材料加工整理资料

1 第第一一章章 1 凝固过程中 热阻包括 液态金属的热阻 已凝固金属的热阻 中间层的热阻以及铸型的热 阻等 1 1 凝固过程中传热的方式与特点 基本传热方式有三种 传导 对流和辐射 四种典型的热交换情况 a 铸型热阻起决定作用 b 中间层热阻起决定作用c 金属凝固层热阻起决定作用 d 进到户凝固层热阻和铸型热阻共同起决定作用 影响金属凝固温度场的因素 1 凝固金属的性质 2 铸型的性质 3 浇注条件 4 铸件结构 1 2 金属凝固过程中 起断面一般呈现三个区域 固相区 凝固区 液相区 1 2 3 凝固方式 根据液固两相区的宽度可分 逐层凝固 体积凝固 糊状凝固 中间 凝固 影响凝固方式的因素 1 合金的结晶温度范围 取决于铸件材料 2 铸件的温度梯度 是调节凝固方式的重要因素 1 4 最典型的铸件晶粒组织由三个晶区组成 表面细晶区 内部柱状晶区 中心等轴晶区 P29 1 表面细晶区 表面细晶区的大小与浇注温度 铸型温度 铸型导热能力 合金的生核 能力以及合金成分有关 细晶区 的形成关键在于造成大量生核的条件 除了晶体脱落及其增殖作用外 有效质点的存 在也能增加此区的生核 促进细晶区的形成 2 内部柱状晶区 它是表面层区晶体向内单向延伸生长的结果 3 中心等轴晶区 1 4 2 等轴晶组织的获得 原则是使液态金属中不断地产生新晶核 以阻止柱状晶的生长 细化的方法 a 降低浇注温度 b 孕育处理 加入孕育剂 促进液态金属内部形核从而获得细等轴晶 非自发形核作用 溶质偏析作用 c 动力学细化 方法 浇注过程控制技术 铸型振动 超声波振动 液相搅拌 提高冷却 速度 1 4 3 凝固缺陷 偏析 气孔和非金属夹杂物 缩孔与缩松 第第二二章章 一道计算题 第第三三章章 2 粉末冶金是冶金学的一个分支 是制取金属粉末或以金属粉末为原料 经过成型和烧结 制造 各种金属或金属 非金属材料和制品的工艺过程 它主要包括粉末制备 成型 烧结 后处 理等基本工序 3 2 1 粉体的制备方法 a 粉碎法 由粗颗粒粉碎获得细粉的方法 如 机械粉碎 熔融液体 雾化 B 合成法 由离子 原子 分子 通过反应 成核和成长 收集 后处理来获得细粉体的方 法 包括固相法 液相法 气相法 3 2 2 粉体 就是大量固体粒子的集合体 它表示物质的一种存在状态 粉体颗粒 是指在物质的本质结构不发生改变的情况下 分散或细化而得到的固态基本颗粒 粉体特性 粉体的粒度 粒度分布 粉体颗粒的形状 粉体表面特性 粉体的流动性等 粉体的处理 表面改性 热处理 混合 造粒 悬浮 塑化 3 3 成型方法分类 胶态成型法 石膏注浆成型 热压注 流延成型 原位凝固胶态成型 塑性成型法 方法 挤压 轧制 射成型 粉料成型法 压制法 模压法 方法 干压 半干压 等静压成型 3 4 2 烧结 粉末或粉末成型体 粉末聚集体 在适当的温度和气氛条件下加热所发生的现象或 过程 烧结按烧结过程有无明显的液相出现和烧结系统的组成分为 A 单元系烧结 B 多元系固相烧结C 多元液相烧结 烧结的基本过程 A 第一阶段 发生粘结 烧结初期 颗粒间的原始接触点或面转变为晶体结合 形成烧结 颈 在这一阶段 颗粒内晶粒不发生变化 晶粒外形也基本不变 整个烧结体不发生收缩 密度增加也极微 但烧结体的强度和导电性则有明显增加 B 第二阶段 烧结颈长大 原子向结合面的大量迁移 使烧结颈扩大 颗粒间距离缩小 形成连续的孔隙网络 同时由于晶粒长大 晶界越过孔隙移动 而被晶界扫过的地方 孔隙 大量消失 体积收缩 密度和强度增加是这个阶段的主要特征 C 第三阶段 闭孔隙细化和缩小 党烧结体密度达到90 以后 多数孔隙完全被分隔 闭孔数目大为增加 孔隙形状趋于球形并不断缩小 在这个阶段 整个烧结体仍可缓慢收缩 但主要是靠小孔的逐渐消失来实现 这是烧结的完成阶段 该阶段即使是持续很长时间 也 很难完全消灭小孔 烧结的推动力 在烧结的各个阶段 减小表面积 降低表面自由能 始终是烧结过程的推动力 此外 破碎制 粉过程中 颗粒内部产生了大量的各种晶格缺陷 它们所储藏的能量 也成为烧结的推动力 3 4 5 液相烧结的条件 a 湿润性 b 溶解度 c 液相数量 液相烧结的基本过程 a 液相生成和颗粒重新分布阶段b 溶解和析出阶段 C 固相烧结和形成刚性骨架阶段 3 4 6 1 活化烧结的方法 预氧化烧结 添加少量合金元素 在气氛或填料中加入活化剂 电火花烧结 2 全致密烧结 在烧结过程中同时保持压力 可以达到完全消除孔隙 完全致密化 A 热压 B 热等压静压 3 5 2 孔隙度对烧结体性能的影响P138 A 影响断裂韧性 随着孔隙度的减少 断裂韧性增加 B 随着孔隙度的增加精整压力降低 3 5 4 烧结废品原因 a 违背了正确的加热规范b 破坏了烧结气氛c 压制成型过程中 某个环节工艺不正确 A 烧结体出现裂纹 或因体积膨胀而松散 B 制品氧化 压制成型的不良工艺 第第四四章章 4 1 复合材料的分类 3 A 按基体材料分类 碳 碳复合材料和树脂基 金属基 陶瓷基复合材料 B 按增强相的尺寸和形状分类 长 连续 纤维增强复合材料 短 非连续 纤维或晶须 增强复合材料和颗粒增强复合材料 C 按功能分类 D 结构复合材料和功能复合材料 4 1 2 复合材料的特点 A 属于低密度材料 不同的复合材料可以具有一项或多项性能 B 可以综合发挥各种组成材料的优点 使一种材料具有多种功能 以适应不同要求的需要 C 可以按对材料性能的需要进行材料的设计和制造 D 可以组成所需的任意形状的产品 实现少无余量或近终形加工 以避免金属产品的铸模 切屑 磨光等多次加工工序 复合材料的优越性 A 比强度 比模度 B 热膨胀系数低 C 抗蠕变性好 D 抗疲劳性好 E 减震性能好 F 材料性能的可设计性 4 2 1 复合材料界面分子间的相互作用力 A 范德华力 B 氢键结合力C 酸 碱之间的作用力D 分子间各种作用力的结合性很热 作用分量 4 2 2 基体与增强体的相容性 指复合材料在制造和使用过程中各组分之间相互协调 配合的程 度 A 物理相容性b 化学相容性 润湿性 降低固体也液体的界面张力可使接触角减小 有助与润湿 并能增加粘结强度 改善基体也增强体的润湿性的措施 1 改变固态增强体的表面状态和化学成分2 改变 液态基体的化学成分3 改变温度 4 改变工艺环境的气氛5 提高液相压力 第第六六章章 6 1 1 熔化焊 概念 焊件在焊接过程中 未施加压力 仅通过焊件加热而熔化来完成连接的方法 根据热源的种类 熔焊方法分为 电弧焊 电渣焊 等离子弧焊 电子束焊和激光焊 满足焊接条件的热源 A 电弧热 b 电阻热 c 摩擦热 d 等离子弧 e 电子束 f 激光束 g 化学热 焊接热循环 在焊接热源的作用下 焊件上某点的温度随时间的变化过程 电弧气氛中的氢的害处主要有以下几点 氢脆 白点 冷热纹 气孔 组织变化等 故必须采 取措施控制焊缝金属的含氢量 对氢的控制 首先应限制氢及水分的来源 其次应防止氢溶入 金属 最后应对溶入的氢的金属进行脱氢处理 焊条药皮的作用主要为 保护作用 在焊接过程中药皮产生气体 隔离空气 保护熔滴 熔池和焊接区 防止有害气体浸入焊缝 冶金作用 接焊时药皮组织参与冶金反应 去除 4 有害物质 保护和添加有益的合金元素 改善焊缝的力学性能 使焊条具有良好的工艺 性能 6 1 3 熔化焊接头的组织与性能 焊接接头由三部分组成 焊缝 熔合区 过渡区 和热影响区 焊缝中的凝固结晶组织主要有柱状晶和等轴晶两类 由于结晶条件的不同 柱状晶可以有胞状 晶 胞状树枝晶三类形态 焊缝凝固组织的最大特点主要表现在各种形态的柱状晶组织 焊缝金属的强韧化 焊缝金属与母材的强韧匹配与母材成分有关 对低强度钢 可选用等强匹配原则 对高强钢 超高强钢 选用低强匹配原则 焊缝热影响区的组织分布的特征 组织分布不均匀的 其中近缝区常是影响接头性能的关键部 位 是整个焊接接头的薄弱环节 1 不易淬火钢热影响区的组织分布 1 熔合区 温度处于TL TS 之间 熔合区 最大的特点是具有明显的化学不均匀性 从而引起组织 性能上的不均匀性 在许多情况下 熔合区常常成为焊接接头的薄弱部位 2 过热区 温度范围处于TS TG 之间 金属处于过热状态 奥氏体晶粒严重的粗化 冷 却后便得到粗大的组织 并极易出现脆性魏氏组织 故该区的塑性 韧性较差 和熔合区一样 也是焊接接头的薄弱环节 3 相变重结晶区 该区的母材金属被加热到TG AC3 的温度范围 铁素体 珠光体发 生重结晶 然后在空气中冷却就会得到均匀而细小的珠光体和铁素体 相当与热处理时的正火 组织 故亦称正火区 由于组织细密 此区的韧性和塑性均较高 4 不完全重结晶区 焊接时温度处于 之间的范围内 因为处于 的范围内只有一部分组织发生了相变重结晶过程 所以此区特点是晶粒大小不 一 组织不均匀 因此力学性能也不均匀 2 易淬火钢热影响区的组织分布 熔化焊冶金缺陷 1 气孔 2 焊接热裂纹 3 焊接冷裂纹 6 2 钎焊连接原理 钎焊的整个过程是熔化的钎料依靠润