材料工程基础答案doc资料
材料工程基础题集(含答案)
2021/10/10
34
k1
2021/10/10
【解】平均导热系数计算
k2
耐火砖
k 1 0 .6 90 .6 8 1 4 3 0 10 2 6 00 0 1 .2 0(w1 /m.K)
红砖
k2 0 .46 0 .5 5 1 3 0 62 0 80 0 0 .6(w4 /m.K)
热流量为
20213/110/310
图2-17
8
【解】 列1—2截面上的等压面方程
p 1 1 g 1 h p 2 1 g ( h 2 h 1 h ) 2 gh
而 故
D2
4
h2
d2
4
h
p1p2 2g1D d221gh
13 69.8 0 1 0 10 0 ..0 1221 109 0.80 1 0.03=3709.6(pa)
同理 qk2 2tw2tw20.6 1 4 600 80
20.3m 737m0m
2021/10/10
36
【例2-8】热水管内径d2=150mm，外径 d1=160mm，热水平均温度为90℃，周围空 气温度为20℃，管内表面的复合换热系数 h2=1200W/m2.K，管外表面的复合换热系数 h管1=外1表5W面/m辐2射.K率，ε管=0壁.9导0。热系数k=60W/m.K，
q h c 2 t w 3 t 3 T w 3 4 T 3 4
7 . 1 8 2 3 1 0 5 . 6 0 1 8 7 2 0 8 4 7 2 0 2 4 3 7
= 890.32（w/m2）
35
计算两层材料的厚度
qk1 1tw1tw21.21 1 10 06000 10.5m 454m0m
2021/10/10
材料工程基础答案,考试必备
材料工程基础1.材料科学与材料工程研究的对象有何异同？材料科学侧重于发现和揭示组成与结构、性能、使用效能，合成与加工等四要素之间的关系，提出新概念、新理论。
而材料工程指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题，侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想并使之投入使用，两者相辅相成。
2.材料的制备技术或方法主要有哪些？金属：铸造（砂型铸造、特种铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、连续铸造、消失模铸造），塑性加工（锻造、板料冲压、轧制和挤压、拉拔），热处理，焊接（熔化焊、压力焊、钎焊）橡胶：塑炼、混炼、压延、压出、硫化五部分高分子：挤制成型、干压成型、热压铸成型、注浆成型、轧膜成型、等静压成型、热压成型和流延成型3.如何区分传统材料与先进材料？传统材料指已经成熟且已经在工业批量生产的材料，如水泥、钢铁，这些材料量大，产值高，涉及面广，是很多支柱产业的基础，先进材料是正在发展，具有优异性能和应用前景的一类材料。
二者没有明显界限，传统材料采用新技术，提高技术含量、性能，大幅度增加附加值成为先进材料；先进材料长期生产应用后成为传统材料，传统材料是发展先进材料和高技术基础，先进材料推动传统材料进一步发展。
4.纳米材料与纳米技术的异同？它们对科技发展的作用？纳米材料指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。
纳米技术：能操作细小到1-100nm物件的一类新发展的高技术。
作用：对于高端的技术，如在超导的应用方面，集成电路的发展方面纳米技术有重要作用。
5.简述芯片的主要制备工艺步骤？步骤如下：1、氧化；2、光刻；3、浸蚀；4、扩散；5、离子注入；6、互连；7、封装；8、装配。
6.简述熔体法生长单晶的特点以及主要方法？答：特点：液相是均匀的单相熔体，熔点以下不发生相变。
方法：提拉法，坩埚下降法，水平区熔法，浮区法，尖端形核法。
7.为什么纤维通常具备高强度、高模量且韧性好的特点？当纤维材料制成时，拉伸强度变大是因为物体愈小，表面和内部包含一个能导致其脆性断裂的危险裂纹的可能性越小。
工程材料习题及答案.doc
J、名词解释题间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。
再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。
淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。
枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。
时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。
同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同品格类型的现象。
临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。
热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。
二次硬化：淬火钢在|口|火时硬度提高的现象。
共晶转变：指具有一定成分的液态合金，在一定温度下，同时结晶出两种不同的固相的转变。
比重偏析：因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。
置换固溶体：溶质原了溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。
变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。
晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。
固溶强化：因溶质原了溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。
形变强化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而型性、韧性下降的现象。
残余奥氏体：指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。
调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。
淬硬性：钢淬火时的硬化能力。
过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至Ai温度之下尚未分解的奥氏体。
木质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾仙。
C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。
CCT曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。
马氏体：含碳过饱和的a固溶体。
热皇性观料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的架料。
热固性规料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的型料。
回火稳定性：钢在|门1火时抵抗硬度下降的能力。
可逆I口I火脆性：又称第二类1门1火脆性，发生的温度在400〜650°C,当重新加热脆性消失后, 应迅速冷却，不能在400〜650°C区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。
材料工程基础答案
材料工程基础答案(总7页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一、金属材料的制备1.简要说明高炉的结构及高炉内主要区域分布。
高炉本体是冶炼生铁的主体设备。
由耐火材料砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设备保护；高炉内部工作空间的形状称为高炉内型。
高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的生产能力。
根据物料存在形态的不同，可将高炉划分为五个区域：块状带、软熔带、滴落带、风口前回旋区、渣体聚集区。
2高炉炼铁的主要原料和产品分别是什么原料：铁矿石：含铁矿物+脉石=机械混合物天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等几种产品：（1）生铁-----不是纯铁！！含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素组成的合金。
w(C)在2%左右，实际上可达%%铸造生铁：即灰口生铁，碳以游离石墨形式存在，断面呈灰色炼钢生铁：即白口生铁，碳以Fe3C形式存在，断面呈银白色特种生铁：高锰、高硅生铁（2）高炉煤气：含CO、CO2、CH4、H2等（3）炉渣3高炉炼铁的主要理化过程有哪些主要的反应有哪些1）燃烧过程:C＋O2——CO2↑CO2在上升过程中：CO2＋C——CO↑2）溶剂分解:CaCO3——CaO＋CO2↑3）铁的还原:FeO＋CO——CO2＋Fe(间接还原)FeO＋C——Fe＋CO （直接还原）4）增碳：铁水在与焦碳的接触中会增碳－扩散过程，使铁水被C所饱和。
5）其他元素的还原:Mn，Si 部分被还原，被还原后进入铁水中Al不被还原，只能和熔剂形成渣6）去S: FeS＋CaO——CaS＋FeO7）P还原： Ca3(PO4)2＋5C － 3CaO＋2P＋5CO8）造渣：SiO2、Al2O3、CaO等铁水中： C饱和，溶有部分Mn，Si，S以及全部的P。
4炼钢有哪些主要方法炼钢过程的主要反应是什么主要方法：转炉炼钢：氧气转炉炼钢法电炉炼钢：电弧炉炼钢法平炉炼钢炼钢过程的主要反应：脱CSi、Mn的氧化脱P脱S脱O5说明连铸机的组成及作用。
材料工程基础第三、四章习题答案
1、何为冷变形、热变形和温变形？冷变形：温度低于回复温度，变形过程只有加工硬化无回复和再结晶。
热变形：温度在再结晶温度以上，变形产生的加工硬化被再结晶抵消，变形后具有再结晶等轴晶粒组织，而无加工硬化痕迹。
温变形：金属材料在高于回复温度但低于再结晶开始温度的温度范围内进行的塑性变形过程。
2、简述金属的可锻性及其影响因素。
可锻性：指金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。
它包括在热态或冷态下能够进行锤锻，轧制，拉伸，挤压等加工。
可锻性的好坏主要与金属材料的化学成分有关。
(1)内在因素(a)化学成分:不同化学成分的金属其可锻性不同；(b)合金组织:金属内部组织结构不同，其可锻性差别很大。
(2)外在因素(a)变形温度:系指金属从开始锻造到锻造终止的温度范围。
温度过高:过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。
温度过低：变形抗力↑－难锻，开裂(b)变形速度:变形速度即单位时间内的变形程度(c)应力状态:金属在经受不同方法进行变形时，所产生的应力大小和性质（压应力或拉应力）不同。
3、自由锻和模锻的定义及其特点是什么？自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。
1、自由锻锻件的精度不高，形状简单，其形状和尺寸一般通过操作者使用通用工具来保证，主要用于单件、小批量生产。
2、对于大型机特大型锻件的制造，自由锻仍是唯一有效的方法。
3、自由锻对锻工的技术水平要求高，劳动条件差，生产效率低。
模锻是指在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。
模锻具有如下特点：(1)生产效率高。
劳动强度低。
(2)锻件成形靠模膛控制，可锻出形状复杂、尺寸准确，更接近于成品的锻件，且锻造流线比较完整，有利于提高零件的力学性能和使用寿命。
(3)锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小，节约材料和切削加工工时。
(4)操作简便，质量易于控制，生产过程易实现机械化、自动化。
材料工程基础总复习题及部分参考答案.
一、解释名词淬透性：钢在淬火时获得马氏体的能力淬硬性：钢在正常淬火下获得的马氏体组织所能达到的最高硬度球化退火：球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺调质处理：淬火加高温回火的热处理氮化：向钢件表面渗入N原子以形成高氮硬化层的化学热处理工艺完全退火：将工件加热到Ac3+30~50℃保温后缓冷的退火工艺，主要用于亚共析钢冷处理：钢件淬火冷却到室温后，继续在0℃以下的介质中冷却的热处理工艺软氮化：低温气体氮碳共渗，以渗氮为主分级淬火：将加热的工件放入稍高于Ms的盐浴或碱浴中，保温适当时间，待内外温度均匀后再取出空冷等温淬火：将工件在稍高于Ms 的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法珠光体：过冷奥氏体在A1到550℃间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片层厚薄不同,又细分为珠光体、索氏体和托氏体炉渣碱度：炉渣中碱性氧化物的质量分数总和与酸性氧化物的质量分数总和之比，常用炉渣中的氧化钙含量与二氧化硅含量之比表示，符号R=CaO/SiO2偏析：钢锭内部出现化学成分的不均匀性称为偏析疏松：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些细小的孔洞白点：当钢中含氢量高达了3ml/100g左右时，经锻轧后在钢材内部会产生白点。
在经侵蚀后的横向低倍断口上可见到发丝状的裂纹，在纵向断口上呈现圆形或椭圆形的银白色斑点。
白点是一种不允许出现的存在的缺陷镇静钢：钢液在浇注前经过充分脱氧的钢沸腾钢：沸腾钢是脱氧不完全的钢缩孔：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些大而集中的孔洞素炼：利用机械或加热方法提高橡胶塑性、降低弹性的工艺过程滚焊：采用滚轮作电极，边焊边滚，相邻两个焊点重叠一部分，形成一条有密封性的焊缝。
氢脆：钢中只要含有0.5ml/100g的氢就可引起氢脆，使钢的塑性特别是断面收缩率明显降低，而对其他力学性能影响不大软钎焊：钎料的熔点在450 ℃以下。
材料工程基础第三、五、六章的答案
材料的性能改善
1
合金化
通过混合不同金属，改变材料的结构和性能，提高硬度和耐腐蚀性。
2
热处理
通过控制材料的加热和冷却过程，改变其组织结构和性能。
3
表面涂层
在材料表面形成保护层，提高耐磨性、耐腐蚀性和外观质量。
未来的发展方向
纳米技术
纳米技术将材料的制造和应用推向 纳米级，具有广阔的应用前景。
生物材料
生物材料在医学和生物工程领域的 应用不断拓展，具有巨大的潜力。
可持续材料
可持续材料的研发将促进环境可持 续发展和资源利用的最大化。
材料工程基础第三、五、 六章的答案
准备好探索材料工程的世界了吗？本次演示将回答材料工程基础第三、五、 六章的问题，让我们一起开始吧！
材料的特性
金属
金属是一种重要的材料，其特性包 括强度，导电性和导热性。
聚合物
聚合物是可塑性材料，具有轻质、 高强度和化学稳定性等特点。
陶瓷
陶瓷具有优异的耐热性和绝缘性能， 适用于高温和电子器件等领域。
熔点
熔点是材料从固态到液态转变的温 度，不同材料具有不同的熔点。
材料的加工
锻造
锻造是通过对金属加热和加压，改变其形状和结构。
挤压
挤压是通过将材料挤压至模具孔中，制造出所需形 状的方法。
焊接
焊接是将材料加热至熔点并使其连接在一起的方法， 常用于金属结构的制造。
Байду номын сангаас
喷涂
喷涂是将涂料喷射到材料表面形成保护层或装饰层 的方法。
1
应力分析
通过应力分析确定所需的材料特性和性能。
2
材料筛选
根据应力分析的结果，筛选满足要求的材料，考虑成本和可用性。
材料工程基础部分讲解及课后答案
x x( ) y y( )
z z( )
速度
u
dr
u(r,
)
ux
ux (x,
y,
z, )
dx d
d
或
u(x( ), y( ), z( ), )
uy
uy (x,
y,
z, )
dy d
uz
uz (x,
y, z, )
dz d
加速度
a(x,
y,
z, )
du
u
u
dx
u
dy
u
dz
d x d y d z d
)
2z(a,b, c, 2
)
x x(a,b, c, )
y y(a,b, c, ) z z(a,b, c, )
ux
(a,
b, c,
)
x(a, b,
c,
)
uy
(a,b, c,
)
y(a,b, c,
)
uz
(a,b, c,
)
z(a,b, c,
)
• 欧拉描述
位置
r r (x( ), y( ), z( ), ) 或
;
dy d
uy
3y
1
;
dz d
uz
z
1
分别积分得：
所以： x c11 2;
y c21 3
z c31
τ=0时，x=a, y=b z=c ;代入上式有：
所以： c1 a; c2 b; 质点的迹线方程为
c3 c
x a1 2 y b1 3 z c1
1 6 设流体运动的欧拉描述 为u x ky, u y kx a , uz 0, 其中k与a为常数，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工艺过程：母模—压型—融蜡—铸造蜡模—单独蜡模—组合蜡模—结壳、溶出蜡模—填砂、浇注
生产特点：可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件；铸件精度高，表面质量好；能够铸造各种合金铸件；生产批量不受限制；工序繁多，生产周期较长，铸件不能太长、太大，铸件成本比砂型铸件高。
3）铁的还原:FeO＋CO——CO2＋Fe(间接还原)
FeO＋C——Fe＋CO（直接还原）
4）增碳：铁水在与焦碳的接触中会增碳－扩散
过程，使铁水被C所饱和。
5）其他元素的还原:
Mn，Si部分被还原，被还原后进入铁水中
Al不被还原，只能和熔剂形成渣
6）去S: FeS＋CaO——CaS＋FeO
7）P还原：Ca3(PO4)2＋5C－3CaO＋2P＋5CO
工序：原浆的制备—高压溶出—压煮矿浆的稀释Байду номын сангаас赤泥洗涤及分离—晶种分解—氢氧化铝的分级—氢氧化铝的焙烧—母液蒸发和苏打苛化
7说明火法炼铜的基本原理与工艺，造锍熔炼的目的是什么？
基本原理：
工艺：造锍熔炼-吹炼-火法精炼-电解精炼
造锍熔炼的目的是使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜，部分铁以FeS形式也进入冰铜，使大部分铁氧化成FeO与脉石矿物造渣；其次使冰铜与炉渣分离。
适用范围：
6.金属型铸造有何优越性？为什么它不能完全取代砂型铸造？
金属型铸造一型多铸，生产率高，劳动条件好；铸件的组织致密、晶粒细小，机械性能高；铸件精度高、表面粗糙度值低。
炼钢生铁：即白口生铁，碳以Fe3C形式存在，断面呈银白色
特种生铁：高锰、高硅生铁
（2）高炉煤气：含CO、CO2、CH4、H2等
（3）炉渣
3高炉炼铁的主要理化过程有哪些？主要的反应有哪些？
1）燃烧过程:C＋O2——CO2↑
CO2在上升过程中：CO2＋C——CO↑
2）溶剂分解:CaCO3——CaO＋CO2↑
8）造渣：SiO2、Al2O3、CaO等
铁水中：C饱和，溶有部分Mn，Si，S以及全部的P。
4炼钢有哪些主要方法？炼钢过程的主要反应是什么？
主要方法：转炉炼钢：氧气转炉炼钢法
电炉炼钢：电弧炉炼钢法
平炉炼钢
炼钢过程的主要反应：
脱C
Si、Mn的氧化
脱P
脱S
脱O
5说明连铸机的组成及作用。
钢的连铸机由钢包，中间包，结晶器，结晶振动装置，二次冷却装和铸坏导向装置，拉坯矫直装置，切割装置、出坯装置等部分组成。
5.浇注系统一般有哪几个基本组元组成？各组元的作用是什么？
浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道，通常有浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。
（1）浇口杯（外浇口）：浇注时外浇口应保持充满状态，以便熔融金属比较平稳的流到铸型內并使熔渣上浮。（2）直浇道：利用其高度产生一定的液态静压力，使熔融金属产生充填能力。（3）横浇道：将熔融金属分配进入内浇道并起挡渣作用。（4）内浇道：控制熔融金属流入型腔的速度与方向。
一、金属材料的制备
1.简要说明高炉的结构及高炉内主要区域分布。
高炉本体是冶炼生铁的主体设备。由耐火材料砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设备保护；高炉内部工作空间的形状称为高炉内型。高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的生产能力。根据物料存在形态的不同，可将高炉划分为五个区域：块状带、软熔带、滴落带、风口前回旋区、渣体聚集区。
作用:连铸就是通过连铸机直接把钢液凝固成钢坯，从而可以逐步代替传统的锭模浇注和钢坯开坯工序，实现钢铁生产的连续化和自动化。
6简要叙述拜耳法生产氧化铝的原理和工序。
（l）用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出，即种分过程。
（2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。交替使用这两过程，就能够每处理一批矿石得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。
顺序凝固，就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，而后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。措施：在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口，同时增设冷铁等工艺措施。适用场合：结晶温度窄的合金，适用于对铸钢，白口铸铁及铝合金、铜合金铸件的补缩。
同时凝固：采取工艺措施保证铸件结构上的各部分之间没有温差或温差很小，使各部分同时凝固。措施：将内浇口开在铸件的薄壁处，以减缓其冷却速度；而在铸件的厚壁处放置冷铁，以加快其冷却速度。适用场合：（1）结晶温度宽的合金，容易产生缩松的合金，对气密性要求不高时，可采用同时凝固原则，使工艺简化。（2）壁厚均匀的铸件，倾向用同时凝固，尤其是均匀薄壁铸件，消除缩松有困难，应采用同时凝固原则。（2）从合金性质看，适合采用顺序凝固原则的铸件，当热裂、变形成为主要矛盾时，也可以采用同时凝固原则。
影响：
3.缩孔和缩松是如何形成的？采用何种措施进行防止？
液态合金在凝固过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。容积比较大且集中的孔洞称为缩孔，细小且分散的的孔洞称为缩松。
缩孔、缩松的防止措施
采用冒口、冷铁的顺序凝固（结晶温度窄的合金）
4.什么是顺序凝固和同时凝固？各需要采用什么措施来实现？它们分别适用于哪些场合？
2高炉炼铁的主要原料和产品分别是什么？
原料：铁矿石：含铁矿物+脉石=机械混合物
天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等几种
产品：（1）生铁-----不是纯铁！！
含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素组成的合金。w(C)在2%左右，实际上可达3.5%-4.5%
铸造生铁：即灰口生铁，碳以游离石墨形式存在，断面呈灰色
二、金属的液态成型
1.合金的铸造性能有哪些？
铸造性能是合金在铸造生产中所表现出来的工艺性能，是保证铸件质量的主要因素，是衡量铸造合金的主要指标。
铸造性能有充型能力与流动性、收缩性、吸气性和偏析等。
2.什么是铸造应力？铸造应力对铸件的质量有何影响？生产中常采用哪些措施来防止和减少应力对铸件的危害？
铸造应力：铸件完全凝固后便进入了固态收缩阶段，若铸件的固态收缩受到阻碍，将在铸件内部产生应力，称为铸造应力。