作业(三)答案_12材料

1、作业（三）一、何谓合金调质钢？为什么调质钢的含碳量均为中碳？一、何谓合金调质钢？为什么调质钢的含碳量均为中碳？ 合金调质钢中常含哪合金调质钢中常含哪些合金元素？些合金元素？ 它们在调质钢中起什么作用？它们在调质钢中起什么作用？二、与灰口铸铁、可锻铸铁相比，为什么球墨铸铁的机械性能较高？二、与灰口铸铁、可锻铸铁相比，为什么球墨铸铁的机械性能较高？ 高强度球高强度球墨铸铁如何获得？墨铸铁如何获得？三、三、简要叙述铝合金的强化工艺。简要叙述铝合金的强化工艺。四、解释普通陶瓷和特种陶瓷的区别？四、解释普通陶瓷和特种陶瓷的区别？五、陶瓷材料的显微组织中通常有哪三种相？它们对材料的性能有何影响？五、陶瓷材

2、料的显微组织中通常有哪三种相？它们对材料的性能有何影响？六、陶瓷材料为何是脆性的？改善陶瓷脆性的途径有哪些？试说明机理。六、陶瓷材料为何是脆性的？改善陶瓷脆性的途径有哪些？试说明机理。七、请指出用工业氧化铝粉末生产刚玉瓷的工艺步骤，并说明每一步骤的目的。七、请指出用工业氧化铝粉末生产刚玉瓷的工艺步骤，并说明每一步骤的目的。八、何谓八、何谓“正压电效应正压电效应”？何谓？何谓“逆压电效应逆压电效应”？举例说明两种常用的压电材料？举例说明两种常用的压电材料？Assignment III Deadline: 2014-5-26一、何谓合金调质钢？一、何谓合金调质钢？(1) 为什么调质钢的含碳量均为中

3、碳？为什么调质钢的含碳量均为中碳？ (1) 合金调合金调质钢中常含哪些合金元素？质钢中常含哪些合金元素？ (1) 它们在调质钢中起什么作用？它们在调质钢中起什么作用？ (1) 通常把经调质处理后才使用的钢称为调质钢。 从碳含量上看，碳的质量分数过低，不易淬硬，回火强度不足；碳的质量分数过高， 则韧度不够。因此，调质钢的含碳量均为中碳。 合金调质钢中常含合金元素有铬、锰、镍、硅、钼、钨、钒、铝、钛等。合金调质钢的主加元素有铬、锰、镍、硅等,以增加淬透性。它们在钢中除增加淬透性外,还能强化铁素体,起固溶强化作用。辅加元素有钼、钨、钒、铝、钛等。钼、钨的主要作用是防止或减轻第二类回火脆性,并增加回火

4、稳定性;钒、钛的作用是细化晶粒;加铝能加速渗氮过程。 二、二、与灰口铸铁、可锻铸铁与灰口铸铁、可锻铸铁相比相比，为什么球墨铸铁的机械性能较高？，为什么球墨铸铁的机械性能较高？ (3)高强度球墨铸铁如何获得？高强度球墨铸铁如何获得？ (1) 灰口铸铁中石墨呈片状，片状石墨的强度、塑性、韧性几乎为零,存在石墨地方就相当于存在孔洞、微裂纹,它不仅破坏了基体的连续性,减少了基体受力有效面积,而且在石墨片尖端处形成应为集中,使材料形成脆性断裂。可锻铸铁中石墨呈团絮状。与灰口铸铁相比对金属基体的割裂作用较小,可锻铸铁具有较高的力学性能,尤其是塑性与韧性有明显的提高。球墨铸铁中石墨石墨呈球状，所以对金属基体

5、的割裂作用最小,使得基体比较连续,在拉伸时引起应力集中的现象明显下降,从而使球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性、疲劳强度不仅高于其它铸铁,而且可以与相应组织的铸钢相比。 二、与灰口铸铁、可锻铸铁相比，为什么球墨铸铁的机械性能较高？二、与灰口铸铁、可锻铸铁相比，为什么球墨铸铁的机械性能较高？ (3)高强度球墨铸铁如何获得？高强度球墨铸铁如何获得？ (1) 生产球墨铸铁必须要进行球化处理并伴随孕育处理, 通常时在铁水中加入一定量的球化剂和孕育剂。国外使用的球化剂主要是金属镁,我国普遍使用的是稀土镁球化剂。然而, 镁是强烈的反石墨化元素, 为了避免白口, 并使石墨球细小、均匀分布、光圆, 必须加入孕育剂

6、.常用的孕育剂为w=75%的硅铁和硅钙合金等。三、简要叙述铝合金的强化工艺。三、简要叙述铝合金的强化工艺。铝合金的强化工艺主要包括：固溶强化；时效强化；过剩相强化（第二相强化）；细化组织强化；冷变形强化。（1）固溶强化：元素加入纯铝中后，形成铝基固溶体，导致晶格发生畸变，增加了位错运动的阻力，由此提高铝的强度。 （1）时效强化（时效硬化、沉淀强化）是可热处理强化铝合金强化的重要手段。铝合金经固溶处理后在室温或较高的环境温度下，随着停留时间的延长其强度、硬度升高，塑性和韧性下降的现象（1）三、简要叙述铝合金的强化工艺。三、简要叙述铝合金的强化工艺。过剩相强化：当铝中加入的合金元素含量超过其极限溶

7、解度时，合金在淬火加热时便有一部分不能溶入固溶体而以第二相存在，又称为过剩相。过剩相多为硬而脆的金属间化合物，在铝合金中起阻碍位错运动的作用，使合金强度和硬度提高。 （1）细化组织强化：向合金液中加入微量元素（变质剂），以细化合金组织，提高合金强度和塑性，这种处理称为变质处理。 （1）冷变形强化：对合金进行冷变形，能增加其内部的位错密度，阻碍位错运动，提高合金强度。 （1）四、解释普通陶瓷和特种陶瓷的区别？ 原料上（1）：传统陶瓷主要指黏土制品。以天然硅酸盐矿物为原料经粉粹、成形、烧结制成的产品均属传统陶瓷。特种陶瓷是以高纯化工原料和合成矿物为原料，沿用传统陶瓷的工艺流程制备的陶瓷，是一些具有

8、各种特殊力学、物理或化学性能的陶瓷。制备工艺上（1）：特种陶瓷突破了传统陶瓷以炉窑为主要烧结设备的界限，广泛采用真空烧结、保护气氛烧结，采用热压、热等静压等手段性质上（1）：特种陶瓷有不同的特殊性质和功能。五、陶瓷材料的显微组织中通常有哪三种相？ (1)它们对材料的性能有何影响？ (3) 陶瓷材料的显微组织中通常有晶体相、玻璃相和气相。 晶体相是陶瓷材料最主要的组成相，为某些固溶体或化合物，其结构、形态、数量及分布决定了陶瓷的特性和应用。 玻璃相将分散的晶体相黏接起来， 填充晶体之间的空隙，提高材料的致密度；降低烧成温度，加快烧结过程；阻止晶体转变，抑制晶体长大并填充气孔间隙；获得一定程度的玻

9、璃特性，如透光性等。但是玻璃相对陶瓷的强度、介电性能、耐热耐火性能是不利的，不能成为陶瓷的主导组成。 除了在多孔陶瓷中外，气相的存在对陶瓷性能是不利的，它降低陶瓷的强度，是造成裂纹的根源，还会使介电损耗增大。六、陶瓷材料为何是脆性的？ (1)改善陶瓷脆性的途径有哪些？(4) 脆性的本质与陶瓷材料主要是共价键、离子键有关。一方面，陶瓷材料中位错的柏氏矢量大，位错形成能高，导致位错密度低，陶瓷中滑移系统少；另一方面，键的结合力强，位错运动的阻力高，使位错难于运动，如产生相对位移，将破坏结合键，引起破裂。 制造微晶、高密度、高纯度的陶瓷，降低陶瓷微裂纹的尺寸，使陶瓷尽量“细、密、匀、纯” 。因为断裂

10、强度与裂纹尺寸的平方根成反比，裂纹尺寸越大，断裂强度越低。 在陶瓷表面引入压应力，可提高其强度。因为脆性断裂通常是由表面拉应力引起的。可通过适当工艺在陶瓷表面造成一层残余压应力，以部分抵消外加拉应力，从而减小表面拉应力峰值。 相变增韧（ZrO2）。通过陶瓷陶瓷材料存在的相反应和同素异构转变使陶瓷韧性增加。 纤维补强。利用强度及弹性模量均较高的纤维，使之均匀分布于陶瓷基体中。当这种复合材料受到外加负荷时，可将一部分负荷传递到纤维上去，减轻陶瓷本身的负担。其次，基体中的纤维可阻止裂纹的扩展，从而改善了陶瓷材料的脆性。六、陶瓷材料为何是脆性的？ (1)改善陶瓷脆性的途径有哪些？(4)七、说明七、说明

11、Al2O3陶瓷的制备工艺及各步的目的（陶瓷的制备工艺及各步的目的（6） 预烧减少烧成收缩，保证产品性能，提高原料纯度 细磨采用钢球将原料磨洗，以利于烧结致密 酸洗盐酸与铁生成FeCl2或FeCl3而溶解，可以用水洗达到除铁的目的预烧预烧细磨细磨酸洗酸洗人工配比并人工配比并混合均匀混合均匀成形成形烧结烧结3232OAlOAl七、说明七、说明Al2O3陶瓷的制备工艺及各步的目的陶瓷的制备工艺及各步的目的人工配比（氧化铝+添加剂）一是与Al2O3 能够生成固溶体的，增加刚玉晶体缺陷，活化晶格，促进烧结；但是，因为晶格中缺陷较多，会增加电导和松弛化，降低材料的电阻率及提高了介质损耗，对陶瓷的电气性能不

12、利TiO2, Cr2O3, Fe2O3, Mn2O3等二是能生成液相的，可以大大降低烧结温度，促进烧结过程，减少气孔率，提高致密度，对陶瓷的力学、电气性能有利；但是也像不利于材料的高温强度高岭土（Al2(OH)4/Si2O5），硼镁石（2MgOB2O3H2O），SiO2, MgO, CaO, SrO, BaO, MgF2, BaF2等七、说明七、说明Al2O3陶瓷的制备工艺及各步的目的陶瓷的制备工艺及各步的目的 氧化铝与添加剂混合均匀 成形干压、挤制、注浆、热压法等等 烧结烧成制度起决定性的作用： 温度和保温时间的选择气氛对烧结有显著影响 对烧结的作用：Ar, H2, NH3, O2, N2, 空气 对晶粒长大的作用：NH3, H2, O2, N2, 空气, Ar八、什么