中南大學考試試卷
2007－2008學年下學期時間 110分鐘
材料製備技術課程 48學時 3學分考試形式：開卷
專業年級：材料0501和0502 總分100分，佔總評成績80％
一、名詞解釋（本題20分，每小題5分）
1、連續鑄造 2、釺焊 3、連續鑄軋 4、cvd
二、填空題（本題30分，每空1分）
1、 有色金屬常見的缺陷主要是和（）。
2、 超導材料的主要特性有（）、（）、（）和（）。
3、 超塑性的形成機理主要有（）、（）和（）。
4、 摩擦攪拌焊焊接接頭的焊縫組織可分為（）、（）、（）和（）。
5、稀有金屬鍛件斷面開裂可能的形成原因是（）、（）和（）。
6、雙輥連續鑄軋過程的凝固行為是（）、（）、（）和（）。
7、有色金屬凝固的方式有( )、（）和（）。
8、鈦合金中相穩定元素可分為( )和（），後者又分為（）、（）和慢共析型三種。
三、簡答題（本題30分，每小題10分）
1、簡述連續鑄軋與連鑄連軋的區別。
2、簡述粉末冶金常用的製粉，成形和燒結技術與方法。
3、簡述熱噴塗的一般原理與基本工藝流程。
四、論述題（本題20分）
試論述摩擦攪拌焊的優缺點及其應用領域和效果。
答案：一、名詞解釋（本題20，每小題5分）
1、連續鑄造
將熔融金屬連續不斷地澆注到被成為結晶器的特殊容器中，凝固的鑄件不斷從結晶器的另一端被引出（3），從而獲得任意長度的等橫截面鑄件的鑄造方法（2）。
2、釺焊
釺焊是利用熔點比被焊接金屬熔點低的金屬作釺料，將釺料與工件一起加熱到釺料熔化狀態，借助毛細管作用將其吸入到固態間歇內（2），使釺料與固態工件表面發生原子的相互擴散、溶解和化合而連成整體的焊接方法（3）。
3、連續鑄軋
指直接將液態金屬連續鑄軋成板帶坯的工藝。在這種工藝中, 液態金屬在輥式結晶器之間, 即兩個軋輥的輥縫間一邊凝固一邊被軋制。帶坯的連續鑄軋技術是冶金及材料領域的一項前沿技術，它將合金的熔煉鑄造和軋制變形甚至熱處理等工序串聯為一體，將金屬熔體直接「軋制」成帶坯或成品帶材（2）。
連續鑄軋是乙個很複雜的過程，其鑄造和軋制並非是孤立的單獨行為，液體金屬在兩個軋輥的輥縫之間一邊凝固一邊被軋制，即一方面連續散熱與凝固，另一方面還受到軋制作用，而不是鑄造過程和熱軋過程的簡單混合。在這裡軋輥主要起冷凝液體的作用，同時又起到輕量的軋壓作用（3）。
4、cvd
化學氣相沉積是一種化學的氣相生長法,它是指把含有構成薄膜元素的一種或幾種化合物、單質氣體供給基片,借助氣相的作用或在基片上發生的化學反應生成所需要的膜,它具有裝置簡單、繞射性好、膜組成控制性好等特點,比較適合於製備陶瓷薄膜（3）。這類方法的實質為利用各種反應,選擇適當的溫度、氣相組成、濃度及壓強等引數,可得到不同組分及性質的薄膜,理論上可任意控制薄膜的組成,能夠實現以前沒有的全新的結構與組成（2）。
二、填空題（本題30分，每空1分）
1有色金屬常見的缺陷主要是(偏析)、(縮孔、縮松)、（裂紋）、（氣孔）和（非金屬夾雜）。
2 超導材料的主要特性有（零電阻效應）、（約瑟夫森隧道效應）、（完全抗磁）和（同位素效應）。
3 超塑性的形成機理主要有（微、細晶超塑性）、（相變超塑性）和（相變致塑性）。
4 摩擦攪拌焊焊接接頭的焊縫組織可分為（母材區）、（熱影響區）、（變形熱影響區）和（焊核熱影響區）。
5 稀有金屬鍛件斷面開裂可能的形成原因是（錠坯未燒透，變形不均勻）、（拔方時變形速度太快，區域性過燒）和（縮孔未除淨）。
6 雙輥連續鑄軋過程的凝固行為特點是（冷卻速度快）、（壓力下結晶）、（凝固殼雙輥鑄軋的凝固行為與鑄輥同步運動）和（初生枝晶遭破壞，再結晶晶核增加，組織均勻細小）。
7 有色金屬凝固的方式有(逐層凝固)、（中間凝固）和（糊狀凝固）。
8 鈦合金中相穩定元素可分為(間隙式)和（替代式），後者又分為（同晶型）、（快共析型）和慢共析型三種。
三、簡答題（本題30分，每小題10分）
1、簡述連續鑄軋與連鑄連軋的區別。
答：前者是指直接將液態金屬連續鑄軋(continuous cast rolling) 成板帶坯的工藝。在這種工藝中, 液態金屬在輥式結晶器之間, 即兩個軋輥的輥縫間一邊凝固一邊被軋制, 軋輥主要是起冷凝熔體的作用, 但又起輕量的軋壓作用（5）。
而連鑄連軋則是指熔體在結晶器中凝固成坯後, 在同一生產線上的後續軋機上軋制成半成品或成品帶材的工藝(5)。
2、簡述粉末冶金常用的製粉，成形和燒結技術與方法。
答：粉末製備技術：霧化製粉（雙流，真空，旋轉電極，機械力霧化等）、還原法、機械合金化、氣相沉積、溶膠凝膠、自蔓燃反應合成(3)；粉末成形技術:
噴射沉積、注射成形、擠壓成形、粉末鍛造、粉末軋制、溫壓成形、冷熱等靜壓及特種固結技術、**成形(4)；粉末燒結技術：微波燒結、反應燒結、液相燒結、超固相線液相燒結、電火花燒結、快速原位成形(3)。
3、簡述熱噴塗的一般原理與基本工藝流程
答：熱噴塗是利用熱源將噴塗材料加熱至熔融狀態，並通過氣流吹動使其霧化後高速噴射到零件表面，形成特定的塗層，以提高工件的效能的表面技術(4)。熱噴塗過程中，噴塗材料大致經過以下過程（以粉末熱噴塗為例）：
加熱-加速-熔化-再加速-撞擊基體-凝固-塗層(1)。基本工藝流程為：1、表面淨化 ；2、表面預加工；3、表面粗化；4、預熱；5、噴塗底層；6、噴塗工作層；7、噴後處理。
(5)四、論述題（本題20分）
試論述摩擦攪拌焊的優缺點及其應用領域和效果。
答：摩擦攪拌焊的概念闡述。優點：
(1) 焊接接頭不易產生缺陷。焊縫是在塑性狀態下受擠壓完成的, 屬固相焊, 避免了熔焊時熔池凝固過程產生裂縫、氣孔等缺陷。這對熔池凝固裂縫敏感材料的焊接提供了新工藝, 例如焊接高強鋁合金是十分有利的。
(2) 焊接接頭熱影響區顯微組織變化小。固相焊加熱溫度低, 熱影響區金相組織變化小, 如亞穩態相能保持基本不變。故有利於焊接熱處理強化鋁合金。
(3) 焊接工件不易變形。焊件有剛性固定, 且固相焊加熱溫度低, 故焊件不易變形,焊接較薄鋁合金結構如船艙板, 小板拼成大板的焊接極為有利, 也是熔焊方法難以做到的。(4) 能一次完成較長、較大截面、不同位置的焊接。
由於不是依靠兩焊件相對摩擦來進行焊接, 根本上改變了傳統的摩擦焊只能焊接簡單斷面的侷限性, 極大地提高了它的工業應用範圍。（5） 操作便於機械化自動化, 必須由熟練技巧的高水平焊工進行操作。(6) 低成本不用填充材料, 也不用保護氣體; 厚焊接件邊緣不用坡口加工; 焊接鋁材工件不用去氧化膜, 只需用溶劑擦去油汙即可:
對接容許留一定間隙, 不苛求裝配精度; 節能, 如單程焊接12. 5 mm 厚的鋁合金板時使用電量總功率為3kw; 由於焊縫不易產生缺陷, 對焊後質檢無特別要求。(7) 安全(無汙染, 無煙塵、無輻射) 。
8）異種材料的焊接往往容易出現脆性的金屬間化合物, 有發生裂紋的危險。但採用fsw新工藝進行固相焊接, 由於在兩種材料結合處具有擴充套件不規則的交介面, 有阻止裂紋產生的作用。特別是導電材料的過渡接頭, 有擴大交介面減少電阻的作用, 因此fsw 焊接導電的異種材料特別有利。
(10)缺點：(1) 焊件須有剛性固定, 反面應有底板。(2) 當焊接結束探頭提出工件時, 總是產生乙個凹坑。
(3) 目前焊速不是很高。應用領域和效果：目前摩擦攪拌焊主要用於鋁材料的焊接和異種材料的焊接。
在航空航天工業應用fsw焊接的鋁合金有2014 , 2219 , 7050 和多種鋁鋰合金, 板厚在1. 6 ～ 12. 7 mm 較為常見（最好附圖）(5)。
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