湖南省专升本2025年材料科学与工程专业材料加工工程模拟试卷（含答案）

湖南省专升本2025年材料科学与工程专业材料加工工程模拟试卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（每小题2分，共20分。在每小题列出的四个选项中，只有一个是符合题目要求的，请将正确选项字母填在题后的括号内。)1.下列哪种材料加工方法主要利用材料在液态下的流动和凝固来获得所需形状和组织的？A.锻压B.焊接C.铸造D.粉末冶金2.在铸造过程中，为了减小金属液在铸型中的流动阻力，通常会在浇口杯和内浇口之间设置？A.直浇道B.横浇道C.辅助浇口D.液流通道3.金属塑性变形的基本方式是？A.晶体滑移和孪生B.相变和扩散C.熔化和凝固D.裂纹扩展和断裂4.自由锻与模锻相比，其主要优点之一是？A.生产效率高B.可锻制形状复杂的零件C.设备简单，适应性广D.锻件尺寸精度高5.焊接接头的力学性能通常低于母材，主要原因之一是？A.焊接热影响区组织变化B.焊缝存在气孔杂质C.应力集中D.以上都是6.压力焊与焊接相比，其主要区别在于？A.是否有填充金属B.是否有熔化过程C.是否利用压力D.焊接接头的强度7.在粉末冶金工艺中，用于将粉末粘结在一起，并在后续加热时烧结成块的物质称为？A.粉末B.粘结剂C.压模D.烧结助剂8.与其他塑料成型方法相比，注塑成型的主要优点是？A.可加工形状极其复杂的产品B.生产效率极高C.成本最低D.对制品精度要求不高9.下列哪种材料加工方法属于非接触式加工？A.拉拔B.挤压C.电火花加工D.冲孔10.金属在塑性变形过程中，晶粒会发生破碎和拉长，这种现象称为？A.位错运动B.形变硬化C.回复D.再结晶二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案写在横线上。)1.铸造是一种将熔融金属浇入______中，待其______后获得所需形状和性能零件的加工方法。2.锻压分为自由锻和______两种主要类型。3.焊接是通过加热或加压，或两者并用，使两个分离的工件产生______而连接起来的加工方法。4.粉末冶金工艺可以直接制造______材料或制品，无需或少用切削加工。5.塑料的主要性能包括热塑性、______、绝缘性、耐磨性等。6.焊接残余应力是指焊接过程中在焊件内部产生的______应力。7.金属材料的塑性越好，其______能力越强。8.挤压工艺通常用于生产______、型材和管材等。9.模具是塑料成型中必不可少的工具，其主要作用是确定制品的______和传递压力。10.冷加工硬化现象是指金属材料经过塑性变形后，其______增加而______降低的现象。三、判断题（每小题1分，共10分。请将判断结果填在题后的括号内，正确的填“√”，错误的填“×”。）1.铸造是所有材料加工方法中获取复杂形状零件成本最低的方法之一。（）2.热锻可以改善金属材料的力学性能。（）3.焊接热影响区的范围大小与焊接方法无关。（）4.粉末冶金工艺适合生产形状简单、尺寸精度要求不高的零件。（）5.拉伸是塑料注塑成型的主要方式之一。（）6.焊接接头通常比母材更容易发生疲劳失效。（）7.金属材料的屈服强度越高，其塑性通常越好。（）8.冷冲压通常在室温下进行，因此属于冷加工。（）9.电火花加工属于特种加工，可以加工任何硬度的材料。（）10.金属材料的回复和再结晶过程都能消除其内应力。（）四、简答题（每小题5分，共20分。请简要回答下列问题。)1.简述铸造工艺中产生气孔缺陷的主要原因及防止措施。2.与自由锻相比，模锻有哪些主要优点？3.简述焊接残余应力对焊件性能可能产生的影响。4.简述塑料注塑成型工艺的主要流程。五、计算题（每小题6分，共12分。请列出计算步骤，并给出结果。)1.某合金铸件，密度为7.0g/cm³，铸件重量为5kg。若铸件在铸造过程中产生的废料（如浇冒口）约占铸件重量的10%，试计算实际需要熔炼的合金原料重量（单位：kg）。2.一根直径为50mm的圆钢，进行冷拔变形，拔制后的直径为40mm。已知该钢材的拉伸强度极限σ_b=600MPa，屈服强度σ_s=360MPa。假设冷拔变形过程只发生均匀塑性变形，且变形前后材料体积不变。试估算该圆钢在冷拔过程中产生的总变形量（用应变ε表示），并判断是否会发生塑性屈服（不考虑加工硬化影响）。六、论述题（10分。请结合所学知识，论述焊接变形的主要类型及其对零件质量的影响。）试卷答案一、单项选择题1.C解析：铸造利用液态金属的流动性和凝固性来成形。2.B解析：横浇道的作用是将金属液从内浇口引入型腔，并起稳流和调节流量作用，减小流动阻力。3.A解析：金属塑性变形的根本原因是晶体滑移和孪生。4.C解析：自由锻设备简单，可以在通用设备上进行，适应性强，尤其适合单件小批量生产形状复杂的锻件。5.D解析：焊接接头的性能受多种因素影响，热影响区组织变化、焊缝缺陷、应力集中都可能导致其性能低于母材。6.C解析：压力焊的本质是在压力作用下使两个工件产生塑性变形和原子间结合，而焊接通常伴有熔化过程。7.B解析：粘结剂在压制时粘结粉末颗粒，烧结时将粉末固结成块。8.A解析：注塑成型适合高速自动化生产复杂形状的塑料制品。9.C解析：电火花加工利用脉冲放电腐蚀工件，属于非接触式加工。10.B解析：形变硬化（加工硬化）是指金属塑性变形后强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。二、填空题1.铸型，凝固解析：铸造的核心是将液态金属置于铸型中并使其冷却凝固。2.模锻解析：锻压主要分为自由锻和模锻。3.物理结合（或原子结合）解析：焊接通过加热或加压实现原子层面的结合。4.特种（或难熔、难加工）解析：粉末冶金可用于制造普通方法难以加工的硬质合金等材料。5.热固性解析：塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。6.残余（或残余应力）解析：焊接残余应力是焊后残留在焊件内部的应力。7.塑性（或变形）解析：塑性好的材料更容易发生塑性变形。8.型材解析：挤压广泛用于生产各种截面形状的型材。9.尺寸和形状解析：模具是确定塑料制品最终尺寸和形状的依据。10.屈服强度（或强度），塑性（或延展性）解析：冷加工硬化导致材料强度提高，塑性下降。三、判断题1.√解析：铸造适合制造形状复杂的零件，且设备和工艺相对简单，成本较低。2.√解析：热锻可以使金属组织细化，晶粒均匀，从而提高材料的强度和韧性。3.×解析：焊接热影响区的范围受焊接方法、焊接参数（如电流、速度）以及母材性能等多种因素影响。4.×解析：粉末冶金特别适合制造形状复杂、尺寸精度要求高、性能均匀的零件。5.×解析：拉伸是金属塑性变形的基本方式，而塑料注塑成型主要是使熔融塑料填充型腔。6.√解析：焊接接头存在焊接缺陷和残余应力，这些是疲劳裂纹的萌生源，导致其更容易发生疲劳失效。7.×解析：通常屈服强度高的材料，其塑性（延伸率）较差。8.√解析：冷冲压在室温下进行，使板料发生塑性变形，属于冷加工。9.×解析：电火花加工属于特种加工，但其适用材料主要是导电的金属和非金属（如陶瓷），对于不导电的材料无效。10.×解析：回复只能部分消除内应力，且不能改变组织；再结晶能消除内应力但会改变组织。焊接残余应力消除通常需要通过热处理。四、简答题1.答：主要原因包括：①金属液中的气体（溶解或卷入）在冷却过程中析出形成气孔；②浇注速度过快或浇口设计不合理导致金属液飞溅带入空气；③型腔排气不畅。防止措施：①提高金属液纯净度（精炼）；②合理设计浇注系统，控制浇注速度；③保证型腔排气顺畅（设置排气孔）；④采用真空吸气等辅助措施。2.答：模锻的主要优点包括：①锻件形状复杂、尺寸精确、表面光洁度高；②材料利用率高；③锻件力学性能好（组织细小均匀）；④可实现自动化生产。3.答：焊接残余应力可能导致：①焊件产生翘曲、变形；②降低焊件的疲劳强度和抗脆断能力；③在应力集中部位（如焊缝、孔洞）诱发裂纹。4.答：塑料注塑成型主要流程：①合模；②将塑化好的塑料熔体在高压下注入模腔；③保压（补充熔体，补偿收缩）；④冷却（使塑料固化定型）；⑤开模；⑥顶出制品。五、计算题1.解：设需要熔炼的合金原料重量为W原料。铸件重量=W原料×(1-废料比例)5kg=W原料×(1-10%)5kg=W原料×0.9W原料=5kg/0.9≈5.56kg答：实际需要熔炼的合金原料重量约为5.56kg。2.解：设变形前直径d1=50mm，变形后直径d2=40mm。变形前半径r1=d1/2=25mm，变形后半径r2=d2/2=20mm。变形前后体积不变，即πr1²L1=πr2²L2，则r1²L1=r2²L2。总应变ε=(L2-L1)/L1=(L2/L1-1)=(r2²/r1²-1)=[(r2/r1)²-1]变形比K=r2/r1=20mm/25mm=0.8ε=(0.8)²-1=0.64-1=-0.36估算总变形量（应变）为-0.36。判断屈服：应变ε=-0.36=-γ，塑性应变γ=0.36。比较：材料屈服强度σ_s=360MPa，而估算的塑性应变γ=0.36(远大于通常的弹性极限应变，如1%左右)。由于冷拔是塑性变形过程，该圆钢在冷拔过程中会产生大于0.36的应变，远超其弹性变形范围，肯定会发生塑性屈服。六、论述题答：焊接变形是指焊接过程中或焊后，由于不均匀加热和冷却，导致焊件产生的残余变形。主要类型包括：1.收缩变形：包括纵向收缩（焊缝长度方向的缩短）、横向收缩（垂直于焊缝长度方向的收缩，导致焊件变窄）和弯曲变形（主要由不均匀的纵向和横向收缩共同作用引起）。2.转角变形：对于长焊缝，特别是平板上的对缝焊接，不均匀的横向收缩会导致焊件端部发生角度变化。3.扭转变形：多发生在T形接头、十字接头等结构中，由于各部分收