材料制备新技术考试复习重点

⑴实现快速凝固的途径有哪些？

答：动力学急冷法，热力学深过冷法，快速定向凝固法。

⑵简述金属粉末的快速凝固方法及工艺特点？

答：方法：利用雾化制粉方法实现金属粉体的快速凝固，工艺特点：①水雾化法：水雾化法粉末的形状不太规则②气雾化法：粉末细小，均匀，形状相对规整，近视球形，粉末收得率高③喷雾沉积法：除具有快速凝固的一般特征外，还具有把雾化制粉过程和金属成形结合起来，简化生产工艺，降低生产成本，解决了RS∕PM法中粉末表面氧化的问题，消除了原始颗粒界面对合金能的不利影响。

⑶用单辊法制备金属带材的快速凝固工艺特点是什么？

答：①单辊需要以2000~10000r∕min的高速度旋转，同时要保证单辊的转速均匀性很高，径向跳动非常小，以控制薄膜的均匀性②为了防止合金溶液的氧化，整个快速凝固过程要在真空或保护性气氛吓死进行③为了获得较宽并且均匀的非晶合金带材，液流必须在单上均匀成膜，液流出口的设计及流速的控制精度要求很高。

⑷常用金属线材的快速凝固方法有哪些？他们的工艺特点是什么？

答：玻璃包覆熔融纺线法：容易成型连续等径，表面质量改的线材。合金溶液注入快冷法：装置简单。旋转水纺线法：原理和装置简单，操作方便，可实现连续生产。传送带法：综合了合金注入液体冷却法和旋转液体法，可实现连续生产。

⑸喷射成型的基本原理是什么？其基本特点是什么？

基本原理：在高速惰性气体（氩气和氦气）的作用下，将熔融的金属盒合金液流雾化成弥散的液态颗粒，并将其喷射到水冷的金属沉积器上，迅速形成高度致密的预成形毛坯。

特点：高度致密，低含氧量，快速凝固的显微组织特征，合金性能搞，工艺流程短，高沉积效率，灵活的柔性制造系统，近终形成形，可制备高性能金属基复合材料。

⑹气体雾化法是利用气体的冲击力作用于熔融液流，使气体的动能转化为熔体的表面，从而形成细小的液滴并凝固成粉末颗粒。

⑻

⑺喷射成形又称喷射雾化沉积或喷射铸造等是用快速凝固方法制备大块，致密材料的高新技术，它把液态金属的雾化（快速凝固）和雾化熔滴的沉积（熔滴动态致密化）自然结合起来。

⑺喷射成型的四个阶段：雾化阶段，喷射阶段，沉积阶段，沉积提凝固阶段。

⑻雾化喷射成形工艺一般采用惰性气体。

⑼喷射成形装置的技术关键主要包括装置总体布局，雾化喷嘴，沉积器结构，和运动方式。⑽装置结构布局：倾斜布局，垂直布局，水平布局。

⑾喷射成形关键装置时什么？雾化喷嘴系统

⑿喷射成形装置应包括：含熔炼部分，金属导流系统，雾化喷嘴，雾化气体控制系统，沉积器及其传动系统，收粉及排气系统。

共喷射成形的技术特点和工艺？

答：技术特点：共喷射沉积技术是在基体材料合金液喷射沉积工艺的基础上，将增强颗粒加入到雾化的合金液流中，使两者同时沉积，获得复合材料的技术。

工艺：在合金液雾化喷嘴附近将增强颗粒引入合金雾化中并沉积成锭。未被沉积的雾化合金液在飞行中凝固，并与偏离沉积方向的增强颗粒一起被循环气流带人收集室获得混合的粉末回收料。

⒀机械合金化的定义和球磨机理是什么？

答：①是指金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈冲击，碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊，断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金粉末的一种粉末制备技术。②金属粉末在长时间的球磨过程中，颗粒的破碎和团聚贯穿于整个过程，在这一

球磨过程中发生了金属粉末的机械合金化。机械合金化的球磨机理取决于粉末组分的力学性质，它们之间的相平衡和在球磨过程中的应力状态。

⒁机械合金化制备电触头材料的特点是什么？

答：①可用来制备过饱和固体溶体使非相互溶体系合金化，通过成形工艺，可以提高材料的力学性能和电学性能。②可以制备第二相（金属氧化物，难溶金属，硬质相）弥散分布的电触头材料，该材料显示了较好的性能。③可以制备性能优异的纳米晶电触头材料。④机械合金化制备电触头材料的工艺简单，方便易行，而且更经济。

球磨装置主要有：搅拌球磨机，滚动球磨机，行星球磨机和震动球磨机。

一般来说金属粉末在球磨时，有四种形式的力作用在颗粒材料上：冲击，摩擦，剪切，压缩。可以把球磨粉末分为：延性∕延性球磨体系，延性∕脆性粉末球磨体系，脆性∕脆性粉末球磨体系。

弥散强化合金按其弥散相的种类大体可分为：氧化物弥散强化合金（ODS合金）和碳化物弥散强化合金（CDS合金）

什么是机械力化学？机械力化学作用过程及其机理？

①就是通过机械力的不同作用方式，如压缩，冲击，摩擦，和剪切等，引入机械能量，从而使受力物体的物理化学性质及结构发生变化，改变其反应活性。②在机械力化学作用过程中，颗粒发生塑性变形需消耗机械能，同时在位错处又储存能量，这就形成了机械力化学的活性点。③局部升温模型，缺陷和位错模型，摩擦等离子区模型，新生表面和共价健开裂理论，综合作用模型。

什么是半固态成形？

答:就是对处于半固-半液的金属进行加工成形，是一种介于金属的液态成形（如铸造。铸轧）和金属的固态成形（如挤压，轧制等）之间的新的加工成形办法。

与固态和液态的区别？

答：该技术采用了非枝晶半固态浆料，打破了传统的枝晶凝固模式，所以半固态金属与过热的液态金属相比，含有一定体积比率的球初生固相，与固态金属相比，又含有一定比率的液相金属相比。

说明半固态金属具有哪些金属学和力学的特点？

答：①由于固，液共存，在两者界面熔化，凝固不断发生，产生活跃的扩散现象，因此，溶质元素的局部浓度不断变化。②由于晶间或固相粒子间夹有液相成分，固相粒子间几乎没有结合力，因此其宏观流动元素变形抗力很低。③随着固相含量的降低，呈现黏性流体特性，在微小外力作用下很容易变形流动。④当固相含量在极限值（约为75%）以下时，浆料可以进行搅拌，并可很容易地混入异种材料的粉末，纤维等，实现难加工材料（高温合金，陶瓷）的成形。⑤固相粒子间几乎没有结合力⑥当施加外力时，液相和固相成分存在分别流动的情况，通常，存在液相成分先行流动的倾向和可能性。⑦上述现象在固相含量很高或很低或加工速率特别高的情况下都很难发生，主要是在中间固相份数范围或低加工速率情况下显著。

半固态金属成形基本原理？

答：半固态金属成形基本原理是金属凝固过程中对其施加强烈搅拌，以抑制和充分破碎树枝状初生相的形成和长大，在一定温度和时间条件下，获得一种液态金属中均匀地悬浮着的一定球状初生相的固-液相共存的混合浆料（固相组分一般在50%左右）。

半固态金属加工与普通的加工相比的优势？

答：黏度比液态金属高，流动应力比固态金属低，应用范围广。

半固态金属成形方法有：流变成形和触变成形。

流变成形分为：流变压铸，流变锻造，流变轧制，流变挤压等。触变成形分为：触变压铸，

触变锻造，触变轧制，触变挤压等。

半固态金属流变成形的关键技术包括：半固态浆料制备，流变成形。半固态金属触变成形的关键技术是：半固态浆料制备，半固态坯料制备，二次加热，触变成形。

半固态金属浆料制备：机械搅拌，电磁搅拌。

半固态金属触变压铸工艺主要含有三个触变压铸过程：半固态金属原始坯料的制备，原始金属坯料的半固态重熔加热和半固态坯料的触变压铸成形。

半固态金属触变锻造工艺三个方面：半固态金属原始坯料的制备，原始金属触变重熔加热，半固态坯料的触变锻造成形。

简述半固态金属加工技术的发展方向及应用前景？

答：目前，半固态加工技术主要应用在汽车零部件领域，采用半固态触变成形技术可以生产各种铝合金制动总体，油道，发动机支架，摇臂座，支撑件，转向齿杆壳件，轮等汽车零部件，而过去这些零部件大都是铸铁或钢件。此外半固体成形技术在其他领域（交通运输，航空，航天，电器等）中也具有广阔的应用前景，因此半固态成形技术在我国具有巨大的市场潜力。半固态金属加工技术已经发展了30多年，并且在铝合金和镁合金工业中获得应用。尽管目前的应用范围还不是很广，但是，它具有短流程近终成形的特点，一直是人们不断努力研究的驱动力。

何谓非晶态合金？非晶态合金的结构特点是什么？它与晶态合金相比具有什么特点？

答：①非晶态合金是指固态合金中原子的三维空间呈拓扑无序排列，并在一定温度范围内保持这种状态相对稳定的合金。②结构的长程无序性和短程有序性③原子排列不具有周期性，属于热力学的亚稳相，具有很高的强度，硬度，韧性，耐饰性及优良的软磁性，超导性，低磁性等特点。

非晶态合金的性能：优异的力学性能，特殊的物理性能，优良的耐腐蚀性。

简述非晶体合金的应用。

答：利用非晶体合金的高强度，高硬度，和高韧度，可用以制作轮胎，传送带，水泥制品，及高压管道的增强纤维，刀具材料如保安刀片已投放市场，压力传感器的敏感元件，非晶体合金在电磁材料方面的应用主要是作为变压器材料，磁头材料，磁屏材料及高，中，低温纤焊焊料等，非晶体合金的耐蚀性明显优于不锈钢，用其制造耐腐蚀管道，电池的电极，海底电缆屏蔽，磁分离介质及化工用的催化剂，具体应用有：太阳能电池，复印机中的光感受器，非晶体材料在光盘中的应用。

准晶是：同时具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性的固态有序相。

试述准晶结构的特点，它与晶体和非晶体有何不同？

答：①其原子分布不具有晶体的平移对称性，但有一定的规则，并且呈长程的取向性有序分布，故可认为是一种准周期排列。由于它不能通过平移操作实现周期性，故不能同晶体那样取一个晶体来代替其结构，它是由两种三维拼砌单元，按一定规则使之配合的拼砌成具有周期性和5次对称性，可认为他们是准晶的准点阵。②与晶体相比准晶体具有较低的密度和熔点，这是由于其原子排列的规则性不及晶态严密，但其密度高于非晶态，说明其准周期性排列是较密集的。准晶体具有高的比热容和异常高的电阻率，低的热导率，和电阻温度系数。简述准晶材料的研究意义与展望？

答：意义：①对传统晶体学的补充和发展，②在固体物理学及材料科学中具有重要意义③开拓了矿物晶体结构研究新领域。

展望：原则上讲晶体和非晶体物理所涉及的各个方面内容都是准晶体的研究内容，另外准晶体研究早期的中心主要是发现新的准晶合金系（尤其是寻找稳定准晶），研究准晶形成机制，阐明准晶结构特性，分析准晶缺陷及缺陷对准晶性能的影响等。

纳米晶体材料分为几类？它们分别用于何种材料？

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或它们作为基本单元构成的材料。分为四类：①零维是指其三维空间尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒，原子团簇，人造超原子，纳米尺度的孔洞等。②一维是指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝，纳米棒，纳米管等。③二维是指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜，多层膜，超晶格等④三维纳米相（纳米块体材料）。

纳米材料制备新技术有哪些？各自的特点是什么？

答：①微波化学合成法②脉冲激光沉积薄膜③分子自组装法④原位生成法

纳米材料在军事中有何应用？

答：利用纳米技术建成了麻雀卫星，蚊子导弹，苍蝇飞机，蚂蚁士兵，还有被人称为“间谍草”“沙粒坐探”的形形色色的微型战场传感器等纳米武器装备。纳米武器的出现将大大改变人们对战争力量对比的看法。纳米材料还具有很高的电磁波吸收系数，将纳米材料加入飞机，坦克中，用以吸收雷达波，于是隐形飞机，隐形坦克问世了。隐形武器在战争上渗出鬼没，出现于战场的不同角落。

SHS铸造技术的特点是什么？

答：①产物几乎能达到理论密度。②燃烧合成所获得的高温液相经过铸造之后，可以制备各种形状类型的零部件，从而可以真正实现近无余量材料制品或最终产品的自蔓延高温合成。

③SHS加压致密化技术中对于作用压力的大小以及施压时间通常要求很严格，生产中往往较难控制，而SHS铸造技术的工艺相对较为简单，过程容易控制④SHS铸造技术不需要采用SHS加压致密化技术中所使用的许多庞大的设备，因而投资少，经济效益好。⑤可进行陶瓷类材料的铸造。⑥可用于复合材料的制备。

SHS具有工艺简单，节省能源，产品质量好，成本低廉等优点。

SHS燃烧体系均为非均匀燃烧体系，该体系分为固体火焰，准固体火焰，渗透燃烧。

点火方法：燃烧点火，辐射点火，激光点火，电火花点火，热爆点火，微波点火，电热爆点火，化学点火，机械点火。

激光快速成形技术的基本原理：首先在计算机中生成零件的三维CAD模型，然后将模型按一定的厚度切片分层，即将零件的三维几何信息换成一系列二维轮廓信息，随后在计算机的控制下，用同步送粉激光熔覆的方法将粉末材料按照二维轮廓信息逐层堆积，最终形成三维实体零件。

成形方式的分类：去除成形，添加成形，受迫成形，生长成形。

激光快速成形的特点？

答：制造过程快速，制造过程高度柔性，技术高度集成，可用材料丰富，经济效益显著，应用领域广泛。

激光快速成形技术包括多种工艺方法？

立体光固化成形（SLA）技术，激光薄片叠层制造（LOM），选择性激光烧结（SLS）技术，激光熔覆成形（LCF）和激光诱发热应力（LF）技术等。