材料工程基础期末复习资料(材料制备加工)

FZU材料工程基础复习资料

金属

名词解释

1.炉外精炼：指对氧气转炉、电弧炉生产的钢液进行处理，使钢水稳定温度、进行成分微调（CAS）、降低其中的H、O、N和夹杂，或使夹杂物变性，提高钢质量的一种高新技术。

2.沉淀脱氧：将脱氧剂直接加入到钢液中，直接与钢液的氧化亚铁反应进行脱氧。

3.扩散脱氧是将脱氧剂加入炉渣中，使脱氧剂和炉渣中的氧化亚铁反应。

4.直接还原铁：将铁矿石在固态还原成海绵铁，即为直接还原，所得产品称为直接还原铁。

5.钢锭的液芯轧制：轧制过程在钢锭凝固尚未完全结束，芯部仍处于液态的条件下进行。

6.熔融还原：用铁矿石和普通烟煤为原料，经竖式还原炉得到海绵铁，再经熔融汽化炉得到铁水的炼铁方法。

7.连续铸造:钢水连续浇入水冷的结晶器中，并沿着结晶器周边迅速形成凝固层，用机械的方法从结晶器下方拉出，又经二次喷水冷却，在结晶器外凝固。

8熔模铸造（精密铸造）：指用易熔性材料制作模样，在模样上包覆多层耐火材料，经酸化、干燥制成壳，然后熔失模样再将空心壳高温焙烧后，浇注合金液于其中而获得铸件的方法。

9.金属型铸造：指用自由浇注的方法将熔融金属浇入由铸铁或钢制造的铸型中而获得铸件的一种铸造方法。

10.压力铸造：液态或半液态金属浇入压铸机压室，使它在高压和高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固而获得铸件的一种铸造方法。

11.实型铸造：用泡沫聚苯乙烯塑料模代替木模或金属模，在其上涂一层涂料，干燥后造型，造型后不取出模样而直接浇注金属液，在金属液作用下模样汽化消失，金属液取代了模样，冷却凝固后即可获得铸件的方法。

12.离心铸造：将金属液浇注入离心铸造机的旋转铸型中，使之在离心力的作用下充填型腔并凝固成型的方法。

13.铝的吸附精炼：指在熔体中加入吸附剂（各种气体、液体和固体精炼剂等），与熔体中的气体和固态夹杂物发生物理化学的、物理或机械的作用，达到除气、除渣的方法。

14.吸附精炼的方法：吹气精炼、氯盐精炼、熔剂精炼、熔体过滤（包括陶瓷管过滤和氧化铝球过滤，滤掉夹杂物）

（1）吹气精炼：吹气精炼是指向熔体中不断吹入气泡，在气泡上浮过程中将氧化物夹杂和氢带出液面的一种精炼方法。

15.非吸附精炼：指不用吸附剂，而通过物理的作用（如真空、超声波、比重差等），改变金属—气或金属—夹杂物系统的平衡状态，从而实现气体和固态夹杂物的分离。

真空处理：真空处理是将铝液置于真空中进行净化的方法

16.非吸附精炼的工艺有：静置处理、真空处理、超声波处理、预凝固处理。

17.变质处理：向熔融液中加入变质剂，细化组织。

18.轧制孔型：在轧辊上加工出轧槽，将两个或两个以上的轧辊轧槽对应装配起来，形成孔型。

19.孔型设计：设计孔型设计和每个孔型形状、尺寸以及孔型的配置和轧辊的导卫装置的总称。

20、粉末冶金：利用金属为原料，经过成型制胚制得所需材料的工艺。

21、自由锻造：用简单工具或锻压设备的上下砧之间直接使坯料塑性变形，获得具有一定形状尺寸、性能的方法。

22、模型锻造：采用专用模具，使金属坯料产生塑性变形，获得所需尺寸、形状和性能锻件的加工方法。

23、特种锻造：

(1)辊锻：将坯料用一对装有模具、转向相反的锻辊曳入，产生塑性变形，获得具有一定形状、

尺寸和性能锻件的工艺方法。

(2) 摆动辗压：是一种连续、局部、递增的成形方法。

(3) 冷锻:钢类件室温下的锻造。

(4)温锻:金属材料在室温以上、再结晶温度以下的锻造。

24、拉拔配模：是指根据坯料尺寸，成品形状、尺寸与质量要求，确定拉拔道次及各道次模孔形状与尺寸。

（1）拉拔加工一般需要多道次加工才能完成。三过程：确定拉力大小、拉拔配模、拉拔润滑。（2）拉拔工具：1．拉拔模 2. 芯头

25、旋压成形（冲压）：指利用辊轮、压头等工具对随旋压模转动的坯料作进给运动并施加压力，使其径向尺寸产生显著变化，形成所需形状、尺寸零件的冲压加工方法。

26、四脱二去二调整：脱碳、脱硫、脱氧、脱磷；去气、去夹杂；调成分、调温度

二、简答题

1、金属塑性加工的主要方法及其基本原理？

塑性加工定义：金属锭、粉末或各种坯料通过外力作用产生塑性变形的获得所需形状、尺寸和性能制品的加工方法。

塑性加工方法：

轧制: 指金属坯体经过转动轧辊间的缝隙，产生压缩变形，只要在长度方向产生延伸的过程。

典型产品：中厚钢轧制热带钢轧制冷带钢轧制

挤压：指对放在挤压桶内的金属坯料施加压力，使之从特定的模孔中流出，获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。

典型产品：管棒型线材等材料也可直接形成各种零件

拉拔：在外加压力的作用下，使金属通过模孔产生塑性变形，获得与模孔形状、尺寸相同的制品的加工方法。

典型产品：管棒型线材及空心异行材

锻造：指借外力锻锤、压力机等设备对坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和一定组织、性能的锻件

典型产品：吊钩叉类件

冲压成型：用模具和冲压设备使板材产生塑性变形获得形状、尺寸、性能合乎要求的冲压件的加工方法。

典型产品：板材成型

2、薄膜材料制备？

（1）PVC：物理气相沉积是利用蒸发或溅射等物理形式，把材料从靶源移走，然后通过真空或半真空空间使这些携带能量的蒸发粒子沉积到基体或零件的表面，以形成膜层。

物理气相沉积法主要有真空蒸镀、阴极溅射和离子镀。

1.真空蒸镀：在真空中使金属合金或化合物蒸发，然后凝结在基体表面的方法叫真空镀膜。

镀膜特点：1.镀膜由气相沉积，均匀性好；2.在真空条件下形成，纯净性好；3.成膜过程简单，工艺可精确控制。

2.阴极溅射：阴极溅射是利用高速正离子轰击某一靶材（阴极），使得靶材表面原子以一定

能量逸出，然后在工件表面沉积的过程。阴极溅射与真空镀膜相比有以下特点：1.薄膜结合力高；2.容易形成高熔点物质的膜；3.可以在较大面积上得到均匀的薄膜；4.容易控制膜的组成；5.可以长时间的连续运转；6.有良好的再现性；7.几乎可以制造一切物质的薄膜。3.离子镀：离子镀借助于一种惰性气体的辉光放电使欲镀金属或合金蒸发离子化，在带负电

荷的基体（工件）上形成镀膜。离子镀膜的特点：1.离子镀膜附着力强2.均匀性好；3.取材广泛且能互相搭配；4.整个工艺过程无污染。

（2）CVD：化学气相沉积是指流经衬底表面的气态物料的化学反应，生成固态物质，在衬底表面形成薄膜的方法。

化学气相沉积的基本过程包括三个步骤：即提供气相镀料；镀料向镀制的工件或基片输送；镀料沉积在基片上构成膜层

CVD薄膜生长过程：

1、反应气体向衬底表面输运扩散；

2、反应气体在衬底表面吸附；

3、衬底表面气体间的化学反应，生成固态和气态产物，固态生成物粒子经表面扩散成膜；

4、气态生成物由内向外扩散和表面解吸；

5、气态生成物向表面区外的扩散和排放。

3

、板材冲压成型性能评价指标及其含义？

1.材料的硬化指数n

：，（板材室温下的应力应变硬化曲线简化关系），n值大的板材在冲压成型中硬化程度大，反之，n值小的板材在冲压成型中硬化程度小。

2.板材的厚度方向系数r：厚度方向系数r由板材的宽度对数应变Eb和厚度对数应变Et的比值决定，即：r=Eb/Et，r值大，说明宽度方向的变形大于厚度方向，反之，宽度方向的变形小于厚度方向。

3.成型极限图：板材的成型极限是指冲压加工中所能达到的最大变形程度。应用成型极限图，可以判定形状复杂的冲压件的冲压工艺是否合理，并能提出改进工艺。

（还有有可能的简答题：凝固、锻造、表面热处理）

三、分析综合题

1、钢的热处理

金属材料的常规热处理是指在固态下加热、保温和冷却，通过改变金属材料内部的组织结构，使其获得所需性能的工艺。

根据加热和冷却方式不同，常规热处理为：正火、退火、淬火、回火四个工艺类型。

（1）加热：等温加热、连续加热；

1、加热分两种情况：

①在临界温度Ac1以下进行加热，

不会发生奥氏体化

②在临界温度Ac1和Ac3之间加热，组织结构

发生变化，最终产物是铁素体和奥氏体的混合物。

③在临界温度A

n

kε

σ=

高分子

名词解释

1.热塑性聚合物：具有受热软化、冷却硬化的性能，不起化学变化，无论加热和冷却重复进行多少次，却能保持这种性能，其分子结构为线形。

2.热固性聚合物：加热后发生化学变化，逐渐硬化成型，再受热不软化，也不能溶解，其分子结构为体型交联结构。

3.挤出成型：物料从料筒落入挤出机，经旋转螺杆剪切、塑化、匀化作用，并且在机头建立一定的压力，最终物料连续挤出口模而形成一定形状，进而冷却的加工成型方法。

4.注射成型：物料通过注射机的料筒进入加热的机筒，经旋转螺杆剪切、塑化、匀化作用，在机头形成一定压力，并积累足够多的物料，通过注射、保压、冷却的加工成型方法。

5.螺杆：指是挤压系统的重要部件，是一种表面具有螺纹的圆柱或圆锥，起输送、压缩、塑化、混合的作用。

6.背压：在注塑时，螺杆旋转把物料往前输送、压实，在螺杆后退时所受到人为设置的阻力，是塑化物料的压力的反作用力。

7.生物降解塑料：通过微生物的作用，一般在数个月内分解、消失，形成CO2和水等产物的一类塑料。

8.塑化：在一定温度、压力、剪切的作用下，形成流动性物料的过程。

9.成型周期：完成一次塑料加工过程（从物料到形成制品）所需的生产时间。

10.溢料线：注塑成型时，恰好使制品形成溢料时所对应的温度和压力的曲线。

11.热塑性弹性体：既具有普通橡胶的弹性，又能够像塑料一样进行塑化加工的一类高分子。通常是嵌段聚合物。

12.模压成型：

简答题

1.注射成型的连续步骤：加热预塑化→闭模→锁紧→注射→保压→制品冷却→脱模→顶出

在冷却过程中，物料同时进行加热预塑化，从而形成连续生产。

2.注塑件发黄的原因：①塑料受污染或干燥不够，即含有杂质②料筒温度过高，使塑料、着色剂或添加剂分解③模具排气不良④流道和浇口的尺寸不好，太窄⑤注射压力太大，注射速度太快⑥注射和保压时间太长⑦螺杆的转速太快，背压太大。

3.ABS的组分和各单元的作用？

ABS的组分：丁二烯、苯乙烯、丙烯晴

各单元作用：丁二烯提供韧性、耐寒性和抗冲击性的作用；苯乙烯赋予刚性、光泽性、导电性和易加工性的作用；丙烯晴提供耐化学性、耐热性和耐候性的作用。

补充：整体的性能：高强度和高硬度，耐油和耐蚀，“质坚、性韧、刚性大”。

综合题

1.为什么聚合物可作塑料，亦可作橡胶?

因为塑料和高分子同属聚合物，只是在室温下所处的状态不同而已，如图所示，若聚合成的聚合物在室温下处于玻璃态（T

2.塑料管、塑料棒的成产工艺流程？（待修改）

原料的配制和准备→原料的输送、干燥→剪切→塑化→匀化→连续挤出口模形成一定形状→冷却→定径→牵引→打印记→切割→卷辊→包装成品