《现代材料制备技术复习题剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代材料制备技术复习题剖析（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、n 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。主要缺点是污染环境，优点则是效率高而成本低。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。环境污染小，并且能够处理低品位的矿石。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、。n 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（选择合适的溶剂使经过处理的矿石中包含的一种或几种有价值的金属有选择性地溶解到溶液中，与其它不溶物质分离)固/液分离（过滤、洗涤及离心分离等操作，一方面使浸取液与残渣分离，另一方面将留存在残渣中的溶剂和金属离子洗涤回收）、溶液的富集（化学沉淀、离子沉淀、溶剂萃取和膜分离等方法）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等方法）n 3.电解精炼和电解提取有何
3、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。具体原理如下：采用可溶性阳极进行电解，通过选择性阳极溶解及阴极的沉淀，等到分离杂质和提纯金属的目的。例如：将火法冶金制得的铜版作为阳极，以电解产生的薄铜片作为作为阴极置于充满电解液的电解槽中，在两级间通以低电压大电流的直流电。阳极将发生电化学反应.n 4.单晶材料制备中提拉法的原理。（）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。（）籽晶预热后旋转着下降与熔体液面接触，同时旋转籽晶，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
4、慢向上提拉。（）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）。（）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。（）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）。n 5.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（）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
5、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。n 6.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。
6、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。在水平区熔中容器必须和熔体相适应。即使熔体和料舟不起反应也可能与之足够浸润，这样，生长出的晶体会吸附在料舟上，由于冷却时收缩的不同，这可能引起应变，并且常使晶体很难从料舟中取出。有时用可以变形的或软的料舟来克服这些困难。如果使料舟的左端收尖，不需要籽晶的单晶成核往往是可能发生的。n 7.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。n 8.列举几个
7、复合铸造新工艺（原理、特点） 包覆层连续铸造法（CPC）：轧辊辊芯材料1垂直地放于水冷紫铜的结晶器8中，为了减小刚进入结晶器金属的冷却强度，防止出现裂纹，在结晶器的上部设置和结晶器同轴心的石墨隔离环7。将金属液4浇注到配置在结晶器和隔离环上方的耐火材料浇口杯6和辊芯材料之间，使外层金属液和辊芯熔合，并顺序向上凝固，将凝固部分连续向下拉拔，实现连续铸造复合辊外层9。特点：工艺简单，复合性能好，生产成本低。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
8、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。充芯连铸法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。特点：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。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
9、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。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。n 9.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
10、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。 n 10.实现连续
11、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。n 11.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
12、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
13、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
14、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
15、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。n 12.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
16、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。 C热平衡条件 进入整个铸轧系统的热量要等于从铸轧系统中导出的热量。如果失去这个热平衡，连续铸轧将无法进行，或者液体金属冷凝在浇注系统中。要保持热平衡，必须选择合适的铸轧温度，铸轧速度和冷却速度。n 13.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
