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1北方民族大学期末A考试参考答案及评分标准2012至2013学年第2学期考试科目材料工程基础学分3学院（部）材料年级课程代码14100020考试形式：闭卷、□开卷、□口试专业材料科学与工程命题教师孙文周试题来源自编一、名词解释(每个3分，共15分)答对得3分，内容近似得1-2分，答错得0分。1、湿法冶金：湿法冶金是利用浸出剂将矿石、精矿、焙砂及其他物料中有价金属组分溶解在溶液中或以新的固相析出，进行金属分离、富集和提取的技术。2、深过冷技术：是指到达抑制液态金属非均匀成核所要求的热力学条件的过冷度，从而实现液态金属快速凝固的工艺方法。3、铸造：是指利用液态金属直接浇注成产品或产品毛坯的一种工艺技术。4、超塑性：金属超塑性是指金属在一定内部条件（金属的组织状态）和外部条件（变形温度，变形速度等）下所显示的极高塑性。5、钨极惰性气体保护焊：是利用钨极和焊件之间的电弧使母材金属熔化而形成焊缝，焊接过程中钨极不熔化，只起电极的作用，同时由焊炬的喷嘴送进氩气或氮气作保护，也可根据需要另外添加填充金属。二、选择（每题2分，共20分）1、选择合适的加工成形方法制造塑料制品：用聚氯乙烯材料制造管材（）A）挤塑B）注塑C）压塑D）吹塑2、定向凝固组织通常受控于温度梯度和凝固速度控制两个因素，当冷却速度在106k/s以上，温度梯度在过程中为主导因素，则凝固时按照（）结晶方式进行。A）树枝晶型B）胞晶型C）平面型D）等轴晶型3、焊接热影响区（HAZ）中，（）的最终组织为原有粗大晶粒和发生重结晶生成的细小晶粒的混合体，由于部分组织发生相变导致晶粒不均匀，力学性能较差。A）过热区B）相变重结晶区C）不完全重结晶区D）熔合区4、当温度在Tg﹤T﹤Tf范围内时，聚合物处于高弹态，可以采用以下哪成形方法。（）A）注射B）切削C）挤出D）薄膜拉伸5、以下可以提高金属塑性的做法不包括（）2A）升高变形温度B）选择三向压缩性较强的变形方式C）提高变形速率D）提高材料成分和组织的均匀性6、电阻焊是（）的最常用的一种焊接方式。A）熔焊B）压焊C）钎焊7、为了得到以定向凝固方式生成的柱状晶组织，在工艺上应该注意避免（）A）加入形核剂B）选择导热系数大的铸造C）提高浇注的温度D）凝固时使金属液不发生振动8、（）是生产铸铁管、汽缸套等圆筒形铸件的主要铸造方法。A）压力铸造B）消失模铸造C）熔模铸造D）离心铸造9、珠光体转变是一种典型的（）固态相变A）非扩散型B）半扩散型C）扩散型10、普陶生产的原料中（）起到增加坯体的可塑性的作用，作为塑性原料使用。A）石英类B）粘土类C）长石类D）硼酸盐答案：（1、A、2、C；3、C；4、D；5、C；6、B；7、A；8、D；9、C；10、B）三、填空（每空1分，共20分）1、举出两种常见得粒度与粒径的测试方法：筛分法、沉降法、显微镜法、光透过法。2、模压成形过程一般包括模压前的准备、模压过程以及后处理三个阶段，其中模压阶段主要包括加料、合模、排气、交联固化、制品脱模等工序。3、砂型铸造的基本工艺过程：造型与制砂→合型→浇注→落沙清理。4、以硅酸盐玻璃为例，玻璃的熔制过程大体可以划分为硅酸盐的形成、玻璃液的形成、玻璃液的澄清、玻璃液的均化以及冷却五个阶段。4、热轧是指轧制温度在金属再结晶温度以上的轧制方法。5、火法冶炼一般包括炉料准备（矿石处理）、熔炼和精炼三大过程。6、金属塑性成形方法按照坯料形状分为体积成形和板料成形。7、马氏体是一种碳在α-Fe中的过饱和固溶体。8、焊接时，焊接热影响区实际上经历了一次相应加热温度的热处理。9、淬火的直接目的是为了获得马氏体和下贝氏体组织，而最终使钢达到某种力学性能的要求。10、常规热处理包括：淬火、回火、退火和正火，俗称“四把火”。3四、简答题（每题5分，共25分）答对得5分，内容近似得2-3分，答错得0分。1、比较过冷奥氏体的三种固态相转变特点及最终组织？答：1）奥氏体的高温分解转变相变类型：扩散型固态平衡相变（铁、碳均可扩散迁移）同样要经历形核与长大过程最终组织：珠光体（α-Fe铁素体与渗碳体相层片状机械混合物）。2）奥氏体的中温分解转变相变类型：半扩散型非平衡固态相变（碳可扩散迁移、铁不扩散）最终组织：贝氏体（过饱和铁素体与渗碳体的非层片状混合物）。3）奥氏体的低温转变相变类型：非扩散型非平衡固态相变（仅结构发生变化，成分不变与母相奥氏体相同，为亚稳相）最终组织：一般为马氏体（碳在α-Fe中的过饱和固溶体）加残余奥氏体。2、简述2、聚合物熔体流动的特点，什么是剪切变稀现象？答：（1）粘度大，流动性差。（这是因为高分子链的流动是通过链段的相继位移来实现分子链的整体迁移，类似蚯蚓的蠕动）（2）不符合牛顿流动规律。（在流动过程中粘度随切变速率的增加而下降）（3）熔体流动时伴随高弹形变。（因为在外力作用下，高分子链沿外力方向发生伸展，当外力消失后，分子链又由伸展变为卷曲，使形变部分恢复，表现出弹性行为）剪切变稀是指聚合物熔体在流动过程中粘度随切变速率的增加而下降的现象。3、特种铸造包括哪些方法，简述其中任意一种的工艺过程？答：除了砂型铸造以外的铸造方法都称之为特种铸造，包括：金属铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、熔模铸造。例如，熔模铸造的基本工艺过程为：首先是采用易熔的蜡质材料制成模型，然后用造型材料将其包覆若干层，待其干燥硬化后将蜡模熔化获得无分型面的壳型，经烘干后浇注金属液而获得铸件的铸造方法。4、请对比说明普陶烧成和特陶烧结的主要区别。答：普陶烧成和特陶只烧结都是是致密化过程。具体表现为：宏观体积收缩、气孔率下降、致密度提高、强度增加等现象。其主要区别为：普陶烧成是致密化过程加反应生成莫4来石等矿物化合物的过程。是一个物理化学过程，有化学反应发生；而特陶只烧结是一个致密化过程。是纯物理过程，没有化学反应发生。典型的特陶烧结方法有：热压烧结、液相烧结、反应烧结等热静压烧结等。5、简述“四把火”热处理的目的？答：退火：消除已存在材料内部的非平衡状态。正火：使奥氏体达到完全均匀化状态；得到单一的细片状珠光体组织。淬火：获得强度、硬度高的马氏体或下贝式体组织。回火：降低脆性，减少或消除淬火应力，稳定组织和尺寸。五、综合分析（20分）1、请对焊接区的分布，各个区域的组织及特点进行对比分析。（10分）答：焊接焊接焊头由主要由三个部分组成：1）焊缝：由母材和填充材料融化后形成的熔池冷却结晶而成。组织：柱状晶生长特点：晶粒粗大，成份不均匀，致密度低。2）熔合区：又称半熔化区，是焊缝与母材的交界区。焊接温度在固、液相线之间。组织：（未熔化但因过热而长大的）粗晶组织和（部分新凝固的）铸态组织。特点：该区很窄，组织不均匀，强度下降，塑性很差，是裂纹及局部脆断的发源地。3）热影响区：是焊缝两侧处于固态的母材金属由于受焊接过程的加热和冷却作用而产生组织和性能变化的区域。根据受热程度不同导致组织有所差异，热影响区又可划分为三个区域：①过热区：紧靠熔合区，宽度为1～3mm组织：粗大的过热组织。特点：塑性和韧性下降。②相变重结晶区(正火区)：紧靠着过热区，宽度约1.2～4mm组织：均匀细小的铁素体和珠光体组织（近似于正火组织）特点：力学性能优于母材。③不完全重结晶区：紧靠着正火区组织：F+P(F粗、细不均)特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀，力学性能差。52、简述钢铁的冶炼过程？（主要过程的目的、原理及设备）（10分）答：钢铁冶炼是典型的火法冶金工艺，其主要过程包括生铁冶炼和炼钢两个主要过程。（1）生铁冶炼过程的主要目的是从铁矿石中还原得到生铁，并除去部分杂质元素，采用的设备为炼铁高炉。生铁冶炼过程主要是一个还原过程，具体通过发生以下三大反应完成了生铁冶炼的任务：燃烧反应→提供反应的热量以及还原气氛还原反应→将单质铁从铁矿石中还原出来，同时大量碳渗入铁液以及部分非铁元素也被还原进入铁液成为杂质。造渣反应→原料中加入的熔剂，与矿石中的脉石与焦炭中的灰分等杂质反应，生成不溶于铁液的液态炉渣，最终通过密度差将铁液和渣液分离。（1）炼钢过程的主要目的是降低生铁中的碳含量，并极大限度的除去有害夹杂元素，得到规定要求的碳含量的铁碳合金。炼钢采用的设备通常有为转炉和电弧炉。炼钢过程主要是一个氧化——脱氧的过程，具体通过发生以下三大过程完成炼钢的任务：氧化脱碳→在吹氧炼钢过程中，金属液中C在反应区被气体氧化，生成CO而带走，于此同时Si、Mn部分杂质元素被氧化生成不溶于铁液的无机夹杂物进入渣液。造渣除杂→这个过程主要通过加入CaO等碱性氧化物，促进P、S等有害元素生成不溶于铁液的稳定化合物，最终进入渣液被排除。脱氧→在氧化过程中会带入部分氧，通过加入硅铁、锰铁等脱氧剂，生成不溶于钢液的脱氧产物，浮至炉渣排出达到脱氧的目的。最后通过炉外精炼以及合金化等工艺得到符合一定化学成分要求的钢水，进行浇注得到钢锭。