北京科技大学材料加工技术前沿考题资料

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1、1 人类历史上的六次材料技术革命史什么 简述超材料时代的特点 人类历史上的六次材料技术革命史什么 简述超材料时代的特点 10 分 分 答 石 青 青 铁 铁 合金化 合成材料 新材料设计与制备加工时 代 超材料时代 超材料是一种通过海量设计与微结构加工的新兴材料逆向设 计典型代表隐身衣材料 左手材料 杜克大学 刘若鹏 2 简述材料加工技术的总体发展趋势以及主要发展方向 简述材料加工技术的总体发展趋势以及主要发展方向 10 分 发展趋势 分 发展趋势 过程综台 技术综合 学科综台 发展方向 发展方向 1 常规材料加工工艺的短流程化和高效化 2 发展先进的成形加工技术实 现组织与性能的精确控制 3

2、 材料设计 制备与成形加工一体化 4 开发新型制备与 成形加工技术 发展新材料和新制品 5 发展计算机数值模拟和过程仿真技术 构建完 善的材料数据库 6 材料的智能制备与成形加工技术 3 简述快速凝固的概念及用途 实现快速凝固的两种方法以及快速凝固的组织特征是什简述快速凝固的概念及用途 实现快速凝固的两种方法以及快速凝固的组织特征是什 么 么 10 分 概念 分 概念 由液相到固相的相变过程进行得非常快 从而获得普通铸件和铸锭无法获得的成分 相结构和显微结构的过程 产生急冷技术或深过冷技术获得很高的凝固前沿推进速度的凝 固过程 快速凝固的用途 快速凝固的用途 1 获得新的凝固组织 开发新材料

3、2 制备难加工材料薄带 细小 线材和块体材料 3 简化制备工序 实现近终形成形 实现方法 实现方法 1 快速冷却 通过提高铸型的导热能力 增大热流的导出速度可使凝固界面 快速推进 实现快速凝固 2 深过冷 快冷法只能在薄膜 细线及小尺寸颗粒中实现 减少凝固过程中热流导出量是大尺寸试件中实现快速凝固的唯一途径 通过抑制凝固过程 的形核 使合金溶液获得很大的过冷度 从而凝固过程释放的潜热被过冷溶体吸收 可大 大减少凝固过程要导出的热量 获得很大的凝固速度 快速凝固的组织特征快速凝固的组织特征 1 偏析形成倾向减小 2 形成非平衡相 3 细化凝固组织 4 析出相的结构发生变化 5 形成非晶态 4 简

4、述定向凝固的概念和现有工艺 简述连续定向凝固的基本原理 简述定向凝固的概念和现有工艺 简述连续定向凝固的基本原理 10 分 概念 分 概念 定向凝固是指在凝固过程中采用强制手段 在凝固金属和未凝固金属熔体中建立起 特定方向的温度梯度 从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固 最终得到具有特定取向柱 状晶或单晶的技术 定向凝固工艺 定向凝固工艺 1 发热剂法 2 功率降低法 3 高速凝固法 4 液态金属冷却法 5 流态床冷却法 6 区域熔化液态金属冷却法 7 连续定向凝固 连续定向凝固基本原理 连续定向凝固基本原理 在连续定向凝固过程中对铸型进行加热 使它的温度高于被铸 金属的凝固温度 并通过在铸型出

5、口附近的强制冷却 或同时对铸型进行分区加热与控制 在凝固金属和未凝固溶体中建立起沿拉坯方向的温度梯度 从而使熔体形核后沿着与热流 拉坯方向 相反的方向 按单一的结晶取向进行凝固 获得连续定向结晶组织 连续柱 状晶组织 甚至单晶组织 5 1 简述半固态加工的概念和特点 简述半固态加工的概念和特点 5 分 分 2 何为触变成形 何为流变 成型 何为触变成形 何为流变 成型 5 分 概念 分 概念 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的悬浮着一定球状初生固相的固液混合浆料 固相组分一般 50 即流变浆料 利用这种流变浆料直接进行成形加工的方

6、 法称为半固态金属的流变成形 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 然后重新加热至金属的半固态温度区 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 这种方法称为触变成形 优点 优点 1 黏度比液态金属高 容易控制 2 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 动化和形成新加共工工艺 3 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 短加丁凋期 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

7、成本低 4 应用范围广 5 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 6 1 连续铸轧的概念和工艺特点 列出三种目前在生产的金属材料 连续铸轧的概念和工艺特点 列出三种目前在生产的金属材料 4 分 分 2 影响铸轧过程中稳定性的主要因素有哪些 影响铸轧过程中稳定性的主要因素有哪些 4 分 分 3 保证铸轧正常进行的两 个条件是什么 保证铸轧正常进行的两 个条件是什么 2 分 分 1 连续铸轧 连续铸轧 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 结晶器为两个带水冷系统的旋转铸轧辊 熔体于很短的

8、时间内 2 3S 在其辊缝间完成凝固和热轧两个过程 铝板连续铸轧 薄板坯液芯压下 双辊 薄带钢铸轧 2 影响铸轧过程稳定性的主要因素双辊薄带钢铸轧影响因素 影响铸轧过程稳定性的主要因素双辊薄带钢铸轧影响因素 1 钢水流动 的影响 2 凝固行为的影响 3 铸轧速度的影响 4 侧封的影响 5 铸轧力 和辊缝控制问题 铸轧产品缺陷 1 条痕 2 孔洞 3 横波 4 白条 5 黑皮 6 板面不平 7 边部不齐 3 铸轧基本条件 铸轧基本条件 1 浇铸系统预热温度 2 金属液面高度 热平衡条件 1 铸轧温度 2 铸轧速度 3 冷却强度 7 实现连续挤压的必要条件是什么 连续挤压法有哪些优点和缺点 实现连

9、续挤压的必要条件是什么 连续挤压法有哪些优点和缺点 10 分 实现连续挤压满足两个基个条件 分 实现连续挤压满足两个基个条件 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 挤压简应具有无限连续工作长度 以便使用无限长的坯料 优点 优点 1 利用挤压型腔与坯料之间的摩擦 挤压变形能耗大大降低 2 可以省略常 规热挤压中坯料的加热工序 3 可以实现真正意义上的无间断连续生产 获得长度达 到数千乃至数万米的成卷制品 4 具有广泛的使用范围 5 设备紧凑 占地面积小 设备造价及基建费用较低 缺点 缺点 1 对坯料预处理要求高 2 主要适用于生产小断面型材 生产大断面

10、 型材时效率低 3 由于坯料的预处理效果 难以获得大挤压比等原因 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挤压 拉拔生产的制品好 4 对工模具材料的耐磨耐热性能要求高 5 工模具更换比常规挤压困难 6 对设备液压系统 控制系统要求高 8 双金属包覆铸造的方法有哪些 这些方法的共同关键技术是什么 双金属包覆铸造的方法有哪些 这些方法的共同关键技术是什么 10 分 分 1 水平磁场制动复合连铸法 水平磁场的作用强度 两种金属的浇铸速度 2 包覆层连续铸造法 温度的正确设定 匹配与控制 辊芯防氧化 3 电渣包覆 铸造法 4 反向凝固连铸复合法 侧封技术 凝固控制技术 母带预处理技术

11、5 复合线材铸拉法 钢丝表面预处理 铸拉工艺控制 6 双流连铸梯度复合 7 双结晶器连铸法 连铸温度 拉坯速度 8 充芯连铸法技术关键 控制各工 艺因素以获得理想的过渡层的成分 组织 性能和厚度 9 按照界面结合状态 层状复合材料可以分为哪两大类 每一类包括哪种制备方 法 按照界面结合状态 层状复合材料可以分为哪两大类 每一类包括哪种制备方 法 10 分 分 按界面结合状态 层状复合材料可以分为机械结合法机械结合法 镶套 热装和冷压入 液压扩管 冷拉拔 冶金结合法 冶金结合法 爆炸成形 扩散热处理 轧制 挤压 粉末塑性加工 摩擦焊接 复合铸造 10 说明等温成型工艺的特点和适用范围 说明等温成

12、型工艺的特点和适用范围 10 分 分 等温成形方法是通过模具和坯料在变形过程中保持同一温度来实现的 从而避免了坯料 在变形过程中温度降低和表面激冷的问题 特点 特点 1 降低材料的变形抗力 2 提高材料的塑性流动能力 3 成形件尺寸精度 高 表面质量好 组织均匀 性能优良 4 模具使用寿命长 5 材料利用率高 适用范围 适用范围 1 低塑性材料的成形 2 优质或贵重材料的成形 3 形状复杂的 高精度零件的成形 4 采用低压力成形大型结构零件 5 研究材料的塑性变形 规律 11 简述激光焊 电子束焊和搅拌摩擦焊的工艺特点 简述激光焊 电子束焊和搅拌摩擦焊的工艺特点 10 分 激光焊特点 分 激光

13、焊特点 1 能力密度高 2 焊接速度快 3 焊接金属冷速容易得到细晶组织 4 焊接热影响范围小 5 可以焊接一般焊接方法难焊接的材料 6 可以进行 小孔 焊 实现单面焊双面成形 电子束焊特点 电子束焊特点 1 穿透力强 焊缝深宽比大 2 焊接速度快 3 焊缝性能号 4 焊 接变形小 5 真空条件下焊接对焊缝有很好的保护作用 搅拌摩擦焊特点 搅拌摩擦焊特点 1 可实现板材对接 突破传统摩擦焊的局限性 2 焊接接头 缺陷少 3 焊接热影响区组织变化小 4 焊接残余应力和变形小 5 便于机械化 自动化 6 低成本 7 安全 12 简述粉末冶金的概念和特点 并举出八种粉末冶金的技术 简述粉末冶金的概念

14、和特点 并举出八种粉末冶金的技术 10 分 概念 分 概念 粉末冶金是用金属粉末或用非金属粉末 或金属粉末和非金属粉末的混合 物 作为原料 经过成形和烧结 制造金属材料 复合材料以及各种类型制品的 工艺技术 粉末冶金工艺的第一步是制取原料粉末 第二步是将原料粉末通过成 形 烧结以及烧结后处理制得成品 特点 特点 1 可以直接制备具有最终形状和尺寸的零件 是一种无切削 少切削的新工艺 有效降低生产的资源和能源消耗 2 可以实现多种类型的复合 充分发挥各组员材料各 自的特性 是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷基复合材料的工艺技术 3 可以生产 普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品 4 可以最大限度的减少合 金成分的偏聚 消除粗大 不均匀的铸造组织 5 可以制备非晶 微晶 准晶 纳米 晶和过饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料 6 可以充分利用废旧原料 是一种有效 的材料再生和综合利用新技术 八种工艺八种工艺 1 雾化制粉技术 二流雾化 离心雾化 2 机械合金化制粉技术 3 超微粉末 制粉技术 4 粉末注射成型技术 5 温压成型技术 6 热压成型技术 7 等静压成型技术 8 场活化烧结技术