2012.3.18材料制备原理-课后作业题
材料成型工艺基础习题解答

第一章金属材料与热处理1、常用的力学性能有哪些?各性能的常用指标是什么?答:刚度:弹性模量E强度:屈服强度和抗拉强度塑性:断后伸长率和断面收缩率硬度:冲击韧性:疲劳强度:2、4、金属结晶过程中采用哪些措施可以使其晶粒细化?为什么?答:过冷细化:采用提高金属的冷却速度,增大过冷度细化晶粒。
变质处理:在生产中有意向液态金属中加入多种难溶质点(变质剂),促使其非自发形核,以提高形核率,抑制晶核长大速度,从而细化晶粒。
7、9、什么是热处理?钢热处理的目的是什么?答:热处理:将金属材料或合金在固态范围内采用适当的方法进行加热、保温和冷却,以改变其组织,从而获得所需要性能的一种工艺。
热处理的目的:强化金属材料,充分发挥钢材的潜力,提高或改善工件的使用性能和加工工艺性,并且可以提高加工质量、延长工件和刀具使用寿命,节约材料,降低成本。
第二章铸造成型技术2、合金的铸造性能是指哪些性能,铸造性能不良,可能会引起哪些铸造缺陷?答:合金的铸造性能指:合金的充型能力、合金的收缩、合金的吸气性;充型能力差的合金产生浇不到、冷隔、形状不完整等缺陷,使力学性能降低,甚至报废。
合金的收缩合金的吸气性是合金在熔炼和浇注时吸入气体的能力,气体在冷凝的过程中不能逸出,冷凝则在铸件内形成气孔缺陷,气孔的存在破坏了金属的连续性,减少了承载的有效面积,并在气孔附近引起应力集中,降低了铸件的力学性能。
6、什么是铸件的冷裂纹和热裂纹?防止裂纹的主要措施有哪些?答:热裂是在凝固末期,金属处于固相线附近的高温下形成的。
在金属凝固末期,固体的骨架已经形成,但树枝状晶体间仍残留少量液体,如果金属此时收缩,就可能将液膜拉裂,形成裂纹。
冷裂是在较低温度下形成的,此时金属处于弹性状态,当铸造应力超过合金的强度极限时产生冷裂纹。
防止措施:热裂——合理调整合金成分,合理设计铸件结构,采用同时凝固原则并改善型砂的退让性。
冷裂——对钢材材料合理控制含磷量,并在浇注后不要过早落砂。
材料加工原理课后习题答案

材料加工原理课后习题答案【篇一:《材料加工成型原理》思考题参考答案】s=txt>单晶体的塑性变形:滑移和孪生;多晶体的塑性变形:晶内变形和晶界变形通过各种位错运动而实现的晶内一部分相对于另一部分的剪切运动,就是晶内变形。
剪切运动有不同的机理,其中最基本的是滑移、孪生和扭析。
其中滑移变形是主要的;而孪生变形是次要的,一般仅起调节作用。
在t》0.5t熔时,可能出现晶间变形。
这类变形不仅同位错运动有关,而且扩散机理起着很重要的作用。
扩散蠕变机理又包括扩散-位错机理、溶质原子定向溶解机理、定向空位流机理。
在金属和合金的塑性变形过程中,常常同时有几种机理起作用。
具体的塑性变形过程中各种机理的具体作用要受许多因素的影响。
例如晶体结构、化学成分、相状态、组织、温度、应变量和应变速率等因素的影响。
在冷态条件下,由于晶界强度高于晶内,多晶体的塑性变形主要是晶内变形,晶间变形只起次要作用,而且需要有其它变形机制相协调。
变形机理主要有:晶内滑移与孪生、晶界滑移和扩散蠕变。
热塑性变形时,通常的热塑性变形速度较快,而且高温下,由于晶界的强度低于晶内,使得晶界滑动易于进行,所以晶粒相互滑移和转动起着尤为重要的作用。
温度越高,原子动能和扩散能力就越大,扩散蠕变既直接为塑性变形作贡献,也对晶界滑移其调节作用。
热塑性变形的主要机理是晶内滑移。
2. 滑移和孪生塑性变形机制的主要区别滑移是指在力的作用下晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变,滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶向发生。
孪生是指晶体在切应力作用下沿着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切变。
滑移和孪生是单晶体的主要变形机制,都是通过位错运动而实现晶内的一部分相对于另一部分的剪切运动。
但是他们也明显的区别,如下:由孪生的变形过程可知,孪生所发生的切变均匀地波及整个孪生变形区,而滑移变形只集中在滑移面上,切变是不均匀的;孪生切变时原子移动的距离不是孪生方向原子间距的整数倍(而是几分之一原子间距),而滑移时原子移动的距离是滑移方向原子间距的整数倍;孪生变形后,孪晶面两边晶体位向不同,成镜像对称;而滑移时,滑移面两边晶体位向不变;由于孪生改变了晶体的取向,因此孪晶经抛光浸蚀后仍可观察到,而滑移所造成的台阶经抛光浸蚀后不会重现;孪生的临界分切应力要比滑移的临界分切应力大得多,常萌发于滑移受阻引起的局部应力集中区;孪生变形的速度极大,常引起冲击波,发出声响;滑移时全位错运动的结果,孪生是不全位错运动。
材料成型原理课后答案

材料成型原理课后答案材料成型原理是指通过不同的成型工艺,将原料加工成所需形状和尺寸的零部件或制品的原理。
在工程制造领域中,材料成型是非常重要的一环,它直接影响着制品的质量和性能。
下面就材料成型原理的相关问题进行解答。
1. 什么是材料成型原理?材料成型原理是指将原料加工成所需形状和尺寸的零部件或制品的原理。
它是通过对原料进行加工,使其发生形状、尺寸和性能的改变,从而得到符合要求的制品。
材料成型原理是工程制造中的重要环节,它直接关系到制品的质量和性能。
2. 材料成型的基本过程是什么?材料成型的基本过程包括原料的预处理、成型工艺和制品的后处理。
首先,原料需要进行预处理,包括清洁、除杂、干燥等工序,以保证原料的质量和加工的顺利进行。
然后,根据制品的要求,选择合适的成型工艺,如锻造、压铸、注塑等,对原料进行加工成型。
最后,对成型后的制品进行后处理,包括去除余渣、表面处理、热处理等工序,以提高制品的质量和性能。
3. 材料成型原理的影响因素有哪些?材料成型原理的影响因素包括原料的性能、成型工艺、成型设备和操作技术等。
首先,原料的性能直接影响着成型的难易程度和制品的质量。
其次,成型工艺的选择和设计对成型效果起着决定性的作用。
成型设备的性能和精度也会影响成型的质量和效率。
操作技术则是保证成型过程顺利进行的重要因素。
4. 材料成型原理的发展趋势是什么?随着科学技术的不断发展,材料成型原理也在不断创新和完善。
未来,材料成型将更加注重节能环保、智能化和数字化。
新材料、新工艺、新设备的不断涌现,将推动材料成型原理朝着高效、精密、绿色的方向发展。
同时,数字化技术的应用将使成型过程更加智能化和可控化,提高生产效率和产品质量。
5. 如何提高材料成型的质量和效率?要提高材料成型的质量和效率,首先需要加强对原料的质量控制,保证原料的质量稳定。
其次,要优化成型工艺和设备,提高成型的精度和效率。
同时,加强操作技术的培训和管理,确保成型过程的稳定和可控。
二级建造师市政案例题大汇编109题,不断更新2012.3.18-靳俊奇

精选案例分析在解答案例时,通过认真审题和思考,能够从题面叙述中出现的不全面、不正确、颠倒及错误的施工方法和管理作法中准确地寻找出所涉及的知识点,并在此基础上进行准确的分析和判断,以便正确回答所提问题。
精选出的案例,通过分析,提供解题思路,从而进行案例的综合分析。
下面根据案例题及分析的内容分项予以说明。
案例文字叙述的构成工程案例是将施工项目曾经发生过的,在技术操作及项目管理方面出现有关违背规范、规程、标准的实际事例,编排为一个有关联性的案例故事。
应从案例提问的角度,结合背景资料提示的相关内容进行思考分析。
案例由背景资料和所提问题组成。
背景资料一般包括综合介绍和事实描述两个部分。
1.综合介绍:作为背景资料的“前言概括”部分的描述,首先交代时间、地点、工程规模,描述“谁做,做了什么,怎么做的”等相关内容。
其中包括:时间:开竣工日期、施工周期、施工时间在冬期、雨期、夜间等;地点:市区、城市环路以内、城乡结合部、交叉路口、占用机动车道、靠近河边或邻近建筑物等;工程规模:路宽、路长、桥梁跨度、管径、管线长度、接口形式、结构物尺寸、中标价格等;工作程序及内容:例如,题目中经常出现施工组织设计、施工方案、工程交底、隐检验收、工程索赔、设计变更洽商、特殊过程、竣工资料编制整理、总包与分包在各方面的相互责任关系等工作程序和管理作法等相关内容。
2.事实描述:一般分小段落用文字叙述故事情节;或用发生如下事件,顺序排列1、2、3等工程情节等内容;分段文字描述:一般为一个层面的工程技术或管理知识或相关技术规范;发生事实描述:如拟采取的措施一、二、三或已发生的有缺陷的事件等。
一、所提问题注意所提问题是从哪个角度提出的,与背景资料叙述提示的内容是否关联,要判断技术操作的专业层次,注意区分是技术操作还是项目管理问题。
看清背景资料已交代的工程概况、施工作法、管理信息可能涉及哪些知识点,以便于正确理解所提的问题。
二、题面叙述内容案例情节一般以单项工程技术操作为主线,增加若干管理工作而展开,结合问题看清楚叙述内容的层次、施工程序、施工步骤、工艺安排、施工手续、总分包关系是否合理、合法,特别注意叙述内容的关联性、逻辑性和与知识点的关系。
材料成型原理课后答案第三章答案

第三章 金属凝固热力学与动力学1. 试述等压时物质自由能G 随温度上升而下降以及液相自由能G L 随温度上升而下降的斜率大于固相G S的斜率的理由。
并结合图3-1及式(3-6)说明过冷度ΔT 是影响凝固相变驱动力ΔG 的决定因素。
答:(1)等压时物质自由能G 随温度上升而下降的理由如下:由麦克斯韦尔关系式:VdPSdT dG +-= (1)并根据数学上的全微分关系:dy yF dx x F y x dF xy ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=),( 得:dPP G dT T G dG TP ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=(2)比较(1)式和(2)式得:V P G S T G TP=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂, 等压时dP =0 ,此时dT T G SdT dG P⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=-= (3) 由于熵恒为正值,故物质自由能G 随温度上升而下降。
(2)液相自由能G L 随温度上升而下降的斜率大于固相G S 的斜率的理由如下: 因为液态熵大于固态熵,即: S L > S S所以:>即液相自由能G L随温度上升而下降的斜率大于固相G S 的斜率 。
(3)过冷度ΔT是影响凝固相变驱动力ΔG 的决定因素的理由如下:右图即为图3-1其中:V G ∆表示液-固体积自由能之差T m 表示液-固平衡凝固点从图中可以看出:T > T m 时,ΔG=Gs -G L ﹥0,此时 固相→液相 T = T m 时,ΔG=Gs -G L =0,此时 液固平衡 T < T m 时,ΔG=Gs -G L <0,此时 液相→固相 所以ΔG 即为相变驱动力。
再结合(3-6)式来看, mm V T TH G ∆⋅∆-=∆(其中:ΔH m —熔化潜热, ΔT)(T T m -=—过冷度)由于对某一特定金属或合金而言,T m 及ΔH m 均为定值, 所以过冷度ΔT 是影响凝固相变驱动力ΔG 的决定因素 。
2. 怎样理解溶质平衡分配系数K 0的物理意义及热力学意义? 答:(1)K 0的物理意义如下:溶质平衡分配系数K 0定义为:特定温度T *下固相合金成分浓度C *S 与液相合金成分浓度C *L 达到平衡时的比值:K 0 =**LSC C K 0<1时,固相线、液相线构成的张角朝下,K 0越小,固相线、液相线张开程度越大,开始结晶时与终了结晶时的固相成分差别越大,最终凝固组织的成分偏析越严重。
(最新整理)材料成型基本原理第十八章答案

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第十九章思考与练习1.主应力法的基本原理和求解要点是什么?答:主应力法(又成初等解析法)从塑性变形体的应力边界条件出发,建立简化的平衡方程和屈服条件,并联立求解,得出边界上的正应力和变形的力能参数,但不考虑变形体内的应变状态。
其基本要点如下:⑴把变形体的应力和应变状态简化成平面问题(包括平面应变状态和平面应力状态)或轴对称问题,以便利用比较简单的塑性条件,即13s σσβσ-=。
对于形状复杂的变形体,可以把它划分为若干形状简单的变形单元,并近似地认为这些单元的应力应变状态属于平面问题或轴对称问题。
⑵根据金属流动的方向,沿变形体整个(或部分)截面(一般为纵截面)切取包含接触面在内的基元体,且设作用于该基元体上的正应力都是均布的主应力,这样,在研究基元体的力的平衡条件时,获得简化的常微分方程以代替精确的偏微分方程。
接触面上的摩擦力可用库仑摩擦条件或常摩擦条件等表示。
⑶在对基元体列塑性条件时,假定接触面上的正应力为主应力,即忽略摩擦力对塑性条件的影响,从而使塑性条件大大简化。
即有x y Y x y σσβσσ-=(当>)⑷将经过简化的平衡微分方程和塑性条件联立求解,并利用边界条件确定积分常数,求得接触面上的应力分布,进而求得变形力。
由于经过简化的平衡方程和屈服方程实质上都是以主应力表示的,故而得名“主应力法”。
2.一20钢圆柱毛坯,原始尺寸为mm 50mm 50⨯φ,在室温下镦粗至高度h =25mm ,设接触表面摩擦切应力Y 2.0=τ。
材料成型基本原理课后答案

1 表面张力—表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的张力。
表面张力是由于物体在表面上的质点受力不均匀所致。
2 粘度-表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的张力。
或作用于液体表面的应力τ大小与垂直于该平面方向上的速度梯度dvx/dvy的比例系数。
3 表面自由能(表面能)-为产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。
4 液态金属的充型能力-液态金属充满铸型型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力,即液态金属充填铸型的能力。
5 液态金属的流动性-是液态金属的工艺性能之一,与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。
6 铸型的蓄热系数-表示铸型从液态金属吸取并储存在本身中热量的能力。
7 不稳定温度场-温度场不仅在空间上变化,并且也随时间变化的温度场稳定温度场-不随时间而变的温度场(即温度只是坐标的函数):8 温度梯度—是指温度随距离的变化率。
或沿等温面或等温线某法线方向的温度变化率。
9 溶质平衡分配系数K0—特定温度T*下固相合金成分浓度CS*与液相合金成分CL*达到平衡时的比值。
10 均质形核和异质形核-均质形核(Homogeneous nucleation) :形核前液相金属或合金中无外来固相质点而从液相自身发生形核的过程,亦称“自发形核” 。
非均质形核(Hetergeneous nucleation) :依靠外来质点或型壁界面提供的衬底进行生核过程,亦称“异质形核”。
11、粗糙界面和光滑界面-从原子尺度上来看,固-液界面固相一侧的点阵位置只有50%左右被固相原子所占据,从而形成一个坑坑洼洼凹凸不平的界面层。
粗糙界面在有些文献中也称为“非小晶面”。
光滑界面—从原子尺度上来看,固-液界面固相一侧的点阵位置几乎全部为固相原子占满,只留下少数空位或台阶,从而形成整体上平整光滑的界面结构。
也称为“小晶面”或“小平面”。
12 “成分过冷”与“热过冷”-液态合金在凝固过程中溶质再分配引起固-液界面前沿的溶质富集,导致界面前沿熔体液相线的改变而可能产生所谓的“成分过冷”。
材料成型原理第五章答案

第五章1.铸件典型宏观凝固组织是由哪几部分构成的,它们的形成机理如何?答:铸件的宏观组织通常由激冷晶区、柱状晶区和内部等轴晶区所组成。
表面激冷区的形成:当液态金属浇入温度较低的铸型中时,型壁附近熔体由于受到强烈的激冷作用,产生很大的过冷度而大量非均质生核。
这些晶核在过冷熔体中也以枝晶方式生长,由于其结晶潜热既可从型壁导出,也可向过冷熔体中散失,从而形成了无方向性的表面细等轴晶组织。
柱状晶区的形成:在结晶过程中由于模壁温度的升高,在结晶前沿形成适当的过冷度,使表面细晶粒区继续长大(也可能直接从型壁处长出),又由于固-液界面处单向的散热条件(垂直于界面方向),处在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的单向热流的作用下,以表面细等轴晶凝固层某些晶粒为基底,呈枝晶状单向延伸生长,那些主干取向与热流方向相平行的枝晶优先向内伸展并抑制相邻枝晶的生长,在淘汰取向不利的晶体过程中,发展成柱状晶组织。
内部等轴晶的形成:内部等轴晶区的形成是由于熔体内部晶核自由生长的结果。
随着柱状晶的发展,熔体温度降到足够低,再加之金属中杂质等因素的作用,满足了形核时的过冷度要求,于是在整个液体中开始形核。
同时由于散热失去了方向性,晶体在各个方向上的长大速度是相等的,因此长成了等轴晶。
2.试分析溶质再分配对游离晶粒的形成及晶粒细化的影响。
答:对于纯金属在冷却结晶时候没有溶质再分配,所以在其沿型壁方向晶体迅速长大,晶体与晶体之间很快能够连接起来形成凝固壳。
当形成一个整体的凝固壳时,结晶体再从型壁处游离出来就很困难了。
但是如果向金属中添加溶质,则在晶体与型壁的交汇处将会形成溶质偏析,溶质的偏析容易使晶体在与型壁的交会处产生“脖颈”,具有“脖颈”的晶体不易于沿型壁方向与其相邻晶体连接形成凝固壳, 另一方面,在浇注过程和凝固初期存在的对流容易冲断“脖颈”,使晶体脱落并游离出去,形成游离晶。
一些游离晶被保留下来并发生晶体增殖,成为等轴晶的核心,形成等轴晶,从而起到细化晶粒的作用。
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第1章习题与思考题1.1溶胶-凝胶合成1、名词解释:(1)溶胶;(2)凝胶参考答案(列出了主要内容,根据具体情况自己总结,下同!):1、溶胶:是具有液体特征的胶体体系,是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中,不停地进行布朗运动的体系。
分散粒子是固体或者大分子颗粒,分散粒子的尺寸在1~100nm之间,这些固体颗粒一般由103~109个原子组成。
凝胶(Gel):凝胶是具有固体特征的胶体体系,被分散的物质形成连续的网络骨架,骨架孔隙中充满液体或气体,凝胶中分散相含量很低,一般在1%~3%之间。
2、说明溶胶-凝胶法的原理及基本步骤。
答:溶胶-凝胶法是一种新兴起的制备陶瓷、玻璃等无机材料的湿化学方法。
其基本原理是:易于水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶剂中与水发生反应,经过水解与缩聚过程逐渐凝胶化,再经干燥烧结等后处理得到所需材料,基本反应有水解反应和聚合反应。
这种方法可在低温下制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性高的单多组分混合物(分子级混合),并可制备传统方法不能或难以制备的产物,特别适用于制备非晶态材料。
溶胶-凝胶法制备过程中以金属有机化合物(主要是金属醇盐)和部分无机盐为前驱体,首先将前驱体溶于溶剂(水或有机溶剂)形成均匀的溶液,接着溶质在溶液中发生水解(或醇解),水解产物缩合聚集成粒径为1nm左右的溶胶粒子(sol),溶胶粒子进一步聚集生长形成凝胶(gel)。
有人也将溶胶-凝胶法称为SSG法,即溶液-溶胶-凝胶法。
3、简述溶胶-凝胶制备陶瓷粉体材料的优点。
答:①制备工艺简单、无需昂贵的设备;②对多元组分体系,溶胶-凝胶法可大大增加其化学均匀性;③反应过程易控制,可以调控凝胶的微观结构;④材料可掺杂的范围较宽(包括掺杂量及种类),化学计量准确,易于改性;⑤产物纯度高,烧结温度低1.2水热与溶剂热合成1、名词解释:(1)水热法;(2)溶剂热法。
水热法:是指在特制的密闭反应器(高压釜)中,采用水溶液作为反应体系,通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压),创造一个相对高温、高压的反应环境,使得通常难溶或不溶的物质溶解,并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。
溶剂热法:将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒(例如:有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等),采用类似于水热法的原理,以制备在水溶液中无法长成,易氧化、易水解或对水敏感的材料。
2、简述水热与溶剂热合成存在的问题?答:(1)水热条件下的晶体生长或材料合成需要能够在高压下容纳高腐蚀性溶剂的反应器,需要能被规范操作以及在极端温度压强条件下可靠的设备。
由于反应条件的特殊性,致使水热反应相比较其他反应体系而言具有如下缺点:a 无法观察晶体生长和材料合成的过程,不直观。
b 设备要求高耐高温高压的钢材,耐腐蚀的内衬、技术难度大温压控制严格、成本高。
c 安全性差,加热时密闭反应釜中流体体积膨胀,能够产生极大的压强,存在极大的安全隐患。
(2) 水热反应的反应机理还有待分析。
目前,晶体生长机理的理论体系在某些晶体生长实践中得到了应用,起到了一定的指导作用。
但是,迄今为止,几乎所有的理论或模型都没有完整给出晶体结构、缺陷、生长形态与生长条件四者之间的关系,因此与制备晶体技术研究有较大的距离,在实际应用中存在很大的局限性。
3、请画出水热与溶剂热合成的一般工艺流程图?答:1.3 化学气相沉积法1、名词解释:(1)化学气相沉积;(2)APCVD;(3)LPCVD。
化学气相沉积: 化学气相沉积乃是通过化学反应的方式,利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源,在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。
简单来说就是:两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应,形成一种新的材料,沉积到基片表面上。
APCVD:所谓的APCVD,顾名思义,就是在压力接近常压下进行CVD反应的一种沉积方式。
LPCVD:低压CVD的设计就是将反应气体在反应器内进行沉积反应时的操作能力,降低到大约100Torr(1Torr=133.332Pa)一下的一种CVD反应。
利用在低压下进行反应的特点,以LPCVD法来沉积的薄膜,将具备较佳的阶梯覆盖能力。
1.4 自蔓延高温合成1、名词解释:自蔓延高温合成。
自蔓延高温合成(self-propagation high-temperature synthesis,简称SHS),又称为燃烧合成(combustion synthesis)技术,是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导做用来合成材料的一种技术,当反应物一旦被引燃,便会自动向尚未反应的区域传播,直至反应完全,是制备无机化合物高温材料的一种新方法。
2、同其它常规工艺方法相比,SHS技术具有的优点是什么?答:SHS技术同其它常规工艺方法相比,具有以下九个方面的优点:(1)节省时间,能源利用充分;(2)设备、工艺简单;(3)产品纯度高(因为SHS能产生高温,某些不纯物质蒸发掉了),反应转化率接近100%;(4)不仅能生产粉末,如果同时施加压力,还可以得到高密度的燃烧产品;(5)产量高(因为反应速度快);(6)扩大生产规模简单,从实验室走向工业生产所需的时间短,而且大规模生产的产品质量优于实验室生产的产品;(7)能够生产新产品,例如立方氮化钽;(8)在燃烧过程中,材料经历了很大的温度变化,非常高的加热和冷却速率,使生成物中缺陷和非平衡相比较集中,因此某此产物比用传统方法制造的产物史具有活性,更容易烧结;(9)可以制造某些非化学计量比的产品、中间产物以及亚稳定相等。
1.5 等离子体合成1、名词解释:(1)等离子体;(2)放电等离子体烧结;(3)物质的四态。
等离子体:等离子体就是指电离程度较高、电离电荷相反、数量相等的气体,放电等离子体烧结:也称等离子活化烧结,是指利用脉冲电流产生的脉冲能,放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场实现致密化的快速烧结技术物质的四态:是宇宙中物质存在的四种状态,包括固、液、气、等离子体四种状态。
第2章特种陶瓷制备原理作业题1、结合本课程学习情况,请谈谈目前国内特种陶瓷的发展现状以及今后的发展趋势。
答案要点:1)谈发展现状。
我国的特种陶瓷是五六十年代为支撑我国“两弹一星”的研制而发展起来的。
通过国家从“六五”到“十一五”的科技攻关,以及“863”计划、“973”计划的重点支持,特种陶瓷从研究开发到应用和产业化都取得了很大的进展。
经过几十年的发展,陶瓷基片、陶瓷电容器、陶瓷滤波器、压电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、绝缘陶瓷、泡沫陶瓷等等,都已实现了产业化。
目前特种陶瓷已形成了一个具有相当规模的新材料产业。
据国家统计局数据显示,截止2006年,我国共有规模以上特种陶瓷制造企业397家,实现工业总产值185亿元,其中从事功能陶瓷的单位占70%,从事结构陶瓷的单位占30%,主要分布在山东、江苏、湖南、江西、辽宁、福建、上海、广东等省市。
有关数据统计,2010年我国特种陶瓷产值达到400多亿元,市场需求巨大。
2)特种陶瓷产品的发展趋势。
在未来十年内,特种陶瓷的发展状况将仍以功能陶瓷为主轴,同时带动结构陶瓷的发展。
随着能源开发、空间技术、电子技术、激光技术、光电子技术、红外技术、传感技术等新技术的发展,对材料的结构和功能特性将提出越来越高要求,开发和有效利用高性能、多功能材料引人瞩目。
陶瓷材料具有从脆性到超塑性、从绝缘到超导、从隔热到导热、从柔软到超硬以及耐高温、耐腐蚀、质量轻等特点,其性能变化范围之大、材料组成之多是金属材料和有机高分子材料无法相比,因而成为新材料的发展重心。
如今,在新材料世界里,陶瓷材料与金属材料、有机高分子材料形成三足鼎立之势,同时它们又互相复合,取长补短,成为推动科学技术发展和人类社会进步的物质基础。
特种陶瓷虽然发展很快,但在相关技术上还有待完善和提升。
为了更好地推动特种陶瓷的研发和应用,实现商品化生产,今后的研究与开发重点主要是:(1)高纯超细粉末原料的产业化制备技术和产品的系列化、标准化。
(2)高性能陶瓷的特殊成型、烧结、精密加工技术研究。
(3)特种陶瓷基础技术的研究,包括材料设计、模拟仿真、烧结机理、检测技术等。
(4)特种陶瓷的薄膜化或非晶化技术研究。
(5)新型功能陶瓷包括敏感陶瓷、叠层陶瓷、生物陶瓷与超导陶瓷的研究。
(6)陶瓷的纤维化技术以及纤维增强陶瓷基复合材料的制备技术和连续化工艺装备研究。
(7)高性能工程陶瓷:包括陶瓷发动机、燃气轮机、高温密封阀、轴承、泵、风机、炼钢轧辊、喷管等的研制。
(8)多孔陶瓷特别是用于熔融金属过滤和高温粉尘、废气处理的泡沫陶瓷研制。
(9)陶瓷与陶瓷或陶瓷纤维与其它材料的复合技术研究。
2、何谓粉体的粒度和粒度分布?答:粒度是颗粒在空间范围所占大小的线性尺寸,这是所有颗粒的平均大小。
粒度分布是指各种不同大小颗粒所占的百分比。
分为频率分布和累积分布。
频率分布表示与各个粒径相对应的粒子占全部颗粒的百分含量;累积分布表示小于或大于某一粒径的粒子占全部颗粒的百分含量。
3、粉体的各种制备方法中,试比较机械粉碎法、固相法、液相法、气相法的优缺点。
答:机械粉碎法:优点是操作简单,直接由粗颗粒来获得细粉。
缺点是所得粉体纯度小,均匀性不好,不易获得粒径在1um以下的微细颗粒。
后三种方法与机械粉碎法相比,优点是纯度、粒度可控,均匀性好,颗粒微细,并且可以实现颗粒在分子级水平上的复合、均化。
固相法:通常需要较复杂的设备,且不易控制粉体颗粒,合成过程中反应较复杂。
液相法:易控制组成,能合成复合氧化物粉;添加微量成分很方便,可获得良好的混合均匀性等。
但是必须严格控制操作条件,才能使生成的粉末保持溶液所具有的、在离子水平上的化学均匀性。
气相法:1)金属化合物原料具有挥发性,容易精制(提纯),而且生成粉料不需要进行粉碎,另外,生成物的纯度高;2)生成颗粒的分散性良好;3)只要控制反应条件,易得到颗粒直径分布范围较窄的微细粉末;4)容易控制气氛。
4、什么是一次颗粒?二次颗粒?颗粒团聚原因有哪几种?答:一次颗粒——是指粉体颗粒中没有堆积、絮联等结构的最小单元。
二次颗粒——是指发生了一定程度团聚的颗粒。
粉体颗粒发生团聚的原因主要有以下五种:1)分子间的范德华引力;2)颗粒间的静电引力;3)吸附水分的毛细管力;4)颗粒间的磁引力;5)颗粒表面不平滑引起的机械纠缠力。
5、陶瓷的成形方法有哪些?试分别叙述其优缺点?答:1)注浆成型。
适应于制造大型的、形状复杂的、薄壁的产品。
此法设备简单,对大小和形状复杂的制品都适用,但劳动强度大,占地面积大,生产周期长,不利于机械化和自动化操作,制品质量差,产量低。
2)热压铸成型。
它是利用石蜡的热流性特点,与坯料配合,使用金属模具在压力下进行成型的,冷凝后坯体能保持其形状。