粉末在进行机械合金化时，球磨筒要么抽真空，要么充入惰性气体，如氩气或氦气。气氛类型对最终生成相的特性也有影响。工艺控制剂：控制冷焊，可以加入工艺控制剂（PCA）。球磨温度：决定球磨粉末最终相组成的参数。在机械合金化过程中，非晶的形成涉及粉末之间微扩散偶的形成，接着发生固态非晶反应，这样球磨温度升高提高了非晶化动力。12简述半固态浆料的制备方法。 （1）电磁搅拌法：是利用感应线圈产生的平行于或者垂直于铸形方向的强磁场

10、对处于液固相线之间的金属液形成强烈的搅拌作用，产生剧烈的流动，使金属凝固析出的枝晶充分破碎并球化，进行半固态浆料或坯料的制备。（2）机械搅拌法：机械旋转的叶片或搅拌棒改变凝固中的金属初晶的生长与演化，以获得球状或类球状的初生固相的半固态金属流变浆料。机械搅拌法分为非连续机械搅拌法和连续机械搅拌法。（3）应变诱导熔化激活法：利用传统连铸方法预先连续铸造出晶粒细小的金属锭坯，将该金属锭坯在回复再结晶的温度范围内进行大变形量的热态挤压变形，通过变形破碎铸态组织，然后再对热态挤压变形过的坯料加以少量的冷变形，在坯料的组织中储存部分变形能量，最后按需要将经过变形的金属锭坯切成一定大小，迅速其加热到固液两

11、相区并适当保温，即可获得具有触变性的球状半固态坯料。（4）液态异步轧挤法：实质是剪切-冷却-轧制（shearing-coolin-rolling），简称SCR法，其工艺原理是：利用一个机械旋转的辊轮把静止的弧状结晶壁上生长的初晶不断碾下、破碎，并与剩余的液体一起混合，形成流变金属浆料，是一种高效制备半固态坯料的方法。（5）超声振动法：利用超声机械振动波扰动金属的凝固过程，细化金属晶粒，获得球状初晶的金属浆料。（6）粉末冶金：是一种金属或合金快速凝固技术，它利用金属雾化技术的方法制备细小的金属粉末。雾化技术就是利用离心力、机械力或高速流体冲击力等外力的作用使金属熔体分散成尺寸很小的雾状熔滴，并使

12、熔滴在与流体或冷模接触中迅速冷却凝固。（7）倾斜冷却板制备法：金属液体通过坩埚倾倒在内部具有水冷装置的冷却板上，金属液冷却后达到半固态，流入模具中制备成半固态坯料。倾斜冷却板装置设备简单、占地面积小，可方便地安装在挤压、轧制等成形设备的上方。13注射缺陷孔洞、短射、喷射、变形、飞边、表明起泡、开裂、形成熔接痕和表面下凹、弯曲和尺寸精度差等问题。14简述注射技术及其应用 金属粉末注射成形技术是随着高分子材料的应用而发展起来的一种新型固结金属粉、金属陶瓷粉和陶瓷粉的特殊成形方法。它是使用大量热塑性粘结剂与粉料一起注入成形模中，施于低而均匀的等静压力，使之固结成形，然后脱粘结剂烧结。这种技术能够制造

13、用常规模压粉末的技术无法制造的复杂形状结构（如带有螺纹、垂直或高叉孔锐角、多台阶、壁、翼等）制品，具有更高的材质密度（93%100%的理论密度）和强韧性，并具有材质各向同性等特性。目前该项技术成为粉末冶金领域最具活力的新技术并已进入工业化生产阶段。金属粉末注射成型技术制作的产品有齿轮汽车部件、通信器械元件（如手机的情报通信器械和计算机的OA器件）、电动工具、门锁、乐器、医疗器件和缝纫机元件、工业设备元件和磁性元件、枪支瞄准器支架、手枪退子钩和撞针、窗户锁扇形块、纺织机的三角块、眼镜框架的柔性铰链、眼镜脚、手表表壳等。产品都有一个明显的特点：其结构小而复杂，密度和精度高等。制作材料除铁镍合金外，

14、还有钛及钛合金、铝及铝合金、超硬合金和重合金等。15制粒把喂料制成类似颗粒状塑料的规格型原料，以便在注射成形机上应用。16工业上如何从铝矾土矿中提取出金属铝？ A氧化铝的制备：17混炼把金属粉末和黏结剂两种不同性质的材料混炼成喂料。18单晶材料制备中区域熔化法的原理。区域熔化技术是半导体提纯的主要技术。也可以作为一种单晶生长技术，因为在用它进行提纯时的确常常得到单晶。要制备单晶，可将单晶体籽晶放在料舟的左边。籽晶须部分熔化，以便提供一个清洁的生长表面。然后熔区向右移动，倘若材料很容易结晶也可以不要籽晶。热源可以是熔体、料舟或受感器耦合的射频加热。其他热源包括电阻元件的辐射加热、电子轰击以及强灯

15、光或日光的聚焦辐射。19脱脂成形坯在烧结前必须去除体内所含有的黏结剂，该过程即为脱脂。热脱脂、溶剂脱脂、催化脱脂。必须保证黏结剂从坯块的不同位置沿着颗粒之间的微小通道逐渐地排除，而不伤害成形坯的形状和强度。20常见的复合铸造有哪些？ （1）镶铸工艺：将一种或两种金属预制成一定形状的镶块，镶铸到另一种金属液体内，得到兼有两种或多种特性的双（多）金属铸件。目前生产的铸件有：高压阀门、高压柱塞泵等耐磨耐蚀耐热关键性金属零部件、硬质合金导卫板等。（2）重力复合铸造：将两种或多种不同成分、性能的铸造合金分别熔化后，采用特定的浇注方式或浇注系统，在重力条件下先后浇入同一铸型内，获得复合铸件的工艺。重力复合

16、铸造生产的铸件有：挖掘机斗齿、双金属锤头保险柜材料等。（3）离心复合铸造：是将两种或多种不同成分、性能的铸造合金分别熔化后，先后浇人离心机旋转的模筒内，获得复合铸件的工艺。离心复合铸造生产的铸件有：轧辊辊环，陶瓷内衬复合铸铁等。21润滑剂和可塑剂润滑剂主要是增加颗粒间的润滑性，减少摩擦阻力，增加流动性防止注射成形装置和坯料黏结；可塑剂主要是使黏结剂软化。更多内容请访问睦霖题库微信公众号22举例说明快速凝固应用 （1）获得新的凝固组织开发新材料新的凝固组织包括凝固组织的微细化、过饱和固溶体和非晶相的出现等。凝固组织越微细，得到高强度和起塑性材料的可能性就越大，也有可能通过再结晶来制备单晶材料；过

17、饱和固溶体结构可得到高强度材料，并且可通过热处理获得各种性质的材料；非晶材料具有优异的电磁性能、耐腐蚀性能、强度和触媒性能等特点。（2）简化制备工序实现近终形成形薄板坯连铸已获得工业应用，典型产品厚度为60mm，而常规板坯的典型厚度为200mm。带坯连铸（铸轧）也开始了工业应用，其产品厚度为0.5-3mm。用溢流法和甩出法可生产出更薄的铝、镁、钛以及各种碳钢与不锈钢的箔带。（3）制备难加工材料薄带细小线材和块体材料如：超合金和Cu-10Sn青铜等热加工性能差（易产生龟裂）的材料，通过快速冷却减少偏析，细化组织，就可提高变形性能，实现热加工；又如温度保险丝用Pb-Bi共晶合金等细线强度低，拔丝困

18、难，可采用旋转水纺线法制备。23应力松弛在温度恒定、应力保持不变时，材料的应力随时间的延续而逐渐下降的现象。24陶瓷烧结技术有哪些？ 特种烧结技术（1）热压烧结热压烧结（hotpressing）是在烧结过程中同时对坯料施加压力，加速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低，烧结时间更短。（2）放电等离子体烧结（3）反应烧结粉末混合料中至少有两种组分相互发生反应的烧结（4）微波烧结（5）爆炸烧结（6）放电等离子烧结（SPS） 25蠕变在一定的温度和一定的外力作用下，材料的形变随时间的推移而逐渐发展的现象。26简述材料制备技术的学习目的和方法？ 学习目的：了解各种材料的制备原理和方法，学习如何利用这

19、些原理和方法处理和解决材料工程中的实际问题。学习方法：首先要清楚所要制备的材料有什么用途和特殊要求，其主要的制备方法是什么，如何选择适当的制备方法和工艺。其次，在学习各种材料的制备原理和方法时，要理解人们创造这种方法的起因和目的，它适用于哪些材料或条件，有什么优点和不足，必要通过实验验证该制备技术的原理，了解和掌握制备的工艺和过程，学会相关设备的使用及生产工艺的设计和控制。在学习中不应过于拘泥和教条，关键是要理解这些制备技术和工艺的原理及创新点，充分发挥自己的想象力。27SHS熔铸即在SHS方法下熔铸产生的高温液相可以进行传统的铸造处理，以获得铸锭或铸件。包括两阶段:1由SHS制取高温液相2用

20、铸造方法对液相进行处理。28简述砂型铸造的基本工艺过程。 （1）造型和制芯。制造砂型的过程称为造型，制造砂芯的过程称为制芯。造型和制芯方法按照机械化程度可以分为手工造型和机器造型两大类。其中，手工造型是指用手工完成向砂箱填砂和紧实型砂、起模及合箱等基本操作的造型过程。机器造型遇是指用机器全部完成大部分操作的造型工序。手工造型简单，适用于单件或小批量生产，机器造型可以大幅度提高劳动生产率，提高铸件精度和表面质量，适用于大批量生产。（2）合箱。合箱是把砂型和砂芯按要求组合在一起成为完整铸型的过程，也是砂型铸造生产中的重要环节。（3）浇注是向铸型中充填液态金属的过程，为了获得合格的铸件，要求根据合金

21、的种类、铸件的结构和铸型的特点控制浇注温度和浇注速度。（4）落砂和清理。铸件在砂型中冷却到一定温度后清除型砂和芯砂的工艺过程称为落砂。落砂后的铸件需要用锯床或气割等方法去除浇冒口，清除铸件内外表面粘砂、披缝和毛刺等，并通过喷丸处理提高铸件的表面质量。清理好的铸件在经过表面和内存质量检验合格后就可以入库并交付用户。29SHS致密SHS合成产物的一个明显的缺点就是产物孔隙大、疏松、不致密。方法：SHS加压法，SHS挤压法，SHS等静压法，使燃烧过程中发出现液相来致密化。30简述触变铸造与流变铸造的异同？半固态铸造只是先将金属液制成半固态浆料后进行铸造成型，如果是对浆料直接成型，叫做流变，也可以将浆

22、料制成坯料，用于储存和运输，在做成型时再次加热，达到半固态状态后成型，叫做触变。两种方式都可以采用压铸，也可以采用挤压铸造，称之为半固态压铸和半固态挤压铸造。31SHS图分别以胚料的起始温度和稀释剂浓度作为纵坐标和横坐标，根据这两个参数的变化，将燃烧波的传播方式分为两个区域，即稳定蔓延燃烧区和非SHS区。32什么是粉末冶金，特点和用途有哪些？ （1）粉末冶金是一门研究制造各种金属粉末和以粉末为原料通过压制成型、烧结和必要的后续处理制备材料和制品的科学技术。（2）特点：A.独特性。粉末冶金工艺能够生产用其他制备方法所不能生产的材料和制品。如难熔材料至今还只能用粉末冶金方法来生产。还有一些特殊性能

23、的材料，如由互不溶解的金属或金属与非金属组成的假合金（铜-钨、银-钨、铜-石墨）。B.经济性。粉末冶金是一门制造各种机械零件的重要而又经济的成型技术。由于粉末冶金工艺具有获得最终尺寸和形状的零件，不需要或很少需要机械加工这一特性，可以大量节省金属原材料，节省工时，节约能源等，因而具有突出的经济效益。综上所述，粉末冶金既是制备具有特殊性能材料的技术，又是一种能降低成本，大批量制造机械零件的无切削的加工工艺。（3）应用：用于制造板带、棒、管、丝等各种材料，以及齿轮、诺轮、棘轮等各种零件，可以制造重量仅百分之几克的小制品，也可以用热等静压制造近两吨载重的大型坯料。33热力学燃烧温度假定体系没有热损失

24、时体系所能达到的最高燃烧温度，是描述Gibbs反应特征最重要的热力学参量。34简述一种金属基复合材料制备的工艺方法。 挤压铸造法：先将短纤维、晶须、颗粒等放入水中搅拌均匀，加入少量黏结剂，制成一定形状的预制件。预制件经过烘干预热后放入模具中，将熔融金属浇注入模具，用压头为70-100MPa，液态金属在压力下浸渗入预制件中，并在压力下凝固。最终制成金属基复合材料零件。工艺流程：预制件预热，放入预制件，注入金属液，加压渗入，保温凝固，取出。35稳态燃烧指燃烧过程中火焰以稳定的恒速传播的燃烧模式。36如何选择单晶体的制备方法？采用什么方法生长晶体是由结晶物质的性质决定的。例如结晶物质只有分解温度而无

25、熔点，就不能采用熔体法，而应选择水溶液或高温溶液法生长其晶体，这样可以大大降低其生长温度，又如水中难溶物的晶体就不能用常温溶液法，而需要采用其他溶剂或高温溶液法生长其晶体。有些晶体可用不同方法生长，这就要根据需要和实验条件加以选择。一般来说，如果能够用熔体法生长晶体，就不用溶液法生长，如果能够用常温溶液或水溶液法，就不用高温溶液法。37自蔓延高温合成利用外部提供必要的能量诱发放热化学反应（点燃），这种高放热反应所产生的能量使两种或两种以上物质的化学反应以燃烧波的形式自动蔓延下去，从而合成所需要的材料（粉体或固结体）。38真空蒸发镀膜方法常见加热方式有哪些？ （1）电阻加热。蒸发源是以电阻加热并

26、蒸发薄膜材料的方式为电阻加热。（2）电子束加热。利用电子枪产生电子束，轰击薄膜材料使之受热蒸发。（3）高频感应加热。盛放材料的导电坩埚的周围绕有高频线圈，当线圈中有高频电流时，坩埚中感应产生电流而升温，从而使材料受热汽化。（4）电弧加热。被蒸发材料作阴极，耐高温的钼杆作阳极，端部呈尖状，在高真空下通电时，在两电极间有一定电压，使两电极间产生弧光放电，使阴极材料蒸发。（5）激光加热。用激光束作为热源，使被蒸发材料汽化。（6）对于化合物与合金材料，有闪蒸蒸发（把薄膜材料做成细小颗粒或粉末状通过一定装置使其以极小的流量逐渐进入高温蒸发源）、多源蒸发（将合金薄膜所需的元素各自置于单独的蒸发源中，同时加热，并独立控制蒸发源的温度）、反应蒸发（把活性气体导入真空室，使活性气体的原子、分子与来自蒸发原子、分子在衬底表面反应，生成所天化合物）。39金属基复合材料简称MMCs以其优良的强度、刚度、抗蠕变、耐磨损、低密度、可控膨胀性等综合性能而受到世界工业发达国家的极大重视，其应用遍布汽车、电子、高速列车航空航天等领域。分为非连续体（陶瓷颗粒、晶须或短纤维）增强型和纤维增强型两大类。40制备非静晶态合金的关键问题是什么？ （1）必须形成原子（或分子）混乱排列的形态。（2）将这