材料制备技术答案.
? 1.火法冶金、湿法冶金和电冶金的主要特点是什么？
A利用高温加热从矿石中提取金属或其化合物的方法称为火法冶金。
其技术原理是将矿石或原材料加热到熔点以上，使之熔化为液态，经过与熔剂的冶炼及物理化学反应再冷凝为固体而提取金属原材料，并通过对原料精炼达到提纯及合金化，以制备高质量的锭坯。
B湿法冶金是指利用一些溶剂的化学作用，在水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中和、水解和络合等反应，对原料、中间产物或二次再生资源中的金属进行提取和分离的冶金过程。
C利用电能从矿石或其他原料中提取、回收或精炼金属的冶金过程称为电冶金。
? 2.简述火法冶金和湿法冶金的基本工艺过程。
A火法冶金的基本过程：矿石准备（选矿、焙烧、球化或烧结等工序处理）→冶炼（矿石在高温下用气体或固体还原剂还原出金属单体）→精炼（去除杂质元素，提高纯度及合金化）B湿法冶金的基本过程：浸取（选择合适的溶剂溶解金属到溶液)→固/液分离（过滤、洗涤及离心分离）、溶液的富集（化学沉淀、离子沉淀、溶剂萃取和膜分离）和从溶液中提取金属或化合物（电解、化学置换和加压氢还原）
? 3.电解精炼和电解提取有何不同？
在电冶金中，应用水溶液电解精炼金属称为电解精炼或可溶阳极电解，而应用水溶液电解从浸取液中提取金属称为电解提取或不溶阳极电解。
? 1.单晶材料制备中提拉法的原理。
（１）要生长的结晶物质材料在坩埚中熔化而不分解，不与周围环境起反应。
（２）籽晶预热后旋转着下降与熔体液面接触，同时旋转籽品，这一方面是为了获得热对称性，另一方面也搅拌了熔体。待籽晶微熔后再缓慢向上提拉。
（３）降低坩埚温度或熔体温度梯度，不断提拉，使籽晶直径变大（即放肩阶段），然后保持合适的温度梯度和提拉速度使晶体直径不变（即等径生长阶段）。
（４）当晶体达到所需长度后，在拉速不变的情况下升高熔体的温度或在温度不变的情况下加快拉速使晶体脱离熔体液面。
（５）对晶体进行退火处理，以提高晶体均匀性和消除可能存在的内部应力（晶体退火的目的也在于此）。
? 2.单晶材料制备中高温溶液法基本原理。
水中难溶，而且又不适合用熔体法生长晶体的物质，一般采用高温（＞３００℃）溶液法生长其晶体。该类方法十分类似于常温溶液法，主要区别是高温溶液生长温度高，体系中的相关系更复杂。
（1）高温溶液法是结晶物质在高温条件下溶于适当的助熔剂中形成溶液，在其过饱和的情况下生长为单晶的方法。因此，其基本原理与常温溶液法相同。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。
? 1.复合铸造原理和方法。
复合铸造是指将两种或两种以上具有不同性能的金属材料铸造成为一个完整的铸件，使铸件的
不同部位具有不同的性能，以满足使用的要求。通常是一种合金具有较高的力学性能，而另一种或几种合金则具有抗磨、耐蚀、耐热等特殊
使用性能。
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。
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。重力复合铸造生产的铸件有：挖掘机斗齿、双金属锤头保险柜材料等。
离心复合铸造：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。
? 2.实现连续挤压的条件。
(1)不需借助挤压轴和挤压垫片的直接作用，即可对坯料施加足够的力以实现挤压变形；
(2)挤压筒应具有无限连续工作长度，以便使用无限长的坯料。
? 3.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。
? 1.连续铸轧及其基本条件？
（1）直接将金属熔体“轧制”成半成品带坯或成品带材的工艺称为连续铸轧。
（2）条件：
A浇汁系统预热温度
铸轧浇注系统包括控制金属液面高度的前箱、横浇
道、供料嘴底座和供料嘴四部分.作为液体金属流过的通
道，必须具备良好的保温性能，使液体金属不过多地散
热,保持铸轧的正常进行
整个浇注系统内，不应有潮气、油膜、氧化渣以及
其他杂物存在。经整体装配并调试好后，入炉进行预热。
预热温度为300℃左右，保温4h以上。浇注系统如果预
热不好，液体金属失热过多，不能进行正常铸轧，即使
勉强开了头，也会因供料嘴内由凝块而中断铸轧。因此
浇注系统预热温度是铸轧的基本工艺参数。
B金属的液面高度
整个浇注系统是一个连通器。前箱内液面水平高度就决定着供料嘴出口处液体金属压力的大小。若液面低，供应金属的压力过小，则铸轧板面易于产生孔洞；若液面过高，金属静压力过大，或在铸轧扳面上出现被冲破的氧化皮，影响板面质量；或使液体金属进入辊隙，造成铸轧中断。
? 1.名称：喷丸强化、离子注入、离子束溅射、离子镀、等离子渗氮。
喷丸强化：是弹丸流不断冲击金属材料表层并使表层材料发生循环塑性变形, 从而形成变形强化层的过程
离子注入：把气体或金属元素蒸气，通人电离室电离形成正离子,经高压电场加速，使离子获得很高速度后打人固体中的物理过程.
离子束溅射：离子枪产生一定束强度、一定能量的离子流，以一定的入射角度轰击靶材并溅射出其表层的原子，后者沉积到衬底表面形成薄膜。
离子镀：电子束蒸发法提供沉积的源物质，同时以衬底作为阴极、整个真空室作为阳极组成一个类似于二极溅射装置的系统。在沉积前和沉积中采用高能量的离子流对衬底和薄膜表面进行溅射处理。
等离子渗氮：利用低真空稀薄气体辉光放电产生的离子束轰击金属或合金表面，使工件加热到所需温度，在金属表面渗入一种或几种化学元素并向其内部扩散，改变表层的化学成分与组织结构，达到强化目的。
? 2.化学气相沉积原理及其应用。
（1）原理：气相元素或化合物被输运到基体(衬底)表面附近，在一定条件下使它们发生化学反应，并在基体表面发生固相反应成膜；化学反应大致可分为分解反应(热分解)、还原
反应、氧化反应、水解反应、聚合反应和输运反应等；使化学反应激活的方法包括加热、
高频电压、激光、X射线、等离子体、电子碰撞和催化等。
（2）应用：耐磨镀层：以氮化物、氧化物、碳化物和硼化物为主，主要应用于金属切削刀具。
在切削应刷中，镀层性能上主要包括硬度、化学稳定性、耐磨性、低摩擦系数、高导热
与热稳定性和与基体酬结合强度。这类镀层主要有TiN、TiC、TaC、HfN、Al2O3、TiB2
等，都已得到应用；
摩擦学镀层：降低接触的滑动面或转动面之间的摩擦系数，减少粘着、摩擦或其他原因造成的磨损。这类镀层主要是难熔化合物。在镀层性能上主要是硬度、弹性模
量、断裂韧性、与基体的结合强度、晶粒尺寸等。
高温应用镀层：镀层的热稳定性。高分解温度的难熔化合物，比较适合予高温环境应用。涉及到反应性气氛，就须考虑它的氧化和化学稳定性，可选用难熔化合物和
氧化物的混合物。此外有相容的热膨胀特性和强度，如环境有经常性的热震，选择难
熔金属硅化物和过渡金属铝化物。这类应用包括火箭喷嘴、加力燃烧室部件、返回大
气层的锥体、高温燃气轮机热交换部件和陶瓷汽车发动机缸套、活塞等。
开发新材料：陶瓷材料中增韧的化合物晶须可用CVD来生产，已有的Si3N4、TiC、Al2O3、TiN、Cr3C2、SiC、ZrC、ZrO2等。
? 3.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、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。
? 4.列举激光表面处理工艺。
（1）激光淬火：高能激光束表面快速加热，通过固态自激冷却淬火(固态相变重结晶)，改变表面组织结构而产生强化效果。
（2）激光熔凝：利用比激光淬火更高的激光能量，通过表面熔化及熔化薄层快速凝固(重熔再结晶)，改变表面组织结构而产生强化效果。
（3）激光上釉：处理工艺参数与熔凝有差别，激光能量密度很高，快速扫描时，表面熔化薄层(1～10微米)与基体形成陡峭的温度梯度，急冷(通常冷却速度超过熔层金属的临界冷
却速度)使表面熔层形成非晶态组织。
（4）激光合金化：材料的表面加入其他合金成分(预置涂层或吹送粉末) ，高能激光辐照下，添加的成分和基体同时快速熔化，凝固改变表层化学成分及组织结构，形成新合金层(液
态合金化)，具有工件变形小，能使难以接近的和局部区域进行合金化等特点，合金层
晶粒细小、成分均匀，对于不规则零件亦可得到深度均匀合金层。
（5）激光熔覆：材料表面加上熔覆材料(预置涂层或吹送粉末)进行激光辐照，其熔覆过程和工作原理与激光合金化类似，不同的是，熔覆激光功率比合金化低，且基体仅微熔，对
熔覆成分稀释很少（通常低于10％）熔覆层与基体呈冶金结合且能保持熔覆材料原来
的成分与性能，其特点是：可在低熔点材料上熔覆一层高熔点的合金，能控制稀释，可
局部熔覆，微观结构细致，热影响区小，熔覆层均匀。
（6）激光冲击硬化：采用高峰值功率密度的激光束辐照工件，表面薄层迅速气化，在表面原
则逸出期间，发生动量脉冲，产生强机械冲击波或应力波，冲击金属表面，使其产生塑
性变形，表层显微组织中位错密度增加。
（7）激光增强电沉积：将激光与电镀结合起来．采用高能激光束辐照阴极液一固物质分界面，造成局部温升与微区搅拌，从而诱发或增强其化学反应，引起液体物质的分解并在固体
表面沉积出反应生成物。
（8）激光诱导自催化沉积：金属、半导体或高聚物基体浸于自催化沉积水溶液中，采用脉冲激光照射，诱发或增强自催化反应，提高沉积速率与结合力。
（9）激光物理气相沉积：用激光束直接照射位于真空室的靶材，使靶材蒸发，蒸汽在基体上冷凝沉积成膜层，其特点是清洁度高，沉积层与靶材成分完全相同。
（10）激光化学气相沉积：用一定波长的激光束辐照待沉积的基体。基体置于金属有机化合物或其他有机或无机分子中，由于激光的热分解作用，使该气体分解并沉积在基体上形
成薄层，其特点是膜层分布均匀，与基体结合牢固。或用激光照射相应气体，利用激光
的光分解作用，在基体上形成薄膜。
（11）激光微精处理：利用激光扫描(导向)，使零件表面产生有规律的微凸体或微凹体图案或织构纹路，改变其原有表面形貌。处理后表面粗糙度发生变化，扫描区微凸体(或微
凹体)相关的组织及硬度也发生了变化，可达到设计预期效果。
（12）激光无接触弯曲：将材料激光加热到超过塑性屈服极限，激光照射期间，由于极其快速的加热和冷却产生热应力，引起弯曲，通过控制热变形，不需机械接触就可进行V
形和U形弯曲，弯曲的程度与激光通过的次数成正比。
（13）激光退火：用激光加热，使材料的温度超过退火临界温度
1.半固态加工原理及特点。
（1）原理：金属半固态加工就是在金属凝固过程中，对其施以剧烈的搅拌作用，充分破碎树枝状的初生固相，得到一种液态金属母液中均匀地悬浮着一定球状初生因相的固-液浆
料(固相组分一般为50％左右)，即流变浆料，利用这种流变浆料直接进行成形加工的
方法称之为半固态金属的流变成形(rheoforming)；如果将流变浆料凝固成锭，按需要将
此金属锭切成一定大小，然后重新加热(即坯料的二次加热)至金属的半固态区，这时的
金属锭一般称为半固态金属坯料。利用金属的半固态坯料进行成形加工，称之为触变成
形(thixoforming)。
（2）金属学与力学特点：（a）由于固液共存，在两者界面熔化、凝固不断发生，产生活跃的扩散现象。因此溶质元素的局部浓度不断变化；
（b）由于晶粒间或固相粒子间夹有液相成分，固相粒子间几乎没有结合力，因此，其宏观流动变形抗力很低；
（c）随着固相分数的降低，呈现黏性流体特性，在微小外力作用下很容易变形流动；
（d）当固相分数在极限值（约75％）以下时，浆料可以进行搅拌，并可很容易混入异种材料的粉末、纤维等；
(e)由于固相粒子间几乎无结合力，在特定部位虽然容易分离，但由于液相成分的存在，
又可很容易地将分离的部位连接形成一体化而且与一般固态金属材料也容易形成很好
的结合；
（3）加工特点：（a）粘度比液态金属高，容易控制：模具夹带的气体少，减少氧化、改善加工性，减少模具粘接，可进行更高速的部件成形，改善表面光洁度，易实现自动化和形
成新加工工艺；
（b）流动应力比固态金属低：半固态浆料具有流变性和触变性，变形抗力非常小，可
以更高的速度成形部件，而且可进行复杂件成形，缩短加工周期，提高材料利用率，有
利于节能节材，并可进行连续形状的高速成形(如挤压)，加工成本低；
（c）应用范围广：凡具有固液两相区的合金均可实现半固态加工。可适用于多种加工
工艺，如铸造、轧制、挤压和锻压等，并可进行材料的复合及成形。
? 2.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。
? 2.快速凝固合金组织和性能特征
（1）快速凝固特征：偏析形成倾向减小；形成非平衡相；细化凝固组织；改变析出相的结构；
形成非晶态
? 4.试述快速凝固技术的原理及快速凝固材料的组织特点
原理：
（1）急冷凝固技术
急冷凝固技术的核心是要提高凝固过程中熔体的冷速。从热传输的基本原理可以知道一个相对于环境放热的系统的冷速取决于该系统在单位时间内产生的热量和传出系统的热比。因此对金属凝固而言，提高系统的冷速必须要求：第一，减少单位时间内金属凝固时产生的熔化潜热；第二，提高凝固过程中的传热速度。根据这两个基本要求，急冷段固技术的基本原理是设法减小同一时刻凝固的熔体体积并减小熔体体积与其散热表面积之比，并没法减小形体与热传导性能很好的冷却介质的界面热阻以及主要通过传导的方式散热。
（3）大过冷凝固技术
与急冷凝固技术相比大过冷凝固技术的原理比较简单，就是要在形体中形成尽可能接近均匀形核的凝固条件，从而获得大的凝固过冷度。通常在熔体凝固过程中促进
非均匀形核的形核媒质主要来自熔体内部和容器如坩埚、铸模等壁，因此大过玲技术
就是主要从这二个方面设法消除形核媒质。
组织特点：
（1）偏析形成倾向减小（2）形成非平衡相
（3）细化凝固组织
（5）形成非晶态
（4）改变析出相的结构
? 6.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，还有钛及钛合金、铝及铝合金、超硬合金和重合金等。
?3金属陶瓷的一般生产工艺是什么？
（１）粉末的制备。硬质合金粉末的制备，主要是把各种金属氧化物制成金属或金属碳化物的粉末。（２）混合料制备。制备混合料的目的，在于使碳化物和黏结金属粉末混合均匀，并且把它们进一步磨细。这对硬质合金成品的性能有很大影响。
（３）成形。金属陶瓷制品的成形方法有干压、注浆、挤压、等静压、热压等方法。
（４）烧成。金属陶瓷在空气中烧成往往会氧化或分解。所以必须根据坯料性质及成品质量控制炉内气氛，使炉内气氛保持真空或处于还原气氛。
?4热压烧结法生产Si3N4陶瓷的原理和方法是什么？
热压烧结法是将Si3N4粉和少量添加剂（如MgO，Al2O3，MgF2，AlF3，或FeO 等）在19.6MPa以上的压强和1600~1700℃条件下热压成形烧结。
? 1.列举（物理法、化学
法、化学物理法）制
备纳米粉末的方法。
并选择其一阐述其原
理、过程、主要控制
参数。
(1)除了机械法（机械粉碎、
电化腐蚀、雾化），纳米粉末
制备方法主要有：物理法和
化学法。其中物理法有：蒸
发凝聚法、溅射法、电爆炸
丝法、低能团聚束沉积法；化学法有：液相沉积法、醇盐水解法、溶胶凝胶法、微乳液法、水热法、溶液蒸发法、化学气相反应法等，而其中化学气相反应法包括：激光诱导化学沉淀法、等离子体诱导化学气相沉淀法、热化学气相沉淀法等。
(2)溶剂蒸发法
溶剂蒸发法原理
将金属盐溶液雾化成微细的液滴，并迅速将液滴中的溶剂蒸发，形成微细的盐粉末颗粒，通过后续的焙烧处理得到化合物纳米粉末。
技术优点：可以将组分偏析范围缩小到单个粒子内；利用多种盐的均匀混合溶液可以制得成
斜体的表示不考。
? 4.试述炼钢的基本过程。
元素的氧化（多余的碳和杂质元素被氧化去除）→造渣脱磷和脱硫（加入石灰石造渣）→脱氧及合金化（加入硅铁、铝或镁等易氧化元素
（1）元素的氧化:炼钢的主要途径是向液体金属供氧，使多余的碳和杂质元素被氧化去除。炼钢过程可以直接向高温金属熔池吹入工业纯氧，也可以利用氧化性炉气和铁矿石供氧。氧进入金属熔液后首先和铁发生氧化反应：
然后（FeO）再和金属中的其他元素发生氧化反应：
当上述杂质元素和氧直接接触时，也将发生直接的氧化反应：
上述氧化反应的产物不熔于金属，而上浮进入熔渣或炉气
（2）造渣脱磷和脱硫：在采用碱性氧化法炼钢时，可通过加入石灰石造渣的方法去除磷和硫这两种元素：熔渣中的碱性越高，脱硫和脱磷的效果越好
（3）脱氧及合金化：随着金属液中碳和其他杂质元素的氧化，钢液中溶解的氧（以FeO形式存在）相应增多，致使钢中氧夹杂含量升高，钢的质量下降，而且还有碍于钢液的合金化及成分控制。因此，冶炼后期应对钢液进行脱氧处理，通常加入硅铁、铝或镁等易氧化元素来完成。钢液脱氧后可以向钢液中加入需要的各种合金元素，进行合金化处理，以将钢液调整到规格要求的成分，最后浇铸成锭坯。
? 5.工业上如何从铝矾土矿中提取出金属铝？
A氧化铝的制备：
1湿碱法(拜尔法)：将矿石磨细，在160-170℃，0.3-0.4MPa的高压釜内和氢氧
化钠溶液反应生成铝酸钠溶液→铝酸钠与水则生成氢氧化铝→将氢氧化铝在
950-1000℃煅烧→得Al2O3；
2干碱法（碱石灰烧结法）：烧结法生产氧化铝的实质，是将铝矿粉、石灰石
和纯碱按比例混匀加热至1100℃，发生化学反应→将熔融烧结的产物磨细后与
稀NaOH溶液反应→生成的NaAlO2进入溶液，而Fe2O3·Na2O生成Fe(OH)3
沉淀，SiO2·CaO本身经过滤得铝酸钠溶液。向过滤液内通入CO2，即得Al(OH)3
→将Al(OH)3 经过滤、清洗和煅烧后可得Al2O3
B氧化铝的电解：
从氧化铝中提取金属铝是通过熔盐电解法来实现的，用氟化铝、冰晶石
(Na3AlF6) 或其他氟化盐作为电解质，将其放入有碳素阳极和阴极所组成的电
解槽中，然后通入直流电，使电解质发生一系列物理化学变化，结果在阴极得
到液体铝，在阳极得到氧，它使碳阳极氧化而析出。
? 6.铝合金的制备过程中为什么要进行精炼和变质？
精炼的目的是除气除渣；变质的目的为细化有害的初生硅和共晶硅
常用的变质剂为氟化钠、氯化钠、氯化镁等组成的复合钠盐。变质温度一般为720～730℃，以钟罩搅拌法压入铝液。精炼的目的是除气除渣。精炼方法很多，主要应用的有吹气精炼和氯盐精炼这两种方法。其工艺要点是精炼温度700~720℃，加入量2~3Kg/t，精炼后将熔体静置5~10min
?7.镁合金制备时熔体保护的方法有哪些？
由于镁合金液很容易氧化,而且表面生成的氧化膜比较疏松,因此熔炼镁合金时,防止氧化至关重要。镁合金的熔体保护主要有两种方法,即熔剂保护和气体保护。
（1）用保护熔剂熔炼通常会带来以下问题：①氯盐和氟盐高温下易挥发产生有毒气体，如HCl，HF等。②由于熔剂的密度较大，部分熔剂会随同镁液混入铸型造成“熔剂夹渣”。③熔剂挥发产生的气体有可能渗入合金液中，成为材料使用过程中的腐蚀源，加速材料腐蚀，降低使用寿命。因此，寻找氯盐和氟盐的代用材料或减少氯盐和氟盐的使用量，减少污染，提高保护效果，是开发镁合金熔炼保护熔剂的努力目标。
（2）通过大量实验，发现了对镁合金液有一定保护作用的气体，如SF6，BF3，CF4，CClF2，CO2等。通过进一步研究，SF6的保护性能较好，使用SF6存在的问题主要是用量的控制问题，生产中如何根据熔炼保护状态自动调节SF6的压力、流量，达到既有利于保护，又减少SF6用量的目的，仍是SF6气体保护正在有待深入研究的课题。
? 3.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、电子轰击以及强灯光或日光的聚焦辐射。
? 4.单晶材料制备中定向凝固法原理。
（1）本质上，定向凝固法是借助在一个温度梯度内进行结晶，从而在单一的固-液界面上成核。
（2）要结晶的材料通常放在一个圆柱形的坩埚内，使该坩埚下降通过一个温度梯度，或者使加热器坩埚上升。通常把坩埚固定在一个设计得能产生近似一线性梯度
的温度的炉子内，然后冷炉子．
? 1.何谓复合铸造？
复合铸造是指将两种或两种以上具有不同性能的金属材料铸造成为一个完整的铸件，使铸件的不同部位具有不同的性能，以满足使用的要求。通常是一种合金具有较高的力学性能，而另一种或几种合金则具有抗磨、耐蚀、耐热等特殊使用性能。
? 2.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。
? 3.列举几个复合铸造新工艺（原理、特点）
?（1）水平磁场(LMF)制动复合连铸法：
水平磁场安装在结晶器的下部，两种不同化学成分的金属液分别通过长型和短型的浸入式浇口同时注入结晶器的上部和下部。
水平磁场的制动力对垂直穿过水平磁场的钢液流产生作用，从而阻止两种金属液的混合。根据磁流体动力学的原理，在结晶器中
形成以水平磁场为界的上下两部。冷却仍然采用水冷铜结晶器和出
结晶器后喷水冷却两种方式。位于结晶器上部的熔融钢液凝固形成
复合钢坯的外层，位于结晶器下部的钢液凝固成复合钢坯的芯部。
1-包覆层金属熔体；2-芯材金属熔体3-金属熔体界面；4-结晶器；
5-LMF；6-双金属界面；7-芯材凝固体；8-包覆层凝固体
（2）反向凝固连铸复合法：
母带6从下向上以一定速度穿过熔池5，熔池内装有一定量和温度的包覆层金属液4，包覆层金属液附在母带表面凝固，凝固的厚度
逐步增加，直至完全通过包覆层金属液；然后通过一对轧辊2对母带
及附在母带表面凝固层3进行轧制，达到平整表面、控制复合带材厚
度的目的，最终获得所需的复合带材产品。
反向凝固工艺中，凝固方向为从里向外(即从母带表面开始凝
固)，有别于一般连铸的从外向里的凝固工艺，因此称为反向凝固工
艺。
1-钢丝；2-保温炉；3-铝液；4-结晶器；5-冷却水；6-拉拔模；7-复合线材
（3）复合线材铸拉法：
复合线材铸拉法是传统的热浸镀、连续铸造和拉伸变形三项工艺的结合。它主要包括钢丝表面处理、钢丝预热、铸拉和后处理四个工
艺环节。
将预先处理好的钢丝1由上向下穿过保温炉2、结晶器4和拉拔模6，然后浇注铝液3，拉拔钢丝带动复合导线经过拉拔模6，获得表面光滑
的复合导线。
(4)双流连铸梯度复合法
在传统的连续铸造基础上增加一个内浇包2及其内导管
4。内浇包2及外浇包3分别容纳不同成分的两种金属液体，
流经外浇包的金属液体经出水口后直接进入结晶器6中，受
激冷而首先凝固成具有一定厚度的薄壳，当内浇包的熔体脱
离内导管口时则被凝固薄壳和富含籽晶和熔断枝晶的残余
外部金属液包围。通过调整铸造时的工艺参数，可以控制内、
外浇包中两种液体的凝固时间差，促进结晶器内熔体由外向
内顺序凝固，实现两种液体的部分混合。内浇包熔体的流量
由内导管中的液流控制阀5来调节，外浇包熔体的流量由拉
锭速度所规定的总物质流和内浇包熔体的流量间接控制。
(5)双结晶器连铸法
双结晶器连铸双金属复合材料的原理如图所示，其工艺的思路是：沿拉坯方向设置两个同轴的结晶器4和10，芯部金属在上结晶器4中凝固，进入到
下保温坩埚7中的外层包覆金属液中，在下结晶器10中外层金属凝固并与芯
部金属形成冶金结合，实现连铸包覆。
(6)充芯连铸法
(core filling continuous cast，简称CFC)是一种用于制备高熔点金属包覆低熔点金属的复合材料的新工艺，是在连铸外层金属管壳中充填芯部金属液体并使之凝固，以实现两种金属的复合。
结晶器9和芯部金属液导流管4沿引锭方向配置于同一轴线上；芯部金属液导流管4的上端紧密与芯部金属控温坩埚2连接，下端伸人外层包覆金属控温坩埚7和结晶器9中，形成外层金属凝固的型芯；结晶器9上端紧密与外层金属控温坩埚7连接；控温坩埚2、7通过感应加热器1、5进行加热和保温，在结晶器9的出口处设置有二次冷却装置。连铸复合成形工艺过程为：外层金属由控温坩埚7加热和保温，并注入由结晶器9和芯部金属液导流管4构成的铸型中，凝固成外层金属管；芯部金属由控温坩埚2加热和保温，通过芯部金属液导流管4浇注到外层金属管中与其熔合并凝固。包覆金属和芯部金属所需的冷却速度由牵引机构的引锭速度、结晶器9的冷却强度、控温坩埚2和7、二次冷却装置冷却强度控制。
2.连续铸轧常见的缺陷与防止？
（1）条痕：在铸轧版面的固定位置出现未被轧辊轧上的条痕，有时呈不连续状态。
这是由于在该位置的供料嘴被氧化膜堵塞，使该处不能流出金属，只能靠近堵塞处两侧供给给液体金属，不等到这部分的液体金属补充到版面缺少金属的地方，就被轧辊扎上，未被充填金属版面即出现发亮的条痕。供料嘴被严重堵塞的时候，由于供液体金属不足，会出现一条较宽的未被轧着的铸态条带
解决措施：a使供料嘴内部结构合理，尽量减少氧化膜被挂住的可能
B整个浇注系统内，包括前箱、横浇道、供料嘴都要干净，要经300度4h
以上预热处理
C液体金属铸轧前，应经过过滤和除气处理
D在立板前，不能有局部硬块存在，如有硬块就意味着有氧化膜堵塞之处
E提高铸轧速度，适当提高页面高度，技术处理堵塞之处，但是彻底消除
氧化膜的堵塞是很困难的
（2）孔洞：在板面出现断续的穿透未穿透的表面光亮孔洞，主要是因为金属液流供应不足，通常是前箱液面过低，或铸轧速度过高所致，一般在立板后一段时间，由于铸轧速度过高，此种孔洞常常出现
解决措施：a前箱的液面高度要稳定控制在-5~-10mm为宜，液面过低或过高均对板面之恋没有好处
B采取降低铸轧速度也可消除，但如铸轧速度降低到一定程度（如轧
制电流过大）后仍在板面留有孔洞，则是由于供料嘴中有氧化膜堵塞，
需要采取其他措施进行处理
（3）横波：在板面出现横向的微波纹，严重的可用手摸出，甚至有轻微的层状出现
解决措施：a提高铸轧速度，使铸轧区温度高一点，特别是提高铸轧辊和供料嘴接触处的温度，使液穴外围的氧化膜拉断，缩短和铸轧辊接触时
间，相对提高该处温度
B前箱金属液面太高，液体金属静压力过大，液穴向辊间隙伸展，造
成金属未被轧制时降温很多，流动性不好，故出现横波或轻微的层状，
降低金属液面高度会立刻奏效
C提高金属铸轧温度，提高金属的流动性也是有效措施。
（4）白条：由于供料嘴和连铸辊间隙调整过小，当液体金属通过供料嘴时，供料嘴受热膨胀而和住轧辊接触，受一定的轧制力。供料嘴局部破坏，使
该处液体金属接触铸轧辊早，冷却强度大，因而在板面上出现白条。
另外，供料嘴即使没坏，有的部位贴在住轧辊上，使供料嘴的材料粉
末与铸轧板面摩擦也会出现很多粉尘的细小白条
解决措施：a改进供料嘴材质使其致密且受热膨胀小，有一定的弹性和刚性
B根据供料嘴的性能，经过试验找到供料嘴和铸轧辊间隙的数据。一般使用硅藻土、石棉泥、粘土和其他粘结剂烧结而成的供料嘴，
铸轧间隙在0.5mm左右。
（5）黑条：由于前箱液面控制不稳定或过高，使包裹液面金属的氧化膜破坏而附在板面上呈现出断续的块状黑皮
解决措施：
a采用机械或光电装置控制前箱液面的稳定性，保证液面高度在
-5~-10mm范围内
B静置炉流口也应采取控制措施，以防波及前箱金属液面高度（6）边布不齐：当铸轧温度过高，铸轧速度过大，液面过高或过低时，均能使铸轧板坯边不呈圆弧形而呈扁平的刮痕
解决措施：主要调整铸轧速度和液面高度，使液穴位置控制稍向上一些，以便能从侧面观察到液穴向上窜，即可得到铸轧板侧面呈鱼鳞状圆弧，
当然供料嘴两侧的“耳子开得斜度也要合适。
1.简述快速凝固技术、大块非晶制备技术
快速凝固技术:
(1)急冷凝固技术:设法减小同一时刻凝固的熔体体积并减小熔体体积与其散热表面
积之比，并没法减小形体与热传导性能很好的冷却介质的界面热阻以及主要通过传导的方式散热。急冷凝固技术的核心是要提高凝固过程中熔体的冷速。
(2)大过冷凝固技术:在形体中形成尽可能接近均匀形核的凝固条件，从而获得大的
凝固过冷度。通常在熔体凝固过程中促进非均匀形核的形核媒质主要来自熔体内部和容器如坩埚、铸模等壁，因此大过冷凝固技术就是主要从这二个方面设法消除形核媒质。
大块非晶制备技术:
(1)铜模吸铸法:将高纯度的组元在氩气保护下熔化，均匀混合后利用负压直接吸入
循环水冷却的铜模中。铜模将合金液的热量迅速转移，使合金熔体的温度快速降低至非晶转变温度以下凝固形成非晶固体。
(2)水淬法:将合金置于石英管中，将合金熔化后连同石英管一起淬人流动水中，以
实现快速冷却，得到大块非晶。
(3)感应加热铜模铸造法:将合金置于底端通孔的石英管中，利用感应线圈在合金中
产生的涡流加热使合金迅速熔化。液态合金由于表面张力并不自动滴漏，需要从石英管顶部外加一个正气压将其吹入铜模。
(4)模具移动法:母合金被感应加热熔化后，向石英管内通入一定压力的惰性气体，
使熔融的合金液连续注入到以一定速度移动的水冷铜模表面的凹槽中，快速凝固形成非晶合金棒材，若水冷铜模的移动方式为旋转式,则可连续制备出一定直径( m m 级) 的非晶合金线材。
? 3.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-10％Sn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，拔丝困难，可采用旋转水纺线法制备。
? 5.简述喷射沉积工艺原理及特点
喷射沉积法的原理：合金熔液经过喷射雾利后形成高速飞行的液滴。这些液滴在完成凝固之前沉积在激冷汗基板上快速凝固。通过连续沉积可获得大尺寸的快速凝固制件。
特点：
?1简述陶瓷材料的特性与显微结构。
特征：陶瓷材料具有熔点高、耐高温、硬度高、耐磨损、化学稳定性高、耐氧化和腐蚀以及重量轻、弹性模量大、强度高等优良性能，但陶瓷材料的塑性变形能力差，易发生脆性破坏和不易成形加工。
显微结构：光学显微镜和电子显微镜下可观察到相分布、晶粒尺寸和形状、气孔数量、形状与分布、杂质、缺陷及晶界。
?2简述高铝瓷的生产工艺过程
ａ. 工业氧化铝的预烧预烧使原料中的γ- Al2O3全部转变为α- Al2O3，减少烧成收缩。预烧还能排除原料中大部分Na2O杂质。
ｂ．原料的细磨由于工业Al2O3是由氧化铝微晶组成的疏松多孔聚集体，很难烧结致密。为了要破坏这种聚集体的多孔性，必须将原料细磨。
ｃ．酸洗如果采用钢球磨粉磨，料浆要经过酸洗除铁。盐酸能与铁生成FeCl2，或FeCl3而溶解，然后再水洗以达到除铁的目的。
ｄ．成形。采用干压、挤制、注浆、轧膜、捣打、热压及等静压等方法成形，以适应各种不同形状的要求。
ｅ．烧成。烧成温度对刚玉制品的密度及显微结构起着决定性作用，适当地控制加热温度和保温时间。
ｆ．表面处理。对于高温、高强度构件或表面要求平整而光滑的制品，烧成后往往要经过研磨及抛光。
? 5.陶瓷烧结技术有哪些？
特种烧结技术
(1)热压烧结热压烧结（hot pressing）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）4、5、6此三种为较新技术
【CN110060830A】磁性纳米功能材料的制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910235984.4 (22)申请日 2019.03.27 (71)申请人 吴荣臻 地址 518055 广东省深圳市南山区南方科 技大学湖畔二栋 (72)发明人 吴荣臻 韩臻 (74)专利代理机构 北京华识知识产权代理有限 公司 11530 代理人 汪浩 (51)Int.Cl. H01F 1/01(2006.01) H01F 41/00(2006.01) (54)发明名称磁性纳米功能材料的制备方法(57)摘要本发明公开了磁性纳米功能材料的制备方法，该制备方法包括：（a）将三价铁盐水合物、金属盐（包括钒、钪的金属盐）和乙酸盐混合，得到混合物；（b）向混合物中添加多羟基化合物、搅拌、超声处理，得到混合溶液；（c）将混合溶液升温至160-180℃，并保温密闭反应8-10h；（d）将反应后的混合溶液磁性分离，收集沉淀物、洗涤、真空干燥，即得所述磁性纳米材料；本发明制备方法制备得到的磁性纳米功能材料具备优异的磁性能和吸附性能、催化性能等与负载金属种类相关的特性，而且制作成本较低；此外，该制备方法能够促进纳米材料的生长，提高产率，且操作简单，仅需一步反应， 利于工业生产。权利要求书1页 说明书8页 附图14页CN 110060830 A 2019.07.26 C N 110060830 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110060830 A 1.磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： （a）将三价铁盐水合物、金属盐和乙酸盐混合，得到混合物； （b）向混合物中添加多羟基化合物、搅拌、超声处理，得到混合溶液； （c）将混合溶液升温至160-180℃，并保温密闭反应8-10h； （d）将反应后的混合溶液磁性分离，收集沉淀物、洗涤、真空干燥，即得所述磁性纳米功能材料。 2.根据权利要求1所述磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述三价铁盐水合物与金属盐的摩尔比为10∶（0.5-6）。 3.根据权利要求1所述磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述三价铁盐水合物与乙酸盐的摩尔比为1∶（8-10）。 4.根据权利要求1所述磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中三价铁盐水合物的浓度为0.05-0.083mol/L。 5.根据权利要求1-4任一所述磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述三价铁盐水合物选自水合氯化铁、水合溴化铁、水合硝酸铁和水合硫酸铁中的任意一种。 6.根据权利要求1-4任一所述磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述钒、钪金属盐选自水合氯化钪、水合硝酸钪、醋酸钪、溴化钪、氯化钒、溴化钒中的任意一种。 7.根据权利要求1-4任一所述的磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于， 所述乙酸盐选自乙酸钠或乙酸铵。 8.根据权利要求1-4任一所述的磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述多羟基化合物选自乙二醇、甘油和丙二醇中的任意一种或多种。 2
金属材料学基础试题及答案2
金属材料的基本知识综合测试 一、判断题（正确的填√，错误的填×） 1、导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器等零件。（） 2、一般，金属材料导热性比非金属材料差。（） 3、精密测量工具要选用膨胀系数较大的金属材料来制造。（） 4、易熔金属广泛用于火箭、导弹、飞机等。（） 5、铁磁性材料可用于变压器、测量仪表等。（） 6、δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。（） 7、维氏硬度测试手续较繁，不宜用于成批生产的常规检验。（） 8、布氏硬度不能测试很硬的工件。（） 9、布氏硬度与洛氏硬度实验条件不同，两种硬度没有换算关系。（） 10、布氏硬度试验常用于成品件和较薄工件的硬度。 11、在F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关，直径愈小，硬度值愈大。（） 12、材料硬度越高，耐磨性越好，抵抗局部变形的能力也越强。（） 13、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 14、20钢比T12钢的含碳量高。（） 15、金属材料的工艺性能有铸造性、锻压性，焊接性、热处理性能、切削加工性能、硬度、强度等。（） 16、金属材料愈硬愈好切削加工。（） 17、含碳量大于0.60%的钢为高碳钢，合金元素总含量大于10%的钢为高合金钢。（） 18、T10钢的平均含碳量比60Si2Mn的高。（） 19、一般来说低碳钢的锻压性最好，中碳钢次之，高碳钢最差。（） 20、布氏硬度的代号为HV，而洛氏硬度的代号为HR。（） 21、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 22、某工人加工时，测量金属工件合格，交检验员后发现尺寸变动，其原因可能是金属材料有弹性变形。（） 二、选择题 1、下列性能不属于金属材料物理性能的是（）。 A、熔点 B、热膨胀性 C、耐腐蚀性 D、磁性 2、下列材料导电性最好的是（）。 A、铜 B、铝 C、铁烙合金 D、银 3、下列材料导热性最好的是（）。 A、银 B、塑料 C、铜 D、铝 4、铸造性能最好的是（）。
09192230材料现代制备技术
09192230材料现代制备技术 Modern Technology for Material Preparation 预修课程：物理化学 面向对象：材料科学与工程专业学生 课程简介： 本课程讲述各种材料合成与制备的原理、方法和技术。针对现代信息社会对材料发展的需求，着重介绍各种新型制备技术的基本概念、制备原理、特征，以及其在各类材料制备中的应用。涉及材料包括超微粒子等零维材料，纤维、纳米线棒等一维材料，薄膜和块体材料（晶态和非晶态材料）。 教学大纲： 一、教学目的与基本要求： 教学目的：材料制备技术是材料科学不可或缺的组成部分。现代科学技术的发展对材料提出了各种各样的新要求，进而推动了材料制备技术的发展。本课程旨在介绍各种材料的合成与制备的原理、方法和技术，使学生掌握各类新型材料的制备方法。 基本要求：通过《材料现代制备技术》的学习，使学生了解各种无机材料的制备原理，初步掌握零维、一维纳米材料，纤维，薄膜，以及三维材料的各种制备方法和技术。 二、主要内容及学时分配： 1. 绪论 材料现代制备方法特点1学时 溶胶凝胶技术3学时 等离子体技术2学时 激光技术概论2学时 2. 零维材料的制备 超微粒子的形成机理和制备4学时 3. 一维材料的制备 纳米棒、线、管的形成机理和制备方法2学时 纤维材料的制备2学时 4. 二维材料的制备
薄膜的物理气相沉积法制备原理和应用4学时 化学气相沉积法制备原理和应用3学时 三束技术与薄膜制备2学时 液相法薄膜制备（浸渍提拉法成膜，旋转涂膜，LB膜，自组装膜）3学时 5. 三维材料的制备 非晶态材料的形成机理及制备方法2学时 晶体生长机理及制备2学时 推荐教材或主要参考书： 《材料现代制备技术》，自编讲义 参考书：郑昌琼，冉均国主编《新型无机材料》，科学出版社，2003 C.N.R. Rao, F.L. Deepak, Gautam Gundiah, A. Govindaraj，Inorganicnanowires，Progress in Solid State Chemistry 31 (2003)
电子材料与元器件论文
CMOS图像传感器工作原理和应用 姓名： 学院： 班级： 组号： 日期：2014年12月9日
摘要 随着集成电路制造工艺技术的发展和集成电路设计水平的不断提高，基于CMOS集成电路工艺技术制造的CMOS图像传感器由于其集成度高、功耗低、体积小、工艺简单、成本低且开发周期较短等优势，目前在诸多领域得到了广泛的应用，特别是数码产品如数码相机、照相手机的图像传感器应用方面，市场前景广泛，因此对CMOS图像传感器的研究与开发有着非常高的市场价值。 本文首先介绍了CMOS图像传感器的发展历程和工作原理及应用现状。随后叙述了CMOS图像传感器的像元、结构及工作原理，着重说明了成像原理和图像信号的读取和处理过程，以及在数字摄像机，数码相机，彩信手机中的应用方式。 一、CMOS图像传感器的发展历史 上世纪60年代末期，美国贝尔实验室提出固态成像器件概念： 互补金属氧化物半导体图像传感器CMOS —Complementary Metal Oxide Semiconductor 电荷耦合器件图像传感器（CCD） CMOS与CCD图像传感器的研究几乎是同时起步，固体图像传感器得到了迅速发展。 CMOS图像传感器： 由于受当时工艺水平的限制，图像质量差、分辨率低、噪声降不下来，因而没有得到重视和发展。 CCD图像传感器： 光照灵敏度高、噪音低、像素少等优点一直主宰着图像传感器市场。 由于集成电路设计技术和工艺水平的提高，CMOS图像传感器过去存在的缺点，现在都可以找到办法克服，而且它固有的优点更是CCD器件所无法比拟的，因而它再次成为研究的热点。 1970年,CMOS图像传感器在NASA的喷气推进实验室JPL制造成功， 80年代末，英国爱丁堡大学成功试制出了世界第一块单片CMOS型图像传感器件， 1995年像元数为（128×128）的高性能CMOS 有源像素图像传感器由喷气推进实验室首先研制成功。 1997年英国爱丁堡VLSI Version公司首次实现了CMOS图像传感器的商品化。 2000年日本东芝公司和美国斯坦福大学采用0.35mm技术开发的CMOS-APS，
材料与材料加工技术
材料加工技术讲义 徐刚，韩高荣编制 浙江大学材料科学与工程学系 二0一二年六月
绪论 材料是人类文明的物质基础，是社会进步和高新技术发展的先导。自上世纪70年代开始，人们把信息、能源和材料看作是现代社会的三大支柱。新材料和新材料技术的研究、开发和应用反映了一个国家的科学技术与工业化水平。以大规模集成电路为代表的微电子技术，以光纤通信为代表的现代通信技术，以及及现代科技与技术于一体的载人航天技术等，几乎所有的高新技术的发展与进步，都以新材料和新材料技术的发展为突破和前提。 材料的制备与加工，和材料的成分与结构，材料的性能是决定材料使用性能的三大基本要素，构成材料科学与工程学四面体的底面，这充分反映了材料制备及加工技术的重要作用和地位。材料制备与加工技术的发展既对新材料的研究开发、应用和产业化具有决定性的作用，同时又可有效地改进和提高传统材料的使用性能，对传统材料产业的更新改造具有重要作用。因此，材料制备与加工技术的研究开发是目前材料科学与工程学最活跃的领域之一。 材料种类很多，按材料的键合特点和组成分类，大致分为四大类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料；按材料的用途分类，既可分为结构材料和功能材料两大类，也可细分为建筑材料、信息材料、能源材料、生物材料、航空航天材料等等。相应地，为了适应不同种类材料的键合特点，和使用特点及功能要求，材料制备和加工技术也多种多样。 本讲义是面向浙江大学材料科学与工程学专业学位硕士研究生培养而编写的“材料加工技术”。主要涉及金属材料加工和陶瓷粉体成型烧结先进制备技术，包括：金属材料快速凝固、定向凝固、半固态加工、连续铸轧、复合铸造技术，以及金属粉体、陶瓷粉体制备，和先进陶瓷成型、烧结等材料加工新技术新工艺。注重材料制备及加工技术案例分析，从技术个案的起源、开发、改进和完善的整个过程，对材料加工技术特点及其原理进行系统介绍，重点突出新技术创新的基本规律，培养学生自主创新和利用新技术开发新材料的能力。
金属材料学考试题库
第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种 答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用 答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体（γ）稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 （2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体（α）稳定化元素 （1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 （2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1 缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么
答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是： 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%） 3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置） 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答：固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答：细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量
材料先进加工技术
1. 快速凝固 快速凝固技术的发展，把液态成型加工推进到远离平衡的状态，极大地推动了非晶、细晶、微晶等非平衡新材料的发展。传统的快速凝固追求高的冷却速度而限于低维材料的制备，非晶丝材、箔材的制备。近年来快速凝固技术主要在两个方面得到发展：①利用喷射成型、超高压、深过冷，结合适当的成分设计，发展体材料直接成型的快速凝固技术；②在近快速凝固条件下，制备具有特殊取向和组织结构的新材料。目前快速凝固技术被广泛地用于非晶或超细组织的线材、带材和体材料的制备与成型。 2. 半固态成型 半固态成型是利用凝固组织控制的技术.20世纪70年代初期，美国麻省理工学院的Flemings 教授等首先提出了半固态加工技术，打破了传统的枝晶凝固式，开辟了强制均匀凝固的先河。半固态成型包括半固态流变成型和半固态触变成形两类：前者是将制备的半固态浆料直接成型，如压铸成型（称为半固态流变压铸）；后者是对制备好的半固态坯料进行重新加热，使其达到半熔融状态，然后进行成型，如挤压成型（称为半固态触变挤压） 3. 无模成型 为了解决复杂形状或深壳件产品冲压、拉深成型设备规模大、模具成本高、生产工艺复杂、灵活度低等缺点，满足社会发展对产品多样性（多品种、小规模）的需求，20世纪80年代以来，柔性加工技术的开发受到工业发达国家的重视。典型的无模成型技术有增量成型、无摸拉拔、无模多点成型、激光冲击成型等。 4.超塑性成型技术 超塑性成型加工技术具有成型压力低、产品尺寸与形状精度高等特点，近年来发展方向主要包括两个方面：一是大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑性成型，如铝合金汽车覆盖件、大型球罐结构、飞机舱门，与盥洗盆等；二是难加工材料的精确成形加工，如钛合金、镁合金、高温合金结构件的成形加工等。 5. 金属粉末材料成型加工 粉末材料的成型加工是一种典型的近终形、短流程制备加工技术，可以实现材料设计、制备预成型一体化；可自由组装材料结构从而精确调控材料性能；既可用于制备陶瓷、金属材料，也可制备各种复合材料。它是近20年来材料先进制备与成型加工技术的热点与主要发展方向之一。自1990年以来，世界粉末冶金年销售量增加了近2倍。2003年北美铁基粉末。相关的模具、工艺设备和最终零件产品的销售额已达到91亿美元，其中粉末冶金零件的销售为64亿美元。美国企业生产的粉末冶金产品占全球市场的一半以上。可以预见，在较长一段时间内，粉末冶金工业仍将保持较高的增长速率。粉末材料成型加工技术的研究重点包括粉末注射成型胶态成型、温压成型及微波、等离子辅助低温强化烧结等。 6. 陶瓷胶态成型 20世纪80年代中期，为了避免在注射成型工艺中使用大量的有机体所造成的脱脂排胶困难以及引发环境问题，传统的注浆成型因其几乎不需要添加有机物、工艺成本低、易于操作制等特点而再度受到重视，但由于其胚体密度低、强度差等原因，他并不适合制备高性能的陶瓷材料。进入90年代之后，围绕着提高陶瓷胚体均匀性和解决陶瓷材料可靠性的问题，开发了多种原位凝固成型工艺，凝胶注模成型工艺、温度诱导絮凝成形、胶态振动注模成形、直接凝固注模成形等相继出现，受到严重重视。原位凝固成形工艺被认为是提高胚体的均匀性，进而提高陶瓷材料可靠性的唯一途径，得到了迅速的发展，已逐步获得实际应用。 7. 激光快速成型 激光快速成形技术，是20实际90年代中期由现代材料技术、激光技术和快速原型制造术相结合的近终形快速制备新技术。采用该技术的成形件完全致密且具有细小均匀的内部组
材料制备方法
陶瓷基复合材料的制备 摘要：现代陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀及重量轻等许多优良的性能。但是，陶瓷材料同时也具有致命的缺点，即脆性，这一弱点正是目前陶瓷材料的使用受到很大限制的主要原因。 因此，陶瓷材料的韧性化问题便成了近年来陶瓷工作者们研究的一个重点问题。现在这方面的研究已取得了初步进展，探索出了若干种韧化陶瓷的途径。其中，往陶瓷材料中加入起增韧作用的第二相而制成陶瓷基复合材料即是一种重要方法。 一．基体与增强体 1.1基体 陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是一种包括范围很广的材料，属于无机化合物而不是单质，所以它的结构远比金属合金复杂得多。现代陶瓷材料的研究，最早是从对硅酸盐材料的研究开始的，随后又逐步扩大到了其他的无机非金属材料。 目前被人们研究最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。 1.2增强体 陶瓷基复合材料中的增强体，通常也称为增韧体。从几何尺寸上增强体可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。 纤维:在陶瓷基复合材料中使用得较为普遍的是碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等； 晶须为具有一定长径比(直径0.3~1μm,长0~100 μm) 的小单晶体。晶须的特点是没有微裂纹、位错、孔洞和表面损伤等一类缺陷，因此其强度接近理论强度。 颗粒：从几何尺寸上看，颗粒在各个方向上的长度是大致相同的，一般为几个微米。颗粒的增韧效果虽不如纤维和晶须。但是，如果颗粒种类、粒径、含量及基体材料选择适当仍会有一定的韧化效果，同时还会带来高温强度，高温蠕变
性能的改善。所以，颗粒增韧复合材料同样受到重视并对其进行了一定的研究. 二．纤维增强陶瓷基复合材料 在陶瓷材料中，加入第二相纤维制成复合材料是改善陶瓷材料韧性的重要手段，按纤维排布方式的不同，又可将其分为单向排布长纤维复合材料和多向排布纤维复合材料。 2.1单向排布长纤维复合材料 单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料的显著特点是它具有各向异性，即沿纤维长度方向上的纵向性能要大大优于其横向性能。 在实际构件中，主要是使用其纵向性能。在单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料中，当裂纹扩展遇到纤维时会受阻，这时，如果要使裂纹进一步扩展就必须提高外加应力。 2.2多向排布纤维复合材料 单向排布纤维增韧陶瓷只是在纤维排列方向上的纵向性能较为优越，而其横向性能显著低于纵向性能，所以只适用于单轴应力的场合。而许多陶瓷构件则要求在二维及三维方向上均具有优良的性能，这就要进一步研究多向排布纤维增韧陶瓷基复合材料。 二维多向排布纤维增韧复合材料的纤维的排布方式有两种：一种是将纤维编织成纤维布，浸渍浆料后，根据需要的厚度将单层或若干层进行热压烧结成型。这种材料在纤维排布平面的二维方向上性能优越，而在垂直于纤维排布面方向上的性能较差。一般应用在对二维方向上有较高性能要求的构件上。 另一种是纤维分层单向排布，层间纤维成一定角度。这种三维多向编织结构还可以通过调节纤维束的根数和股数，相邻束间的间距，织物的体积密度以及纤维的总体积分数等参数进行设计以满足性能要求。 2.3制备方法 目前采用的纤维增强陶瓷基复合材料的成型主法主要有以下几种： 1．泥浆烧铸法 这种方法是在陶瓷泥浆中分散纤维。然后浇铸在石膏模型中。这种方法比较古老，不受制品形状的限制。但对提高产品性能的效果显著，成本低，工艺
题库---微电子工艺原理
微电子工艺原理复习知识点与题库 一、绪论微电子工艺的概述 知识点：集成度、摩尔定律、微电子系统的概念 1集成电路的制作可以分成三个阶段：①硅晶圆片的制作；②集成电路的制作；③集成电路的封装。 2评价发展水平：最小线宽，硅晶圆片直径，DRAM容量 二、晶体结构和晶体生长 知识点： 5金刚石结构特点：共价四面体，内部存在着相当大的“空隙” 6面心立方晶体结构是立方密堆积，(111)面是密排面。 7金刚石结构可有两套面心立方结构套购而成，面心立方晶格又称为立方密排晶格。 8双层密排面的特点：在晶面内原子结合力强，晶面与晶面之间距离较大，结合薄弱。两个双层面间，间距很大，而且共价键稀少，平均两个原子才有一个共价键，致使双层密排面之间结合脆弱 9金刚石晶格晶面的性质：由于{111}双层密排面本身结合牢固，而双层密排面之间相互结合脆弱，在外力作用下，晶体很容易沿着{111}晶面劈裂。 由{111}双层密排面结合牢固，化学腐蚀就比较困难和缓慢，所以腐蚀后容易暴露在表面上。因{111}双层密排面之间距离很大，结合弱，晶格缺陷容易在这里形成和扩展。 {111}双层密排面结合牢固，表明这样的晶面能量低。由于这个原因，在晶体生长中有一种使晶体表面为{111}晶面的趋势。 10肖特基缺陷：如果一个晶格正常位置上的原子跑到表面，在体内产生一个晶格空位，称肖特基缺陷。 11弗伦克尔缺陷：如果一个晶格原子进入间隙，并产生一个空位，间隙原子和空位是同时产生的，这种缺陷为弗伦克尔缺陷。 12堆垛层错：在密堆积的晶体结构中，由于堆积次序发生错乱 13固溶体：当把一种元素B(溶质)引入到另一种元素A(溶剂)的晶体中时，在达到一定浓度之前，不会有新相产生，而仍保持原来晶体A的晶体结构，这样的晶体称为固溶体。 14固溶度：在一定温度和平衡态下，元素B能够溶解到晶体A内的最大浓度，称为这种杂质在晶体中的最大溶解度 15固溶体分类：替位式固溶体，间隙式固溶体 16某种元素能否作为扩散杂质的一个重要标准：看这种杂质的最大固溶度是否大于所要求的表面浓度，如果表面浓度大于杂质的最大固溶度，那么选用这种杂质就无法获得所希望的分布。 题目 三扩散工艺 知识点：
金属材料学2013年南京航空航天大学硕士研究生考试真题
南京航空航天大学 2013年硕士研究生入学考试初试试题（A卷）科目代码: 830 满分: 150 分 科目名称: 金属材料学 注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 一、名词解释（20分，每个5分） 1. 碳钢与合金钢 2. 渗碳体与合金渗碳体 3. 二次硬化与二次淬火 4. 淬火硬化与时效硬化 二、填空题（20分，每空1分） 1. 根据钢中含碳量的多少通常把碳钢分为、和三类。 2. 钢中常加入的与γ-Fe形成无限固溶体且开启γ相区(无限扩大γ相区) 的金属元素是和；与α-Fe形成无限固溶体，使A3升高，A4下降，以致达到某一含量时，封闭γ相区(无限扩大α相区) 的非碳化物形成元素是、。强碳化物形成元素是、、和。 3. 钢中合金元素的强化作用主要有以下四种方式：、、及。 4. 对于珠光体型转变来说，向钢中加入合金元素可使C曲线移。 5. 铸铁是是以铁、、为主要组成元素，并比碳钢含有较多的、等杂质元素的多元合金。 三、选择题（20分，每个1分） 1.引起钢轧制或锻造时的晶界碎裂（热脆）的合金元素是 （a）P （b）H （c）N （d）S 2.普通碳素结构钢Q235中的“235”表示 （a）屈服强度（b）抗拉强度（c）弹性极限（d）疲劳强度 3. 在低合金钢中，一般随钢中合金元素增加，M s和M f点继续下降，室温下将保留更多的（a）奥氏体（b）贝氏体（c）马氏体（d）铁素体 4.显著提高铁基固溶体电极电位的常用合金元素 （a）Mn （b）Ni （c）Si （d）Cr 5. 低碳珠光体型热强钢的合金化的主加合金元素是 （a）Cr、Mo （b）Mn （c）Ni （d）N 6. 抗腐蚀性能最好的不锈钢钢种是
第一章 工程材料与制造技术简论
第一章工程材料与制造技术简论 本章教学学时：2 本章内容主要是为了拓宽学生的知识面，所涉及内容十分丰富。从横向看，内容包括工程材料、材料成型、机械加工、计算机技术、自动化技术、工业管理等系列知识；从纵向看，内容则包括了材料与制造技术的发展历程和相关学科发展对制造技术的积极渗透。可以说本章是工科低年级同学进入本课程学习，也是进入专业学习的起点。建议同学在学习中能跳出本课程，站在技术和社会发展的高度，理解该课程的基础地位和重要性。 本章教学方式：课堂讲课及学生自学 主要内容： 一、工程材料发展简述 世界各国对材料传统的分类：金属材料、无机非金属材料（陶瓷）、有机高分子材料和复合材料四大类。 这四类工程材料不同历史阶段所具有的相对重要性急发债趋势见图1-1。 图1-1 工程材料发展历史虽时间推移的相对重要性示意图（时间是非线性的） （一）金属材料的发展史 （二）金属材料的发展现状及趋势 1．高纯材料以超高纯铁为例，在高纯状态，纯铁不仅有优异的软磁性能，良
好的耐腐蚀性能，残余电阻率高，而且以高纯铁为基础进行合金研制，预计在高真空容器、极低温材料、核反应堆材料等方面的应用将十分引人注目。 2．高强度及超高强度金属材料超高强度是当代材料科学家为减轻重量、节省资源而追求的设计目标，这在航空、航天、原子能、深海潜艇等领域有极大的需求。提高材料强度，严格讲，一是指提高抵抗塑性变形的能力，二是提高材料抵抗破坏的能力。提高抵抗塑性变形的能力通常叫强化，提高材料抵抗破坏的能力叫韧化，两者同时提高，则称强韧化。通常典型超高强材料包括超高强度钢、高强度铝合金、高强度钛合金等。 3．超易切削钢和超高易切削钢金属材料通常要求机械加工，据统计,切削加工费用大约占总成本的75%。若改成超高易切削钢，实验表明刀具寿命可提高30倍，因此零件成本会大幅度下降，甚至可减少一半。其社会效益和经济效益极其显著。 4．硬质合金与金属陶瓷金属陶瓷最早是为耐磨材料而设计，它是金属材料与陶瓷的复合材料。 5．高温合金与难熔合金 很大程度上 6．纤维增强金属基复合材料该类复合材料的比强度极高，其强度σ c 。目前可供选择的纤维较多，如硼纤维，碳纤维、碳化硅纤取决于增强体纤维强度σ f 维、玻璃纤维、氧化铝纤维等。纤维的选择原则是：比重小，弹性模量E大，强度σ f 高。金属复合材料的发展目标是：制备出各种比强度、比弹性模量高的材料。 7．共晶合金定向凝固材料该材料属新型复合材料，是共晶合金在特殊工艺条件下制备出来的复合材料，其性能特点是在超高温情况下呈现更高强度。它是通过温度梯度定向凝固，使共晶各相在本身的相上连续长大而成的复合材料，这种复合也叫原生复合。共晶合金定向凝固材料可广泛用于涡轮叶片等耐热材料，也可以用于偏光材料。 8．快速冷凝金属非晶及微晶材料快速冷凝技术是本世纪下半叶以来材料制备技术中的重大突破，由此产生了一系列非平衡态的金属合金。快速冷凝可以导致非晶和微晶材料。 典型非晶和微晶金属材料： （1）金属玻璃；（2）金属微晶材料 9．有序金属间化合物金属间化合物是新一代高温结构材料，这类化合物与正常价化合物之间的区别在于，金属间化合物的晶体结构中，其构成元素的原子以整数比构成化合物，不是按照化学价的概念，而是按照金属键或部分共价键结合，由于原子在晶体中作长程有序排列，因而也称有序金属间化合物。 10．纳米金属材料纳米金属是泛指颗粒径小于100纳米(nm)的金属材料，大于100纳米的金属颗粒称为粉末,小于2纳米的金属颗粒则称为原子簇，纳米金属颗粒具有一些明显不同于块状金属和一般粉末金属的属性。
《金属材料学》考试真题及答案
一、选择题 1、细化晶粒对钢性能的贡献是强化同时韧化；提高钢淬透性的主要作用是使零件整个断面性能 趋于一致，能采用比较缓和的方式冷却。 2、滚动轴承钢GCr15的Cr质量分数含量为 1.5% 。滚动轴承钢中碳化物不均匀性主要是指碳化物液析、带状碳化物、网状碳化物。 3、选择零件材料的一般原则是使用性能要求、工艺性要求和经济性要求等。 4、凡是扩大丫区的元素均使Fe-C相图中S、E点向左下方移动，例Ni、Mn等元素；凡封闭Y区的元素使S、E点向左上方移动，例Cr、Si、Mo等元素。S点左移意味着共析碳含量减少，E点左移 意味着出现莱氏体的碳含量减少。 5、铝合金可分铸造铝合金和变形铝，变形铝又可分硬铝、超硬铝、锻铝和 防锈铝。 6、H62是表示压力加工黄铜的一个牌号，主要成份及名义含量是Cu62% Zn38% 。 7、在非调质钢中常用微合金化元素有Ti、V Nb N等，这些元素的主要作用是____________ 细化组织和相间沉淀析出强化。 8、球铁的力学性能高于灰铁是因为球铁中石墨的断面切割效应、石墨应力集中效应要比灰铁小 得多。 9、铝合金热处理包括固溶处理和时效硬化两过程,和钢的热处理最大区别是铝合金没有同 素异构相变。 1、钢的合金化基本原则是多元适量、复合加入。在钢中细化晶粒作用较大的合金元素有Ti、V Nb 等，细化晶粒对钢性能的作用是既强化又韧化。 2、在钢中，常见碳化物形成元素有Ti、Nb V Mo W Cr、（按强弱顺序排列，列举5个以上）。钢中二元碳化物分为两类：r c/r M < 0.59为简单点阵结构，有MC和M2C 型；r°/r M > 0.59为复杂点阵结构，有M23C6 、 M7C和M3C型。 3、选择零件材料的一般原则是使用性能要求、工艺性要求和经济性要求等。汽车变速箱齿轮常用20CrMnTi 钢制造，经渗碳和淬回火热处理。 4、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大，产生晶界腐蚀的主要原因是晶界析出Cr 23C6，导致晶界区贫Cr ，为防止或减轻晶界腐蚀，在合金化方面主要措施有降低碳量、加入Ti、V Nb强 碳化物元素。 5、影响铸铁石墨化的主要因素有碳当量、冷却速度。球墨铸铁在浇注时 要经过孕育处理和球化处理。 6、铁基固溶体的形成有一定规律，影响组元在置换固溶体中溶解情况的因素有：溶剂与溶质原子的点 阵结构、原子尺寸因素、电子结构。 7、对耐热钢最基本的性能要求是良好的高温强度和塑性、良好的化学稳定性。常用的抗氧化合金 元素是Cr 、Al 、Si 。 1、钢中二元碳化物分为二类：r c/ r M< 0.59，为简单点阵结构，有MC和 ______________ 型；r c/ 5> 0.59，为复杂点阵结构,有MC M7C3和M23C6 型。两者相比，前者的性能特点是硬度高、熔点高和 稳定性好。 2、凡能扩大丫区的元素使铁碳相图中S、E点向左下方移动，例Mn Ni_等元素（列岀2个）；使丫区缩小的元素使S、E点向左上方移动, 例Cr 、Mo W 等元素（列出3个）。 3、提高钢淬透性的作用是获得均匀的组织，满足力学性能要求_________ 、 能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向_______ 。 4、高锰耐磨钢（如ZGMn13经水韧处理后得到奥氏体组织。在高应力磨损条件下，硬度提高而耐 磨，其原因是加工硬化___________ 及________ 。
现代材料制备技术-考试复习资料
注浆成形：将陶瓷原料制备出具有一定流动性的称之为泥浆的浆料。经陈腐、调节添加剂等方法使浆料性能稳定在利于注浆成型的范围。将泥浆注人石膏质多孔模型中，由于石膏的毛细孔吸水作用，将泥浆中部分水分吸人模型壁中，致使泥浆从靠近石膏模型面的部分开始逐渐固化而形成具有一定保型性能的陶瓷坯层。最后将余浆排出，经离型脱模后干燥便得到陶瓷坯体。作为一种主要的成型方法，传统的注浆成型仍在日用瓷和卫生瓷等生产中发挥着重要作用。 反应烧结：反应烧结法是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应，使坯件质量增加、孔隙减小，并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺。 溶胶一凝胶法：溶胶一凝胶法是指将一种或多种固相以微小的胶体颗粒形式均匀地分散在液相介质中，形成稳定的胶体溶液，使不同的颗粒在溶胶中达到分子水平的混合，然后通过适当的加热或调整PH等方法改变胶体溶液的稳定性，使之发生胶凝作用转变成凝胶，凝胶经适当的温度煅烧，在煅烧过程中各物相相互反应生成所需制备的粉体。 反应烧结：反应烧结法是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应，使坯件质量增加、孔隙减小，并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺。 凝胶注浆：陶瓷浆料原位凝固成型是20世纪90年代迅速发展起来的新的胶态成型技术。其成型原理不同于依赖多孔模吸浆的传统注浆成型，而是通过浆料内部的化学反应形成大分子网络结构或陶瓷颗粒网络结构，从而使注模后的陶瓷浆料快速凝固为陶瓷坯体。 简述粉体液相合成过程中防止团聚的办法。 一是在体系中加人有机大分子，使其吸附在颗粒表面，形成空间阻挡层，阻止颗粒之间互相碰撞团聚。常用的有机大分子是聚丙烯酰胺、聚乙二醇等。二是用表面张力小的液体如乙醇、丙酮等有机液体做溶剂，可减轻团聚。另外，可采用冷冻干燥办法，使液相凝固成固体，通过减压，使溶剂升华排除，也可防止团聚。 机械化学法的基本原理及其特点。 机械化学法的基本原理是通过对反应体系施加机械能诱导其发生扩散及化学反应等一系列化学和物理化学过程，从而达到合成新品种粉体的目的。一般的机械粉碎中物料并不发生化学反应，只是物料的几何形态、粒度、比表面积发生变化，物质本身性质并不变化。 机械化学与常规化学比较，具有以下基本特征：机械力作用可以产生一些热能难于或无法进行的化学反应；有些物质的机械化学反应与热化学反应有不同的反应机理；与热化学相比机械化学受周围环境的影响要小得多；机械化学反应可沿常规条件下热力学不可能发生的方向进行。 陶瓷制备工艺中，部分陶瓷原料预先煅烧的主要目的是什么？ a）去除原料中易挥发的杂质、化学结合和物理吸附的水分。气体、有机物等，从而提高原料的纯度； b）使原料颗粒致密化及结晶长大，这样可以减小在以后烧结中的收缩，提高产品的合格率： C）完成同质异晶的晶型转变，形成稳定的结晶相，如γAl2O3锻烧成a－AI2O3。 预烧工艺的关键是预烧温度、预烧气氛及外加剂的选择。常用原料的预烧目的与预烧条件列于表45。
电子陶瓷工艺原理图文
电子陶瓷 第三章电子陶瓷工艺原理 1 第三章电子陶瓷工艺原理 一电子陶瓷工艺概述 二电子陶瓷原料与粉碎 三电子瓷料合成原理 四电子陶瓷成型原理 五电子陶瓷烧结原理 六电子陶瓷表面加工 2 一电子陶瓷工艺概述 1 电子陶瓷基本工艺: 通常,从性能的改进来改善陶瓷材料的功能,需要从两方面入手:①内部组成:从材料的组成上直接调节,优化其内在品质②外界条件:改变工艺条件以改善和提高陶瓷材料性能,达到获得优质电子陶瓷材料的目的。 电子陶瓷基本工艺一般包括如下过程: 原料处理和加工、电子瓷料合成、成型、烧结、表面加工等基本单元操作。 3
(a(b (c(d(e (g (f (h 一电子陶瓷工艺概述 2 电子陶瓷工业化流程: 造粒与成型 喷雾造粒干压成型 6 一电子陶瓷工艺概述
2 电子陶瓷工业化流程: 烧结与表面金属化 陶瓷烧结印刷电极 7 一电子陶瓷工艺概述 2 电子陶瓷工业化流程: 测试与包装 测试分选编带包装 8 二电子陶瓷原料与粉碎 1 电子陶瓷原料 2原料粒度与粉碎 3球磨法原理 9 二电子陶瓷原料与粉碎 1 电子陶瓷原料 原料对电子陶瓷的性能至关重要,对于电子陶瓷的粉料,必须了解下列三方面情况: ?化学成分
包括纯度、杂质的种类与含量、化学计量比 ?颗粒度 包括粉粒直径、粒度分布与颗粒外形等 ?结构 包括结晶形态、稳定度、裂纹与多孔性等 10 二电子陶瓷原料与粉碎 1 电子陶瓷原料 原料的化学成分,直接关系到电子陶瓷的各项物 理性能是否能够得到保证,而颗粒度与结构主要决定 坯体的密度及其可成型性。 粒度越细,结构越不完整,则其活性(不稳定性、可烧结性越大,越有利于烧结的进行。 电子陶瓷原料有天然原料和化工原料两类。 11 二电子陶瓷原料与粉碎 1 电子陶瓷原料 ?天然原料: 直接来源于大自然,如粘土,石英,菱镁矿,刚玉矿等。
《材料制备技术》课程教学大纲
《材料制备技术》课程教学大纲 Fabricating Technologies of Materials 课程代码： 适用专业：材料科学与工程 学时数：48 学分数：3 执笔者：编写日期：2004年3月 一、课程性质和目的 材料制备技术是高等工科院校材料科学与工程专业必修的技术基础课。 通过本课程的学习，使学生获得有关材料合成与制备方法的基本理论和基本知识，掌握现代材料常用的制备方法、技术、工艺及应用。 二、课程教学的基本要求 通过本课程的学习，学生应达到下列要求： 1．掌握各类材料合成与制备原理、常用方法、加工工艺及特点； 2．初步掌握一些新材料的制备技术； 3．初步具有对一般材料进行选定合理的制备方法、成形工艺的能力。 三、课程教学内容与学时分配 1．单晶材料的制备（6学时） (1)固相－固相平衡的晶体生长的形变再结晶理论及应变退火和工艺设 备； (2)单组分液相－固相平衡的晶体生长的理论基础、制备工艺。 2．薄膜的制备（6学时） (1)物理气相沉积——真空蒸镀； (2)溅射成膜；化学气相沉积（CVD）。 3．非晶态材料的制备（6学时） (1)非晶态材料的基本概念和基本性质； (2)非晶态材料的形成理论； (3)非晶态材料的制备原理与方法。 4．复合材料的制备（6学时）
(1)复合材料的基本概念和性能； (2)树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳/碳复合材 料的制备原理、方法、技术。 5．功能陶瓷的合成与制备（6学时） (1)功能陶瓷概论； (2)高温超导陶瓷、敏感陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、磁性陶瓷的制 备原理及方法。 6．结构陶瓷的制备（6学时） (1)结构陶瓷概论； (2)结构陶瓷的制备方法、技术、工艺； (3)高性能结构陶瓷的应用。 7．功能高分子材料制备（6学时） (1)功能高分子材料概述； (2)医用生物材料——聚乳酸、磁性高分子微球、高分子—无机夹层化 合物、极化聚合物电光材料、高分子液晶的合成。 8．实验教学（6学时）实验教学内容见材料科学与工程专业实验教学大纲。 四、本课程与其它课程的联系与分工 先修课程：《材料科学基础》、《材料学概论》、《物理化学》、金工实习。 后修课程：《金属材料学》、《粉末冶金材料》、《功能材料》、 《现代材料分析方法》。 五、建议教材与教学参考书 《材料合成与制备方法》曹茂盛、徐群等编哈尔滨工业大学出版社《材料制备新技术》吴建生、张春柏主编上海交通大学出版社
金属材料学复习思考题及答案
第一章钢的合金化原理 1．名词解释 1）合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。(常用M来表示) 2）微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B， 0.001%；V，0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 3）奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu； 4）铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V， Nb, Ti 等。5）原位析出: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr： ε-Fe x C→Fe3C→（Fe, Cr）3C→（Cr, Fe）7C3→（Cr, Fe）23C6 6）离位析出:在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使硬度和强度提高（二次硬化效应）。如 V，Nb, Ti等都属于此类型。 2．合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？ 答：铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al； 奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu； 能在α-Fe中形成无限固溶体：V、Cr； 能在γ-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni 3．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？（1）扩大γ相区：使A3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素 分为两类：a.开启γ相区：Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶. b.扩大γ相区：有C，N，Cu等。如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。 （2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。一般为铁素体形成元素 分为两类:a.封闭γ相区：使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb。 b.缩小γ相区：Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等 （3）生产中的意义：(请补充)。 4．简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响。 答：1）改变了奥氏体区的位置：（请补充） 2）改变了共晶温度：（l）扩大γ相区的元素使A1，A3下降；如：（请补充）
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我们每一天都要求逬步 材料学院研究生会 学术部 2010年11月一、材料制备加工
1、定义：材料制备技术是指材料的合成与加工，使材料经过制备过稈后获得的新材料在化学成份、元素分布或组织结构上与原材料有显著的不同。 2、作用：可以通过材料制备技术控制现有的内部纽?织，如宏观微观结构、原子排列、元素分布、能量状态等，来控制现有材料的性能，特别是新的制备技术的出现，如快速冷凝技术可极大的提高凝固速率、改善金属的纟R织；复合材料制备技术的出现还克服了材料在备自性能上的缺点实现优势互补。此外，通过一些新的制备技术还能获得一些新的组织结构，得到一些新的材料，如高速冷却下可以得到金属非晶材料；不同的制备技术控制不同的实验条件还可以得到新的相，从而改善原有材料的性能。 3、意义材料制备时新材料的获取和应用的关键，也是对材料进行加工、成形和应用的品质保证，现已成为材料研究和材料加工领域引人注目的技术热点。其地位和作用已经超出了技术经济的范畴，而与幣个人类社会有密不可分的关系。高新技术的发展，资源能源的有效利用，通信技术的进步，工业产品的质量，环境的保护都与材料的制备密切相关。先进制备与成形加T 技术的发展对于新材料的研制、丿卫川和产业化具有决定性的作川，其的岀现与应用加速了新材料的研究开发、生产应用进程、促讲如微电了和生物医用材料等新兴产业的形成。促进了现代航空航天、交通运输、能源保护等高新技术发展。现有结构材料向高性能化、复合化、结构功能一体化发展，尤其需要先进制备与成形技术的支撑，可使材料生产过程更加高效、节能、清洁。 4、应用：材料制备、合成与成形在材料科学研究屮占有核心支柱地位，主要用于纳米材料、薄膜材料、金属复合材料、高温柱状合金、单晶合金、非晶合金、亚晶合金以及磁性材料等的制备。 二、快速凝固 1、快速礙固技术：一般指以大于10'k/s级的冷却速度或以数米每秒的固液界血前进速度使液相凝固成固相的过程。 2、基本原理：根据材料设计的要求，选择适当反应剂（气相、液相或粉末固相），在 适当的温度下，通过元索Z间或元素与化合物Z间的化学反应，在金属基体内原位生成一种或N种高便度、高弹性模量的增强相，从而达到增强金属基体目的。 3、快速凝固工艺可以粗分为三类：①用高速气流打击金属液流，或在离心力的作用下，使Z 雾化变成十分细小的液滴，最示凝固成粉末。②把金属液喷到极冷板或转动的锐轮上，凝I舌I 成很薄的金属箔或丝材。③用激光或电了束熔化极薄一层金属表层，熬块金属基体起到|j 身冷却剂的作用，也能获得很高冷速。 4、获得快冷的三个途径：①在凝固前施加一个足够大的过冷，使凝固过稈放出的潜热能够消散在正在凝固的熔体屮②施加一?个很高的冷却速度，用高速排热造成很大的过冷度③在连续凝固时施加一个很高的固液界瓯前进速度。 方法有：雾化法，液态急冷法,束流表层急冷法,电流体动力法，电火花剥蚀法 5、快冷材料特点：快速凝固为亚稳创造了条件，一是成分亚稳，如过饱和固溶体，二是结构亚稳，如非晶和准晶。三是形态亚稳，如微晶，纳米晶，成分调幅带和弥散相。快冷工艺可得到如下效果①扩大业稳固溶度②发现新的亚稳相③生成微晶、纳米晶、准品和非晶。④减小偏析。 6、快冷对性能的影响：①提高强度，快冷使晶粒细化，对提高性能有益。②提高犁性③ 提高耐磨性，快速凝固后金属的硕度往往大幅度提高。④提高耐蚀性，快冷材料成分均匀, 组织细化，必然能改善耐蚀性。⑤提高磁性能⑥提高催化剂效率。 虽然快速定向凝固技术能获得小偏析共至无偏析的超细化的组织等，具有广阔的应用前景，但仍有一些问题要解决。 第一，激光超高温度梯度定向凝固技术存在的问题是：从熔池底部到顶部短距离定向凝