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材料工程基础部分复习参考1、矿石准备 采掘的矿石含有大量无用的脉石，经过选矿以后的含有较多金属元素的精矿，经过选矿后，还需要对矿石进行焙烧，球化，烧结。2、 火法冶金：利用高温从矿石中提取金属或其化合物的方法湿法冶金：利用一些溶剂的化学作用，在水溶液或非水溶液中进行包括氧化，还愿，中和，水解和络合等反应，对原料，中间产物或者二次再生资源中的金属进行提取和分离的冶金过程。电冶金：利用电能从矿石或者其他原料中提取，回收，精炼金属的冶金过程3、炼铁：燃料的燃烧温度达到1800(放热)； 1000(吸热)，热源和还原剂Fe的还原，熔剂反应(Slag：CaO40%，Al2O3,15%，SiO2,3.5%，FeO, MnO.)3、炼钢：元素的氧化 ，造渣脱磷，脱硫；脱氧合金化4、炼铝：氧化铝的制备（湿碱法） （1）铝土矿的浸出（digestion）用NaOH溶液：；不溶解，沉淀，形成红泥（2）过滤（Fitration）（3）铝酸钠溶液分解（Precipitation）（4）煅烧（Calsination）950-1000 下煅烧，生成，获得99.5的熔盐电解法制备铝：熔点2050，采用冰晶石作为电解质，熔点1010共晶物，熔点938，密度Al: ，阴极；阳极阳极不断消耗；99.599.7 5、熔化焊：手工电弧焊，可在室内、室外、高空和各种位置实施焊接，所用设备简单，易于维护，焊钳小，使用灵活。其实用于焊接各种碳素钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、也可用于焊接高强度钢、铸钢、铸铁和有色金属，是焊接生产中应用最广泛的一种方法。但是它的不足是，焊条短而不连续，电弧不稳，焊缝质量收操作者技术水平的影响大，焊缝宽度不易均匀。埋弧自动焊，产率高，焊接质量高且稳定，节省金属材料，改善劳动条件，但是，设备费用高，工艺准备复杂，对接头加工和装配要求严格。所以只是用于批量生产长的直线焊缝和圆筒形工件的纵、环焊缝。气体保护焊，CO2气体保护焊，优点：生产率高，成本较低，焊接质量高。 缺点：电弧光强，飞溅严重，焊缝成形不够光滑，不宜焊接容易氧化的有色金属材料，不宜在有风的场地工作。压力焊：电阻焊，加热迅速且热量集中，不许填充金属，热影响取消，工件变形小，表面平整而光洁。可焊各种不同的材料。生产效率极高，操作简单，工作安全，劳动条件好，可实现数控焊接。但是，设备复杂，耗电量大，接头形式与可焊接工件厚度受限制。 摩擦焊，在摩擦过程中，被焊工件接触表面的氧化膜与杂质被清除，因此接头组织致密，不易产生气孔、夹渣等缺陷，接头质量好且质量稳定；可焊接的金属范围广，不仅可焊及同种金属，还可以焊异种金属；焊接操作简单，不需要焊接材料，容易实现自动控制，生产率高；设备简单，电能消耗小。广泛用于圆形工件，棒材及管道的对焊。6、热处理工艺参数确定及组织特性和性能退火：均匀化退火，消除铸造中凝固偏析，通过扩散完成，高温时间长，当然晶粒长大，之后最好进行完全退火，细化晶粒完全退火，A3以上3050，时间为热均匀，缓冷目的：降低硬度，提高塑性不完全退火（球化退火），过共析钢(共析钢) A1+(2040)，目的使网状渗碳体球化，改善加工性能再结晶退火，温度为再结晶温度，消除加工硬化，去应力，以便进一步塑性变形去应力退火，回复处理，只是去应力，但保持加工硬化的硬度正火：A3以上3050，保温，空气冷却细化晶粒，提高强度和塑性，可以作为终处理淬火：加热A1或A3线以上，保温(奥氏体化)，快速冷却，得到马氏体组织，高强度，高硬度，通过回火，在低温下扩散分解，得到极细小的Fe+Fe3C的两相组织，具有高强度高塑性，韧性好！亚共析钢A3以上3050；共析钢、过共析钢 A1以上2040 。原因：亚共析钢，让先铁素体全部转变成奥氏体，并使成分均匀化，淬火后，没有先共析铁素体相，材料强度高，性能均一。 过共析钢如果渗碳体全部溶解，则含碳量高C曲线左移，奥氏体不稳定，临界冷却速度加快，易开裂高含碳量c/a值大，易开裂（相变体积变化大）先共析渗碳体球化提高强度细化奥氏体晶粒，从而细化奥氏体晶粒。淬火保温时间：保证零件各部分达到温度即可。淬火冷却速度：冷速过大，会加大内应力和开裂。回火：低温回火（150250），组织为马氏体和残余奥氏体中过饱和碳部分析出，形成FexC材料硬度仍旧很高，适合工具、刀具、量具等中温回火（350500），回火屈氏体，极细小的铁素体和球状渗碳体提高弹性和韧性，主要为弹簧钢等高温回火（500650），回火索氏体（较小的铁素体和球状渗碳体混合物），良好的力学性能（高强度，高塑性，高韧性），重要零件如曲轴，连杆，齿轮等。7、陶瓷粉体的特性：粉体的粒子学特性（包括粒径、粒径分布、粒子形状等） (1)材料的熔点降低：见公式（书，105页）； (2)蒸气压上升：见公式（书，106页）ZrO2烧结温度 5m, 1800oC; 0.05m, 1200oC (3)表面特性改变，化学吸附性强、表面活性大、易燃烧等；(4)特殊物理性能，单畴颗粒、晶界磁电子发散等8、粉体的制备方法：物理方法：球磨，粒度分布宽，有污染；气流粉碎，粒度分布窄，无污染，设备复杂，批量较大化学方法：固相法：化合反应，热分解，氧化物还原。液相法：沉淀法：直接沉淀，均匀沉淀，共沉淀，醇盐水解，特种沉淀；溶剂蒸发法：喷雾干燥，冰冻干燥，喷雾热分解法。气相法。9、陶瓷粉末测量与表征测量方法：过筛法、金相法、扫描电镜、等沉降速度相当径法（斯托克斯径法）（又称激光粒度测量仪）10、陶瓷的不同成型方法模压成型，工艺简单、操作方便、尺寸精确、使用粘结剂少，但压力分布不均匀，零件形状简单。等静压成型，坯体均匀致密、烧结收缩小、不易变形和开裂.，但设备复杂。热压铸成型，用石蜡为粘结剂。可少量机械加工。塑性成型，带式成型，注浆成型。11、简述陶瓷材料的烧结原理：通常指在高温下，粉粒复合体（坯体）面积减少、气孔率降低、致密度提高、颗粒间接触面积加大、机械强度提高的过程。（1/23/4倍）。12、氧化铝、铁电陶瓷（典型陶瓷材料）结构陶瓷（氧化铝陶瓷），熔点高、硬度高、化学性能稳定 ：属三方晶系，20500C熔化前稳定。：是一种氧化铝含量高的的铝酸盐矿物。：属尖晶石型结构（立方）。氧化铝陶瓷制备：Al2O3预烧目的：使全部转变为还可以排除原料中的提高纯度，从而保证性能。预烧方法：140014500C，23小时。排除方法：加入0.33的H3BO3， 细磨：锻烧过的Al2O3需要进行磨细，粉体细度对产品性能有很大影响。一般2微米左右，0.55微米的范围加入烧结促进剂变价氧化物：如TiO2，与Al2O3形成固溶体，同时产生晶格缺陷，促进烧结，使烧结温度降低1502000C。生成液相的添加剂：如SiO2，形成液相烧结烧结气氛：一般为空气，透明高纯的Al2O3陶瓷用氢气，因空气分子大，不易完全排出13、特种铸造压力铸造是指将液态或半液态合金浇入压铸机的压室内，使之在高压和高速下充填型腔，并在高压下成形和结晶而获得铸件的方法。特点：在压力下成型，提高流动性和致密性，组织细化，生产率高自动化程度高。缺点：一次性投资大应用：适合批量生产 ，可生产薄壁件离心铸造：将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金属在离心力作用下填充铸型并凝固成形的铸造方法特点（圆筒型铸件）： 减少了缩孔、缩松、夹杂物、气孔；无浇冒口系统和型芯；尺寸精确，薄壁件；生产双金属零件（轴承）连铸过程（垂直连铸、水平连铸）优点：1）不需要先铸锭，再加热、开坯、成形；2）生产力高，不需要去冒口，节省人力； 3）连铸、连轧工艺，实现自动化。缺点：投资大14. 砂型铸造过程：基本工艺过程：造型和制芯、合箱、熔炼合金45#（感应炉，电炉）球铁(冲天炉，感应炉)、浇注、落沙合清理注：45：废料，新钢，荧石，氧化还原反应，控制C 、Si、Mn、P、S、O出钢水球铁：废铁，生铁，荧石，（焦炭），C、Si、Mn、P、S、O合金化，球化处理 15、铸造缺陷及原因： 缩孔，铸件中集中分布的且尺寸较大的孔洞。疏松，分散且尺寸较小的孔洞铸造应力，铸件的固态收缩阶段引起的应力。原因：缩孔和疏松，金属也在铸件中冷却和凝固时，若液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件的厚大部位及最后凝固的部位形成一些孔洞。铸造应力，分机械应力，由于铸件收缩受阻而产生的应力，热应力，由于铸件各部分冷却速度不一致，温度不一致，导致在同一时间内收缩不一