2025年铝合金加工测试题及答案

2025年铝合金加工测试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列铝合金中，属于Al-Mg-Si系变形铝合金的是（）A.5052B.6061C.7075D.A356答案：B2.铝合金半连续铸造时，结晶器内液面波动超过（）易导致表面裂纹缺陷A.1mmB.3mmC.5mmD.10mm答案：C3.挤压6063铝合金建筑型材时，合理的挤压温度范围是（）A.300-350℃B.380-420℃C.450-500℃D.520-560℃答案：C4.高速切削铝合金（硬度≤HB120）时，硬质合金刀具的合理切削速度范围是（）A.50-100m/minB.150-300m/minC.400-800m/minD.1000-1500m/min答案：C5.铝合金T6热处理工艺中，时效处理的主要目的是（）A.消除内应力B.形成强化相析出C.提高耐蚀性D.细化晶粒答案：B6.下列铸造铝合金缺陷中，由液态收缩和凝固收缩引起的是（）A.气孔B.缩松C.冷隔D.夹渣答案：B7.铝合金阳极氧化时，硫酸电解液的浓度通常控制在（）A.50-100g/LB.120-180g/LC.200-250g/LD.300-350g/L答案：B8.锻造2A12铝合金（硬铝）时，终锻温度应不低于（）A.300℃B.380℃C.450℃D.500℃答案：B9.评价铝合金切削加工性的关键指标不包括（）A.刀具磨损速率B.切屑控制难度C.表面粗糙度D.材料密度答案：D10.挤压过程中，为避免“缩尾”缺陷，剩余压余厚度应至少保留挤压筒直径的（）A.1%-3%B.5%-8%C.10%-15%D.20%-25%答案：B11.铝合金微弧氧化处理后，膜层的主要成分是（）A.Al2O3B.MgOC.SiO2D.TiO2答案：A12.车削铝合金薄壁件时，为减少变形，优先采用的装夹方式是（）A.三爪卡盘单点夹紧B.软爪配合轴向压紧C.强力液压夹具D.真空吸附答案：B13.铸造铝合金熔炼时，精炼除气的常用工艺是（）A.加入NaCl覆盖剂B.通入Ar/N2+细化剂混合气体C.提高熔炼温度至800℃D.延长保温时间答案：B14.铝合金搅拌摩擦焊（FSW）的关键工艺参数不包括（）A.搅拌头转速B.焊接速度C.顶锻力D.保护气体流量答案：D15.下列铝合金中，属于超硬铝的是（）A.3003B.2024C.7075D.5083答案：C二、填空题（每空1分，共20分）1.变形铝合金按性能和用途分为防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝和__________。答案：特殊铝2.铝合金铸造时，常用的变质处理是向熔体中加入__________以细化共晶硅。答案：钠盐（或Sr、P等变质剂）3.挤压模具的工作带长度增加，可提高型材__________，但会增大挤压力。答案：尺寸精度4.铝合金切削加工中，__________刀具（材料）因高硬度和低粘结性，适合加工高硅铝合金。答案：聚晶金刚石（PCD）5.铝合金固溶处理时，加热温度需接近__________，但不超过过烧温度。答案：固相线温度6.半连续铸造时，__________是控制铸锭结晶速度的关键参数，直接影响内部组织。答案：冷却水量（或冷却强度）7.铝合金阳极氧化膜的孔隙率约为__________，需通过封孔处理提高耐蚀性。答案：10%-30%8.锻造铝合金时，__________缺陷表现为金属流线紊乱，可能由不合理的锻造顺序引起。答案：折叠9.铝合金焊接热裂纹的敏感区间是__________温度范围，与合金成分偏析有关。答案：固相线-液相线（或半固态）10.高速铣削铝合金时，为避免粘刀，应采用__________（填“干切”或“湿切”）工艺。答案：干切11.铝合金时效处理分为自然时效和__________，后者可加速强化相析出。答案：人工时效12.挤压比（λ）的计算公式为__________，是衡量挤压变形程度的重要参数。答案：挤压筒截面积/型材截面积13.铸造铝合金的流动性主要受__________和合金成分（如Si含量）影响。答案：浇注温度14.铝合金化学铣切的关键步骤包括表面预处理、__________、腐蚀加工和后处理。答案：涂覆保护胶15.搅拌摩擦焊的热输入主要来自__________与工件的摩擦生热。答案：搅拌头16.铝合金薄壁件加工时，__________（填“顺铣”或“逆铣”）可减少切削力引起的变形。答案：顺铣17.铝合金微弧氧化膜的厚度通常为__________，可显著提高耐磨性。答案：10-100μm18.熔炼铝合金时，__________（元素）的烧损会导致合金成分偏差，需补加中间合金。答案：Mg（或易氧化元素）19.铝合金挤压型材的“粗晶环”缺陷主要与__________和模具设计有关。答案：挤压温度（或变形速率）20.铝合金切削加工中，__________（切屑形态）易堵塞容屑槽，需通过断屑槽优化控制。答案：带状切屑三、简答题（每题6分，共30分）1.简述铝合金挤压过程中“死区”的形成原因及对型材质量的影响。答案：死区是挤压时模具工作带与挤压筒交界处金属因摩擦阻力无法流动形成的区域。其形成与模具角度、摩擦条件及挤压温度有关。死区的存在可阻碍铸锭表面氧化皮、夹渣等缺陷进入型材内部，提高表面质量；但死区过大时，可能导致型材边部金属流动不均，引发裂纹或尺寸偏差。2.分析铝合金高速切削时刀具磨损的主要形式及控制措施。答案：主要磨损形式：①粘结磨损（铝与刀具材料亲和性强，易形成积屑瘤后脱落带走刀具材料）；②扩散磨损（高温下元素互扩散导致刀具材料弱化）；③磨粒磨损（铝合金中的Si相硬质点划伤刀具）。控制措施：选用PCD或涂层硬质合金刀具；优化切削参数（高转速、适当进给）；采用干切或极微量润滑（MQL）减少粘结；刀具前角增大（10°-15°）降低摩擦。3.说明铝合金T6热处理与T4热处理的区别及应用场景。答案：T4处理是固溶处理后自然时效，获得中等强度和良好塑性；T6处理是固溶处理后人工时效（如175℃×8h），通过加速析出强化相（如6061的β''相）获得更高强度。应用场景：T4适用于需后续冷加工或对塑性要求高的零件（如冲压件）；T6适用于承受高应力的结构件（如飞机框架、工业型材）。4.列举铝合金铸造时产生气孔的主要原因及预防措施。答案：原因：①熔炼时熔体吸氢（来自炉气、熔剂、原材料水分）；②浇注时卷入空气；③型砂/芯砂含水分或发气物质。预防措施：严格控制原材料干燥度；熔炼时通入Ar/N2精炼除气；采用底注式浇注系统减少湍流；型砂/芯砂烘干并添加溃散剂降低发气性。5.对比铝合金挤压与锻造工艺的特点，各举2例典型应用。答案：挤压：连续塑性变形，可生产复杂截面长型材（如建筑铝窗、散热器型材）；变形均匀，组织致密；设备投资高，适合批量生产。锻造：多向受力，可获得高强度、高致密性锻件（如飞机起落架、汽车轮毂）；需多道次成型，适合小批量、高承载零件。四、计算题（每题8分，共16分）1.某6061铝合金棒材挤压生产中，挤压筒内径为200mm，挤压后棒材直径为50mm，计算挤压比（λ）；若挤压速度为15mm/s，求棒材出模速度（v）。（π取3.14）答案：挤压比λ=挤压筒截面积/型材截面积=（π×100²）/(π×25²)=10000/625=16根据体积不变原理，挤压筒截面积×挤压速度=型材截面积×出模速度v=λ×挤压速度=16×15=240mm/s2.用直径Φ120mm的硬质合金立铣刀铣削5083铝合金板（硬度HB85），要求切削速度Vc=600m/min，每齿进给量fz=0.1mm/z，铣刀齿数z=4，计算主轴转速n和进给速度vf。答案：主轴转速n=1000×Vc/(π×D)=1000×600/(3.14×120)≈1592r/min（取整1600r/min）进给速度vf=z×fz×n=4×0.1×1600=640mm/min五、综合分析题（14分）某公司生产的7075铝合金航空结构件在疲劳测试中提前失效，断口分析显示裂纹起源于表面加工缺陷。结合铝合金加工工艺，分析可能的原因及改进措施。答案：可能原因：（1）切削加工：①表面粗糙度高（Ra＞1.6μm），应力集中；②刀具磨损后产生毛刺或微裂纹；③切削液选用不当（如含Cl⁻导致应力腐蚀）。（2）热处理：①固溶处理温度不足（未完全溶解强化相），或时效过度（析出粗大相降低韧性）；②表面氧化皮未清除，成为裂纹源。（3）表面处理：阳极氧化前未彻底除油/酸洗，膜层结合力差；氧化膜厚度不均（局部过薄），耐蚀性不足。（4）冷加工：校直时变形量过大（＞2%），产生残余拉应力。改进措施：（1）优化切削参数：采用PCD刀具，提高转速（Vc=800-1200m/min）、降低进给（fz=0.05-0.1mm/z），控制表面粗糙度Ra≤0.8μm；使用去离子水基切削液（避免Cl⁻）。（2）严格热处理工艺：固溶温度475-485℃（±5℃），保温时间按截面厚度计算（1-2min/mm）；时效采用双级时效（120℃×24h+160℃×6h），避免过时效。（