2025年大学大三（材料成型及控制工程）粉末冶金材料专项测试试题及答案

2025年大学大三（材料成型及控制工程）粉末冶金材料专项测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。(总共20题，每题2分，每题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效)1.以下哪种粉末冶金材料制备工艺可以有效控制材料的孔隙率？A.模压成型B.注射成型C.等静压成型D.烧结2.粉末冶金材料中，影响材料硬度的主要因素不包括以下哪项？A.粉末粒度B.合金元素种类C.烧结温度D.材料颜色3.对于高强度粉末冶金结构零件，通常采用的合金化元素是？A.碳B.硅C.镍D.钛4.粉末冶金材料的密度主要取决于？A.粉末形状B.孔隙率C.烧结气氛D.压制压力5.以下哪种烧结方式能获得较高的致密度？A.低温长时间烧结B.高温短时间烧结C.分段烧结D.连续烧结6.在粉末冶金材料中，添加润滑剂的主要作用是？A.提高材料强度B.改善成型性能C.增加孔隙率D.降低成本7.粉末冶金铁基材料中，碳含量增加会导致？A.硬度降低B.韧性提高C.强度先升后降D.导电性增强8.用于制造粉末冶金模具的材料通常要求？A.硬度低B.耐磨性好C.韧性差D.热膨胀系数大9.以下哪种方法可用于制备超细粉末？A.机械球磨B.模压C.重力沉降D.离心分离10.粉末冶金材料的疲劳性能与以下因素关系不大的是？A.孔隙分布B.材料密度C.表面粗糙度D.材料颜色11.粉末冶金铜基材料常用于制造？A.刀具B.电子元件C.建筑结构件D.航空发动机叶片12.烧结过程中，发生的主要物理变化是？A.粉末颗粒长大B.孔隙增多C.材料熔化D.颜色改变13.粉末冶金材料的耐腐蚀性主要取决于？A.材料密度B.孔隙率和表面状态C.烧结温度D.合金元素含量14.对于粉末冶金摩擦材料，关键性能指标不包括？A.摩擦系数B.磨损率C.硬度D.透明度15.以下哪种粉末冶金工艺适合制造复杂形状的零件？A.模压成型B.冷等静压成型C.注射成型D.热压成型16.粉末冶金材料的热膨胀系数主要受什么影响？A.合金元素种类和含量B.孔隙率C.烧结时间D.材料颜色17.在粉末冶金材料中，添加合金元素的目的不包括？A.提高强度B.改善耐腐蚀性C.降低成本D.改变材料性能18.粉末冶金钛合金的主要优点是？A.密度大B.强度高C.加工性能好D.成本低19.以下哪种检测方法可用于分析粉末冶金材料的微观结构？A.硬度测试B.拉伸试验C.金相显微镜观察D.重量法20.粉末冶金材料的压缩性与粉末的什么特性密切相关？A.粒度分布B.颜色C.磁性D.导电性第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）(总共5题，每题2分)把答案填在题中的横线上。21.粉末冶金材料的基本工艺流程包括粉末制备、______、烧结和后处理。22.影响粉末冶金材料性能的主要因素有粉末特性、成型工艺、______和后处理工艺。23.粉末冶金铁基结构材料中，常用的合金化元素有碳、______、镍等。24.烧结温度过高会导致粉末冶金材料出现______等缺陷。25.粉末冶金材料的孔隙率对其力学性能、物理性能和______性能都有重要影响。（二）简答题（共20分）(总共4题，每题5分)简要回答下列问题。26.简述粉末冶金材料中粉末粒度对材料性能的影响。2起，粉末粒度减小，材料的强度、硬度会提高，因为细小粉末之间的接触面积增大，结合力增强。同时，孔隙率会降低，密度增加，材料的致密度提高，从而改善其物理性能如导电性等。但粉末粒度太小，会增加粉末制备成本，且在成型过程中可能导致流动性变差等问题。27.说明烧结工艺对粉末冶金材料性能的重要作用。烧结能使粉末颗粒之间形成冶金结合，提高材料的致密度。随着烧结温度升高和时间延长，孔隙逐渐减少，材料强度、硬度增加，韧性也可能得到改善。合适的烧结工艺还能消除内应力，稳定材料的组织结构，使材料性能达到预期要求，如提高耐磨性、耐腐蚀性等，是决定粉末冶金材料最终性能的关键环节。28.列举三种常见的粉末冶金材料，并说明其主要应用领域。铁基粉末冶金材料，广泛应用于机械制造中的结构零件，如齿轮、轴套等；铜基粉末冶金材料，常用于制造电子元件、含油轴承等；硬质合金粉末冶金材料，主要用于刀具、模具等领域，具有高硬度和耐磨性。29.分析在粉末冶金材料中添加合金元素的作用原理。添加合金元素可改变粉末冶金材料的晶体结构和性能。合金元素与基体形成固溶体或化合物，影响材料的强度、硬度、韧性、耐腐蚀性等。例如，碳能提高铁基材料的硬度和强度；合金元素还可能影响烧结过程中的扩散速率，进而影响材料的致密化程度和最终性能。（三）论述题（共15分）论述粉末冶金材料在航空航天领域的应用优势及面临的挑战。粉末冶金材料在航空航天领域具有诸多应用优势。其能通过精确控制成分和组织结构，制造出具有高强度、低密度的零部件，满足航空航天对减重和高性能的要求。例如，粉末冶金钛合金可用于制造发动机部件等。还能实现近净成型，减少加工余量，提高材料利用率。然而，也面临一些挑战。粉末冶金工艺复杂，对设备和工艺控制要求高，成本相对较高。材料的一致性和可靠性也需要进一步提高，以确保在极端环境下的安全使用。同时，随着航空航天技术的不断发展，对粉末冶金材料的性能要求也日益提高，需要持续研发新型材料和改进工艺。（四）材料分析题（共15分）阅读以下材料，回答问题。材料：某粉末冶金零件在使用过程中出现过早磨损的情况。经检测分析，该零件的硬度低于设计要求，孔隙率较高。已知该零件采用模压成型工艺，烧结温度为1100℃，烧结时间为2小时。粉末原料为铁基合金粉末，粒度分布较均匀。问题：30.请分析可能导致该零件过早磨损的原因。（7分）可能原因如下：一是烧结温度或时间不足，导致零件孔隙率较高，致密度不够，硬度降低，从而耐磨性下降。二是模压成型工艺可能存在问题，如压制压力不足，使得粉末颗粒之间结合不紧密，影响材料性能。三是粉末原料虽然粒度分布均匀，但可能本身特性不佳，影响了最终零件的性能。31.针对这些原因，提出改进措施。（8分）改进措施：首先，适当提高烧结温度或延长烧结时间，以提高零件的致密度和硬度，增强耐磨性。其次，检查模压成型工艺，确保压制压力合适，保证粉末颗粒充分结合。再者，对粉末原料进行进一步评估，如有必要可更换更合适的粉末原料或对其进行预处理，改善粉末特性，从而提高零件的整体性能，减少过早磨损的情况。（五）设计题（共10分）设计一种用于汽车发动机活塞的粉末冶金材料，并说明设计思路。设计一种铁基粉末冶金活塞材料。思路如下：考虑到活塞在发动机中承受高温、高压和交变载荷，需要材料具有较高的强度、硬度和耐磨性。添加适量的碳、硅等合金元素来提高强度和硬度，同时添加一些能改善高温性能的元素如镍、钼等。控制粉末粒度在合适范围，以保证良好的成型性能和烧结性能。采用先进的成型工艺如热压成型，提高材料的致密度。烧结工艺要精确控制温度和时间，确保材料性能达到最佳。通过这样的设计，使粉末冶