2025年增材制造工程师职业资格考试题及答案

2025年增材制造工程师职业资格考试题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，错选、多选、未选均不得分）1.在激光选区熔化（SLM）过程中，下列哪一项参数对熔池深度影响最大？A.扫描速度B.铺粉层厚C.激光功率D.扫描间距答案：C解析：激光功率直接决定单位时间内输入的能量，能量密度与熔池深度呈指数关系；其余参数仅间接影响。2.采用Ti6Al4V粉末进行电子束熔化（EBM）时，为抑制“吹粉”现象，通常优先调整：A.预热温度B.电子束聚焦电流C.铺粉速度D.成形室氧含量答案：A解析：EBM通过高温预热使粉末轻微烧结，提高导电性与粘附力，显著降低吹粉概率。3.增材制造残余应力主要来源于：A.粉末粒度分布B.层间结合强度不足C.非均匀热循环导致塑性变形不协调D.支撑结构刚度低答案：C解析：快速加热冷却造成温度梯度，热胀冷缩受约束产生塑性应变，冷却后形成拉应力。4.在聚合物熔融沉积（FDM）中，若出现“象脚”缺陷，最优先的整改措施是：A.降低喷嘴温度B.提高风扇冷却风速C.减小首层间隙D.降低打印平台温度答案：D解析：平台温度过高使底层过度软化，在自重下向外膨胀；降低平台温度可快速固化底层。5.关于NASAMSFCSPEC3717标准，下列说法正确的是：A.适用于所有金属3D打印工艺B.规定了激光功率上限C.要求每批零件必须伴随同炉随件试样D.允许采用X射线数字成像替代CT答案：C解析：该规范为NASA火箭发动机增材制造专用，强制同炉随件试样（coupons）以验证性能一致性。6.采用316L不锈钢进行SLM时，若相对密度始终低于99%，首先应：A.减小层厚B.增加激光功率并降低扫描速度C.更换粉末供应商D.提高氧含量以改善润湿答案：B解析：能量密度不足是致密度低的主因，提高能量输入可消除未熔合缺陷；氧含量升高反而恶化润湿。7.在增材制造设计（DfAM）中，“自支撑角度”一般指无需额外支撑的临界悬垂角，对于钛合金SLM，该角度约为：A.35°B.45°C.55°D.65°答案：B解析：实验统计表明，Ti6Al4V在45°以下表面粗糙度Ra<25µm，可免除支撑。8.采用原位监测手段捕捉SLM过程中的“羽辉（plume）”现象，最常用的传感器是：A.可见光高速相机B.短波红外热像仪C.光电二极管@532nmD.狭缝式声发射传感器答案：C解析：羽辉对532nm激光散射最强，光电二极管响应频率可达100kHz，成本低、数据量小。9.对于铝合金SLM，出现宏观裂纹的最可能冶金原因是：A.氢致延迟裂纹B.热裂（hotcracking）C.层间未熔合D.相变诱导裂纹答案：B解析：铝硅系合金凝固区间宽，枝晶间液体薄膜在拉应力下开裂，呈沿晶特征。10.在粉末床熔融工艺中，回收粉末循环次数增加将导致：A.流动性提高B.氧含量下降C.卫星粉数量减少D.粒度分布变宽答案：D解析：多次筛分破碎使细粉增加，D10下降，D90上升，跨度（span）增大。11.采用拓扑优化软件生成支架结构后，为验证可打印性，首要检查：A.最小杆径是否大于2倍激光光斑B.最大悬垂面面积C.封闭空腔是否预留排粉孔D.表面三角面片法向一致性答案：C解析：封闭空腔将导致未熔粉末无法排出，后续热处理可能爆炸；为首要致命缺陷。12.在EBM工艺中，“线序熔化（lineordermelting）”功能的主要目的是：A.降低表面粗糙度B.减少热积累C.提高致密度D.减小残余应力答案：B解析：通过随机化熔化路径，避免热量局部累积，降低温差与翘曲。13.关于HIP（热等静压）后处理对SLM钛合金疲劳性能的影响，正确的是：A.疲劳极限总是提高B.内部孔隙闭合导致裂纹萌生位置由内部转向表面C.粗化α片层使疲劳寿命提高D.需避免HIP后再次热处理答案：B解析：HIP闭合内部缺陷，表面粗糙度成为主导因素，需后续机加工或化学milling。14.在金属粘结剂喷射（MBJ）工艺中，脱脂阶段最关键的控参是：A.升温速率B.气氛露点C.保温时间D.气体流量答案：A解析：升温过快导致粘结剂剧烈分解，鼓泡开裂；通常需1–2°C/min阶梯升温。15.采用316L进行SLM时，若表面出现“球化”现象，首要调整：A.舱室氧含量降至<100ppmB.激光功率降低20%C.扫描间距减小30%D.延长曝光时间答案：A解析：氧含量升高导致熔池表面张力增大，润湿角>90°形成球化；降氧为最直接手段。16.在聚合物激光烧结（SLS）中，尼龙12粉末长期存放后吸湿，会导致：A.翘曲减小B.拉伸模量提高C.层间分层D.表面粉化答案：C解析：水分在激光作用下汽化，形成气泡弱界面，层间结合强度下降，出现分层。17.对于大型钛合金航天零件，采用WAAM（电弧增材）相比SLM，最大优势是：A.表面粗糙度低B.材料利用率高C.沉积效率高（>1kg/h）D.残余应力小答案：C解析：WAAM以kg级每小时沉积，适合米级结构；SLM仅数十g/h。18.在金属SLM中，采用“岛型扫描”策略的主要目的是：A.减少扫描路径总长B.降低热应力累积C.提高硬度D.减少飞溅答案：B解析：岛型扫描将大面积分割为小区域，热量更均匀，降低长程应力。19.关于ASTMF3122标准，下列描述正确的是：A.规定了钛合金粉末化学成分B.提供了增材制造零件无损检测指南C.定义了“buildplate”最小厚度D.适用于塑料3D打印答案：B解析：ASTMF3122为金属AM无损检测标准，涵盖UT、CT、ET等方法。20.在金属SLM后处理中，采用化学milling去除表面粘附粉末，常用腐蚀液为：A.HCl+H2O2B.HF+HNO3C.NaOH+KMnO4D.醋酸+双氧水答案：B解析：HF可溶解钛合金表面氧化层与粘粉，HNO3抑制过度腐蚀，比例通常为1:9。21.采用多激光SLM设备时，激光搭接区宽度一般设置为：A.0.1mmB.0.5mmC.1.0mmD.2.0mm答案：C解析：搭接过窄出现未熔合，过宽导致过熔；经验值0.8–1.2mm。22.在金属AM零件热处理时，采用“热等静压+固溶时效”顺序，若颠倒顺序会导致：A.屈服强度提高B.孔隙重新打开C.晶粒细化D.残余应力增加答案：B解析：先时效析出α2相，HIP高温使析出相回溶，气体膨胀可重新形成微孔。23.对于钴铬合金SLM牙科冠桥，下列后处理对贴合精度影响最小的是：A.喷砂B.酸蚀C.热处理D.抛光答案：C解析：热处理温度<1000°C，尺寸变化<0.05%，对50µm边缘间隙影响可忽略。24.在金属AM中，采用“网格支撑”相比“块状支撑”优点为：A.去除困难B.热导率高C.节省材料且易去除D.提高表面质量答案：C解析：网格支撑减少接触面积，线切割或钳工易剥离，材料消耗降低60%以上。25.采用CT检测SLM零件时，可检出的最小孔隙尺寸主要受限于：A.射线源焦点尺寸B.探测器像素大小C.体素尺寸与信噪比D.零件密度答案：C解析：体素尺寸决定空间分辨率，噪声水平影响对比度，二者共同决定可识别缺陷尺寸。26.在金属AM工艺链中，价值增值最高的环节为：A.粉末生产B.打印C.后处理D.设计优化答案：D解析：拓扑优化减重30%可节省火箭级成本数百万美元，设计环节附加值远超其余。27.采用WAAM制造高强钢，出现“层间未熔合”最可能原因是：A.层间温度过高B.送丝速度过快C.弧长过长D.保护气流量不足答案：B解析：送丝过快导致熔敷金属覆盖未重熔底层，形成冷隔。28.在金属SLM中，采用“变层厚”策略，厚层0.06mm、薄层0.03mm交替，主要目的是：A.提高表面粗糙度B.减少总层数C.平衡效率与精度D.降低残余应力答案：C解析：厚层快速填充内部，薄层处理轮廓与上表面，兼顾精度与效率。29.对于金属AM零件，采用“振动疲劳”试验比“旋转弯曲”更能反映：A.表面粗糙度影响B.内部缺陷敏感性C.平均应力效应D.高温性能答案：B解析：振动疲劳高频率、高周次，对内部微孔更敏感，适合评估AM特有缺陷。30.在金属AM质量体系ISO/ASTM52904中，要求“首件鉴定”必须记录：A.打印时间B.操作员姓名C.关键工艺参数可追溯代码D.粉末批次与烘干曲线答案：C解析：标准强调参数可追溯，需保存数字指纹（hash）防篡改。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.下列哪些措施可有效降低SLM铝合金热裂倾向：A.添加4%SiB.提高预热温度至200°CC.减小扫描速度D.采用双向扫描策略E.添加0.2%Zr答案：A、B、E解析：Si扩大凝固区间，Zr细化晶粒，预热降低温度梯度；单纯降速或双向扫描无显著效果。32.关于金属AM零件的“各向异性”表现，正确的有：A.垂直方向疲劳寿命通常低于水平方向B.屈服强度差异可达10–15%C.延伸率差异可达50%D.冲击韧性各向同性E.高周疲劳裂纹多沿层间扩展答案：A、B、C、E解析：冲击韧性亦呈各向异性，D错误。33.在金属SLM中，导致“飞溅”现象的原因包括：A.激光功率过高B.保护气流速过大C.粉末含水D.扫描间距过小E.基板预热不足答案：A、B、C解析：间距与预热对飞溅影响较小。34.采用CT进行缺陷评定时，需考虑的伪影来源有：A.射束硬化B.部分容积效应C.运动模糊D.环状伪影E.化学milling残留答案：A、B、C、D解析：E为表面状态，不影响CT成像。35.在金属AM生产现场，影响粉末流动性的直接因素有：A.粒度分布B.湿度C.卫星粉比例D.氧含量E.粉末颜色答案：A、B、C解析：氧含量通过氧化膜间接影响，颜色无关联。36.关于WAAM工艺，下列说法正确的有：A.可采用CMT电源降低热输入B.层间温度一般控制在150–250°CC.需采用专用低氢焊丝D.可在线轧制改善组织E.保护气常用纯Ar答案：A、B、D、E解析：普通焊丝即可，C非必须。37.在金属AM后处理中，采用“热等静压”可闭合的缺陷类型有：A.未熔合B.气孔C.夹杂D.微裂纹E.宏观裂纹答案：B、D解析：未熔合与宏观裂纹因开口大，HIP难以闭合；夹杂为异物，HIP无效。38.对于金属AM零件，采用“喷丸强化”可带来的效果有：A.表面粗糙度降低B.引入表面压应力C.提高疲劳寿命D.减小硬度E.闭合表面微裂纹答案：B、C、E解析：喷丸会增大粗糙度，提高硬度，A、D错误。39.在金属SLM中，采用“实时熔池监测”系统可识别的缺陷信号有：A.匙孔塌陷B.未熔合C.球化D.过烧E.支撑断裂答案：A、B、C、D解析：支撑断裂为宏观事件，光学传感器难以直接识别。40.关于金属AM“数字线程（digitalthread）”的要素，应包括：A.CAD模型版本号B.工艺参数数字指纹C.热处理曲线D.CT缺陷分布三维矩阵E.操作员考勤记录答案：A、B、C、D解析：操作员考勤为HR信息，非产品数字线程核心。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.金属SLM中，层厚越小，表面粗糙度Ra一定越低。答案：×解析：过薄层厚导致热积累，重熔加剧，可能出现波纹，Ra反而升高。42.EBM工艺因预热温度高，故残余应力普遍低于SLM。答案：√解析：高温基板降低温度梯度，应力水平通常<100MPa。43.采用WAAM制造钛合金时，必须采用真空舱室。答案：×解析：局部Ar保护即可，无需真空。44.金属AM零件经HIP后，疲劳裂纹萌生位置必然转移至表面。答案：√解析：内部孔隙闭合，表面粗糙度成为主导，萌生位置转移。45.在聚合物SLS中，粉末可100%回收使用而不影响性能。答案：×解析：多次循环使分子量下降，层间结合减弱，需添加30–50%新粉。46.金属SLM中，激光光斑直径越小，打印精度越高，但生产效率越低。答案：√解析：小光斑需更多道次，效率下降。47.采用化学milling可完全消除SLM零件的表面粘粉。答案：√解析：腐蚀液可均匀去除5–10µm层，粘粉随之脱落。48.金属AM零件的疲劳性能对表面粗糙度比内部缺陷更敏感。答案：×解析：高周疲劳下，内部缺陷仍为主导；低周或薄壁件表面粗糙度更敏感。49.在金属SLM中，采用氮气保护可有效降低氧含量。答案：×解析：氮气在高温下与钛、铝反应形成氮化物，氧含量未降低反而引入脆性相。50.金属AM“数字孪生”需实时同步物理与虚拟模型状态。答案：√解析：数字孪生核心为双向数据流，实时同步。四、简答题（每题10分，共30分）51.简述金属SLM过程中“球化”缺陷的形成机理，并给出三种以上抑制措施。答案：形成机理：当激光能量密度不足或熔池表面张力过大时，液态金属无法充分铺展，收缩成球形以降低表面能，形成球化。抑制措施：1.提高激光功率或降低扫描速度，增加能量密度；2.降低舱室氧含量至<500ppm，减小熔池表面张力；3.减小层厚，提高粉末热耦合效率；4.优化粉末粒径分布，提高堆积密度；5.采用重熔策略，对轮廓二次扫描。52.对比金属SLM与WAAM在制造大型钛合金结构时的优缺点（至少列出四点）。答案：1.沉积效率：WAAM可达1–4kg/h，SLM仅0.05–0.2kg/h；2.设备成本：WAAM利用商用焊机，成本<30万美元，SLM设备>100万美元；3.表面质量：SLMRa5–15µm，WAIMRa200–500µm，需机加工；4.残余应力：SLM应力高需热处理，WAAM预热+层间控制应力较低；5.几何自由度：SLM可成型复杂内流道，WAIM受焊枪可达性限制；6.材料利用率：SLM粉末回收率>95%，WAAM丝材利用率>90%，但SLM需支撑材料。53.说明金属AM零件“疲劳寿命分散性大”的原因，并提出降低分散性的系统方案。答案：原因：1.内部缺陷尺寸与位置随机分布；2.表面粗糙度各向异性；3.残余应力分布不均；4.微观组织差异（柱状晶/等轴晶）。系统方案：1.设计阶段：采用拓扑优化+疲劳驱动设计，避免高应力集中；2.工艺阶段：