材料工程基础总复习

1、材料主要分为金属、陶瓷、高分子和复合材料四类。T

2、冶金和冶炼没有区别。F

3、地壳中的金属大多以氧化物的形式存在。t

4、冶金主要分为火法冶金和湿法冶金。F

5、铁是地壳中含量最高的金属。F

6、高炉炼铁主要有还原过程、造渣过程、传热及渣铁反应过程三个主要阶段。T

7、富铁矿石的含铁量在50%以上。T

8、高炉炼铁的主要燃料为焦炭。T

9、碳含量在2.11%以上为生铁。T

10、一般来讲，硫化铜矿采用火法冶炼；氧化铜矿采用湿法冶炼。F

11、单晶材料的生长也要满足形核生长理论。

12、陶器和瓷器的最大区别在于烧结温度不一样。F

13、制粉的方法主要分为物理方法、化学方法和机械制粉三大类。T

14、纳米银呈银白色、有金属光泽。F

15、进行球磨制粉时最好是符合动能准则和碰撞几率准则。T

16、进行球磨时转速越大越好。F

17、在表征粉体村料的粒径时，除球体以外的任何形状的颗粒并没有一个绝对的粒径值，描述它的大小必须要同时说明依据的规则和测量的方法。T

18、颗粒表面粗糙度越大则颗粒间摩擦力越大，从而体系流动性越小，球形颗粒的流动性最好。F

19、烧结是指在高温作用下，坯体发生一系列物理化学变化，由松散状态逐渐致密化，且机械强度大大提高的过程。T

20、烧结的驱动力一般为体系的表面能和缺陷能。T

21、材料的连接分可拆卸和永久性两种。T

22、钎焊一般采用比母材熔点低的金属材料作焊料。T

23、焊接后的工件可以进行热处理来减少由于焊接产生的应力。

24、粘接是借助于一层非金属的中间体材料(胶粘剂)产生的机械结合力、物理吸附力和化学键合力将两个物体紧密连接起来的工艺方法。 F

25、镁合金的常规热处理主要有退火、正火、淬火、回火四种。F

26、热处理是将金属材料以一定的速度加热到预定温度并保持预定的时间，再以预定的冷却速度进行冷却的综合工艺方法。T

27、常规热处理主要包含加热和冷却两个阶段。T

28、钢铁热处理过程中，其相变过程遵循铁碳相图，并在平衡态附近会出现滞后现象。T

29、加热过程氧化和脱碳对村料有害。T

30、冷却方式的不同可以得到不同组织。T

31、退火的主要目的是为了让材料硬化。F

32、球化退火一般加热到A1温度附近。T

33、正火的目的是得到珠光体。T

34、回火是针对淬火钢的一种热处理工艺。T

35、高温回火脆性一般由于回火后冷却速度过慢。T

36、时效的过程实质是固溶或淬火后溶质原子平衡化的过程。T

37、复合材料是指采用物理或化学的方法，使两种或两种以上的材料在相态与性能相互独立的形式下共存于一体之中，以达到提高材料的某些性能、或互补其缺点、或获得新的性能的目的。T 38、陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、强度高

等优点，但往往较脆，易脆裂。F

39、陶瓷材料中加入颗粒、晶须或纤维等进

行复合，可大量提高其韧性以及性能的稳定

性。T

40、外电流通过电极和溶液界面时，阳极电

位向正值方向移动，阴极电位向负值方向移

动，这种现象叫电极极化。T

1、焦碳是炼铁生产中必不可缺的吗？请说

明。

不可缺少的。作用：a)燃料。燃烧后发

热，产生冶炼所需热量。B)还原剂。焦炭中

的固定碳和它燃烧后生成的CO都是铁矿石

还原所需的还原剂。C)料柱骨架。高炉内是

充满着炉料和熔融渣、铁的一个料柱，焦炭

约占料柱体积的1/3~1/2，对料柱透气性具有

决定性的影响。

2、简要说明炼钢所用原料、各自的作用以及

炼钢过程中发生的一系列主要冶金反应。

炼钢通常需要高炉铁水，废钢，铁合金，脱

氧剂等；高炉铁水提供原材料，废钢吹氧脱

碳，出钢，利用废钢作为炉料，可采用不氧

化法或返吹发进行冶炼，不仅能够大量回收

贵重合金元素，而且也能降低成本，缩短冶

炼时间，进而提高电炉的生产率。中间合金

常作为冶炼高温合金或精密合金的炉料。生

铁在电炉炼钢中一般被用来提高炉料货钢中

的碳含量，并可解决废钢来源不足的状况。

加入冷却剂来平衡热量；为了使钢具有所

需的力学性能，物理性能和化学性能，必须

向钢液中加入合金材料以满足钢的化学成分

和质量要求。

3、为什么不能直接电解铝盐溶液来生产铝？

铝离子比氢离子活泼，电解时，氢离子先得

电子。生成氢气，得不到铝。

4、连铸、连铸连轧，钢锭的液芯轧制三者各

有何特点，试比较。

a,钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后

从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，

全部凝固后切成坯料的铸造工艺过程。B,把

液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯（称为连铸

坯），然后不经冷却，在均热炉中保温一定时

间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁

轧制工艺。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的轧制工

艺。

5、与钢、铁冶炼比较有色金属的冶炼有何特

点？请以AL、Cu为例说明。

冶炼铝可以用热还原法，但是成本太高。工

业上冶炼铝应用电解法，主要原理是霍尔-

埃鲁铝电解法：以纯净的氧化铝为原料采用电解制铝，因纯净的

氧化铝熔点高（约2045℃），很难熔化，所以工业上都用熔化的

冰晶石(Na3AlF6)作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰

晶石中，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后在电解槽中，用碳块

作阴阳两极，进行电解。铜的冶炼方法包括湿法冶炼和火法冶炼，

以火法冶炼为主。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的

原矿石，通过选矿提高到20－30％，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、

反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍(冰铜)接着送入

转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或

铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9％的电解铜。现代湿法

冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等

法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用

或就地浸出。

6、什么是合金的充型能力及流动性?二者间有何联系与区别?

充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成

型件的能力。合金的流动性是指合金本身的流动能力。液态合金充

满型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力称为充型能力。

合金的流动性是指合金本身的流动能力。合金的流动性影响合金

能力的内在因素，它主要与合金本身的性质有关。充型能力可以认

为是考虑铸型及其他工艺因素影响的液态合金的流动性。为提高

合金的充型能力应尽量选用共晶成分合金或结晶温度范围小的合

金，应尽量提高金属液的凝固质量，金属液愈纯净所含气体杂质愈

少，充型能力愈好。

7、简述铸件的收缩对铸件质量的影响及影响铸件收缩的因素。

因素:铸件结构方面的原因铸件结构方面的原因铸件结构方面的

原因铸件结构方面的原因; 熔炼方面的原因熔炼方面的原因熔炼

方面的原因熔炼方面的原因; 工艺设计的原因工艺设计的原因工

艺设计的原因工艺设计的原因; 作用：对铸件强度产生一定的影

响，降低强度，甚至导致铸件在使用过程中出现意外。

8、铸件产生翘曲变形的原因及变形规律是什么？如何来防止和

减小铸件变形。

铸件产生翘曲变形的原因是：1.铸件结构设计不合理，壁厚不均匀；

2.冷却不当，冷缩不均匀。

防止和减小铸件变形的措施有：1.改变结构，使结构尽可能对称，

壁厚尽量逐渐变化；2.改变冷却方法，尽量使各部位均匀冷却。

9、简述熔模铸造的特点及适用范围。

10、熔模铸件尺寸精度较高，表面光洁度也比较高，可以铸造各

种合金的复杂的铸件, 熔模铸造的适合各种合金，生产效率低，生

产成本高。

10、金属型铸造有何特点，为什么未能广泛取代砂型铸造？

金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。铸件的精

度和表面光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定; 铸件的工艺

收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约15～30%；不用砂或

者少用砂，一般可节约造型材料80～100%。原因：(1) 金属型制

造成本高；(2) 金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件浇不足、

开裂或铸铁件白口等缺陷;(3) 金属型铸造时，铸型的工作温度、合

金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的

涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。

11、什么是半固态合金？简述其主要制备方法和后续成形方法。

半固态成形即半固态合金成形，它是介于液态成形和固态成形之间

的一种成形方法。半固态成形是将合金融化后，待它冷却到液相线温度以下时，对合金进行搅拌，在搅拌力的作用下，合金中析出的树枝状晶被破坏，并在周围金属液的摩擦熔融作用下，晶粒和破碎的枝晶小块形成卵球状的颗粒，分布在整个液态金属中。成形方法有流变成形，触变成形，铸锻成型，复合铸造。

12、什么是流变成形？什么是触变成形？比较其不同点。

流变成形：将得到的含有一定体积比例的非枝晶固相的固液混合浆料直接进行成形的方法。触变成形：将得到的含有一定体积比例的非枝晶固相的固液混合浆料先冷却凝固成锭坯，生产时将定量的锭坯重新加热至半固态然后再成形的方法。材料和成形工艺不同。

13、什么是快速凝固？请说明快速凝固的基本条件、满足快速凝固的途径以及快速凝固的特点

将冷却速度大于102℃/s的凝固称为快速凝固。基本条件:①金属溶液必须被分散成液流或液滴，而且至少在一个方向上的尺寸极小，以便散热②必须有能带走热量的冷却介质。途径:急冷凝固技术和过冷凝固技术。特点:凝固速度大，溶质产生非平衡分配，是无溶质分配的凝固；在快速凝固条件下，固液界面的稳定性将增加，凝固形成了平面、无偏析的等轴晶；快去凝固能形成组织特殊的晶态合金；非晶组织的形成；准晶态组织的形成。

14、粉体材料的四种密度是哪四种？其中哪种密度最大，哪种密度最小？

堆积密度，表观密度，真密度；堆积密度最大，表观密度最小15、粉末在受压过程中过程中发生哪三个阶段的变化？简要说明。首先粉末颗粒发生重排，颗粒间的架桥现象被部分消除，且颗粒间的接触程度增加。第二阶段，颗粒发生弹塑性变形，塑形变形的大小取决于粉末材料的延性；第三阶段，颗粒断裂。

16、模压成形包括哪些基本工艺步骤？

1)加料2)闭模3排气4)固化5)脱模6)模具吹洗7)后处理17、烧结的原动力是什么？有哪些表现形式？

烧结原动力是烧结颈部与粉末颗粒其他部位之间存在化学位差，有三种表现形式。首先是表面张力造成的一种机械力，它垂直作用于烧结颈曲上，使烧结颈向外扩大，最终形成空隙网。第二种是过剩空位浓度梯度将引起烧结颈表面下微小区域内的空位向粉末颗粒内扩散，从而造成原子在相反方向上的迁移使得颈部得以长大。第三种是烧结颈表面与颗粒表面之间存在的蒸汽压之差，将导致物质向烧结颈迁移。

18、常见的烧结工艺有哪一些？

无压烧结，加压烧结，反应烧结，微波烧结

19、完全退火的方法及目的，得到的材料组织如何？

用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力学性能不佳的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上30～50℃，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织变细。

20、淬火是为了得到马氏体，马氏体的获得可以使钢铁材料的什么性能得到提升？淬火常用的介质有哪些？

提高淬火钢的塑性和韧性常用介质：水、油或其它无机盐、有机水溶液

21、淬火后的低温、中温及高温回火一般可以分别对什么材料进行处理？

淬火加低温回火可以处理工具、轴承，渗碳零件等；淬火加高温回火和中温回火可以对钢材进行处理。

22、材料的表面渗氮有什么好处？

经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲

劳性、耐蚀性及耐高温的特性。

23、正火和退火的区别？

退火和正火的目的都是去除材料的内应力，

降低材料的硬度。

退火，是加热后，随炉冷却，适用于高碳钢、

中碳钢。

正火，是加热后，空冷（空气中冷却），适

用于低碳钢。退火、正火，对于低碳钢效果

是一样的，为了减少成本、提高效率，采用

正火处理。

三、论述题

1、讲讲你眼中的钢铁材料在未来可能会有什

么发展？从新应用、新的加工方法、新的成

型方法等方法谈论。

一是钢铁制造流程高效、绿色、可循环。二

是钢铁材料高性能、低成本、高质量、近终

型、易加工。三是两化融合驱动钢铁制造智

能化、定制化。

2、玻璃材料在未来可能有什么的发展？从新

应用、新的加工方法、新的成型方法等方法

谈论。

一是材料：玻璃原片的生产向大片、薄片、

厚片、白片四大类发展;二是研发新技术：从

玻璃产品的表面和内在改性应用、功能等方

面着手，使玻璃更具备强度、隔热、耐火、

安全、阳光控制、隔音、自洁(环保)等优异

的功能，从而尽快加入21世纪人类对材料、

能源、信息、环保、生物等五大工程的开发，

并提供上述工程使用的玻璃材料。

3、关于复合材料，你有什么样的认识。从分

类，应用，种类，性能，加工，成型等方面。

分类：①纤维增强复合材料。②夹层复合材

料。③细粒复合材料。④混杂复合材料；种

类：纳米复合材料，功能复合材料，塑木复

合材料；应用：①航空航天领域。②汽车工

业③化工、纺织和机械制造领域。④医学领

域。性能：比重小、比强度和比模量大。有

手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型。金属

基复合材料成型方法分为固相成型法和液相

成型法。

6、关于粉末材料，你有什么样的认识。可以

从粉体材料的制备、粉体材料的表征、粉体

材料的烧结等方面进行讲述。

制备方法有物理方法、化学方法和机械制

粉；密度有堆积密度，表观密度，真实密度；

烧结方法有无压烧结，加压烧结，反应烧结，

微波烧结

7、钢铁材料热处理的“四把火”分别指退火、正火、淬火、回火。

请聊聊你对她们的认识。

退火的目的在于均匀化学成分、改善机械性能及工艺性能、消除或

减少内应力并为零件最终热处理作好组织准备。淬火能显著提高钢

的强度和硬度。回火的主要目的是减少或消除淬火应力；保证相应

的组织转变，使工件尺寸和性能稳定；提高钢的热性和塑性，正火

使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，增加材料的

硬度

8、聊聊你生活中材料表面处理的例子，请至少举三个例子并简

单说明一下。

手工处理：如刮刀，钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面

的锈迹和氧化皮，但手工处理劳动强度大，生产效率低，质量差，

清理不彻底。化学处理：主要是利用酸性或碱性溶液与工件表面

的氧化物及油污发生化学反应，使其溶解在酸性或碱性的溶液中，

以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污，再利用尼龙制成的毛刷辊

或304#不锈钢丝清扫干净，便可以达到目的。