中南大学材料制备技术考试

1、中南大学考试试卷20072008学年下学期 时间 110分钟材料制备技术 课程 48学时 3学分 考试形式：开卷专业年级：材料0501和0502 总分100分，占总评成绩80一、名词解释（本题20分，每小题5分）1、连续铸造 2、钎焊 3、连续铸轧 4、CVD 二、填空题（本题30分，每空1分）1、 有色金属常见的缺陷主要是( )、( )、（）、（）和（）。2、 超导材料的主要特性有（）、（）、（）和（）。3、 超塑性的形成机理主要有（）、（）和（）。4、 摩擦搅拌焊焊接接头的焊缝组织可分为（）、（）、（）和（）。5、稀有金属锻件断面开裂可能的形成原因是（）、（）和（）。6、双辊连续铸轧过程的

2、凝固行为是（）、（）、（）和（）。7、有色金属凝固的方式有( )、（）和（）。8、钛合金中相稳定元素可分为( )和（），后者又分为（）、（）和慢共析型三种。三、简答题（本题30分，每小题10分）1、简述连续铸轧与连铸连轧的区别。2、简述粉末冶金常用的制粉，成形和烧结技术与方法。3、简述热喷涂的一般原理与基本工艺流程。四、论述题（本题20分）试论述摩擦搅拌焊的优缺点及其应用领域和效果。答案：一、名词解释（本题20，每小题5分）1、连续铸造 将熔融金属连续不断地浇注到被成为结晶器的特殊容器中，凝固的铸件不断从结晶器的另一端被引出（3），从而获得任意长度的等横截面铸件的铸造方法（2）。2、钎焊钎焊是

3、利用熔点比被焊接金属熔点低的金属作钎料，将钎料与工件一起加热到钎料熔化状态，借助毛细管作用将其吸入到固态间歇内（2），使钎料与固态工件表面发生原子的相互扩散、溶解和化合而连成整体的焊接方法（3）。3、连续铸轧指直接将液态金属连续铸轧成板带坯的工艺。在这种工艺中, 液态金属在辊式结晶器之间, 即两个轧辊的辊缝间一边凝固一边被轧制。带坯的连续铸轧技术是冶金及材料领域的一项前沿技术，它将合金的熔炼铸造和轧制变形甚至热处理等工序串联为一体，将金属熔体直接“轧制”成带坯或成品带材（2）。连续铸轧是一个很复杂的过程，其铸造和轧制并非是孤立的单独行为，液体金属在两个轧辊的辊缝之间一边凝固一边被轧制，即一方面

4、连续散热与凝固，另一方面还受到轧制作用，而不是铸造过程和热轧过程的简单混合。在这里轧辊主要起冷凝液体的作用，同时又起到轻量的轧压作用（3）。4、CVD化学气相沉积是一种化学的气相生长法,它是指把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物、单质气体供给基片,借助气相的作用或在基片上发生的化学反应生成所需要的膜,它具有设备简单、绕射性好、膜组成控制性好等特点,比较适合于制备陶瓷薄膜（3）。这类方法的实质为利用各种反应,选择适当的温度、气相组成、浓度及压强等参数,可得到不同组分及性质的薄膜,理论上可任意控制薄膜的组成,能够实现以前没有的全新的结构与组成（2）。 二、填空题（本题30分，每空1分）1有色金属常

5、见的缺陷主要是(偏析)、(缩孔、缩松)、（裂纹）、（气孔）和（非金属夹杂）。2 超导材料的主要特性有（零电阻效应）、（约瑟夫森隧道效应）、（完全抗磁）和（同位素效应）。3 超塑性的形成机理主要有（微、细晶超塑性）、（相变超塑性）和（相变致塑性）。4 摩擦搅拌焊焊接接头的焊缝组织可分为（母材区）、（热影响区）、（变形热影响区）和（焊核热影响区）。5 稀有金属锻件断面开裂可能的形成原因是（锭坯未烧透，变形不均匀）、（拔方时变形速度太快，局部过烧）和（缩孔未除净）。6 双辊连续铸轧过程的凝固行为特点是（冷却速度快）、（压力下结晶）、（凝固壳双辊铸轧的凝固行为与铸辊同步运动）和（初生枝晶遭破坏，再结晶

6、晶核增加，组织均匀细小）。7 有色金属凝固的方式有(逐层凝固)、（中间凝固）和（糊状凝固）。8 钛合金中相稳定元素可分为(间隙式)和（替代式），后者又分为（同晶型）、（快共析型）和慢共析型三种。三、简答题（本题30分，每小题10分）1、简述连续铸轧与连铸连轧的区别。答：前者是指直接将液态金属连续铸轧(continuous cast rolling) 成板带坯的工艺。在这种工艺中, 液态金属在辊式结晶器之间, 即两个轧辊的辊缝间一边凝固一边被轧制, 轧辊主要是起冷凝熔体的作用, 但又起轻量的轧压作用（5）。而连铸连轧则是指熔体在结晶器中凝固成坯后, 在同一生产线上的后续轧机上轧制成半成品或成品带

7、材的工艺(5)。2、简述粉末冶金常用的制粉，成形和烧结技术与方法。答：粉末制备技术：雾化制粉（双流，真空，旋转电极，机械力雾化等）、还原法、机械合金化、气相沉积、溶胶凝胶、自蔓燃反应合成(3)；粉末成形技术:喷射沉积、注射成形、挤压成形、粉末锻造、粉末轧制、温压成形、冷热等静压及特种固结技术、爆炸成形(4)；粉末烧结技术：微波烧结、反应烧结、液相烧结、超固相线液相烧结、电火花烧结、快速原位成形(3)。3、简述热喷涂的一般原理与基本工艺流程答：热喷涂是利用热源将喷涂材料加热至熔融状态，并通过气流吹动使其雾化后高速喷射到零件表面，形成特定的涂层，以提高工件的性能的表面技术(4)。热喷涂过程中，喷涂

8、材料大致经过以下过程（以粉末热喷涂为例）：加热-加速-熔化-再加速-撞击基体-凝固-涂层(1)。基本工艺流程为：1、表面净化 ；2、表面预加工；3、表面粗化；4、预热；5、喷涂底层；6、喷涂工作层；7、喷后处理。(5)四、论述题（本题20分）试论述摩擦搅拌焊的优缺点及其应用领域和效果。答：摩擦搅拌焊的概念阐述。优点：(1) 焊接接头不易产生缺陷。焊缝是在塑性状态下受挤压完成的, 属固相焊, 避免了熔焊时熔池凝固过程产生裂缝、气孔等缺陷。这对熔池凝固裂缝敏感材料的焊接提供了新工艺, 例如焊接高强铝合金是十分有利的。(2) 焊接接头热影响区显微组织变化小。固相焊加热温度低, 热影响区金相组织变化小

9、, 如亚稳态相能保持基本不变。故有利于焊接热处理强化铝合金。(3) 焊接工件不易变形。焊件有刚性固定, 且固相焊加热温度低, 故焊件不易变形,焊接较薄铝合金结构如船舱板, 小板拼成大板的焊接极为有利, 也是熔焊方法难以做到的。(4) 能一次完成较长、较大截面、不同位置的焊接。由于不是依靠两焊件相对摩擦来进行焊接, 根本上改变了传统的摩擦焊只能焊接简单断面的局限性, 极大地提高了它的工业应用范围。（5） 操作便于机械化自动化, 必须由熟练技巧的高水平焊工进行操作。(6) 低成本不用填充材料, 也不用保护气体; 厚焊接件边缘不用坡口加工; 焊接铝材工件不用去氧化膜, 只需用溶剂擦去油污即可:对接容许留一定间隙, 不苛求装配精度; 节能, 如单程焊接12. 5 mm 厚的铝合金板时使用电量总功率为3kW; 由于焊缝不易产生缺陷, 对焊后质检无特别要求。(7) 安全(无污染, 无烟尘、无辐射) 。8）异种材料的焊接往往容易出现脆性的金属间化合物, 有发生裂纹的危险。但采用FSW新工艺进行固相焊接, 由于在两种材料结合处具有扩展不规则的交界面, 有阻止裂纹产生的作用。特别是导电材料的过渡接头, 有扩大交界面减少电阻的作用, 因此FSW 焊接导电的异种材料特别有利。(10)缺点：(1) 焊件须有刚性固定, 反面应有