2026年工程材料性能与选择测试题

2026年工程材料性能与选择测试题一、单选题（共10题，每题2分，合计20分）针对我国制造业对高性能材料的迫切需求，结合长三角地区工业发展特点设计。1.长三角地区某汽车零部件企业需选用耐高温合金制造涡轮增压器，以下材料中，最合适的是（）。A.45钢B.GH4169C.QT800-2D.ZG230-4502.在海洋工程结构中，用于腐蚀环境的高速列车齿轮箱密封件，应优先选择（）。A.NBR橡胶B.FKM氟橡胶C.EPDM三元乙丙橡胶D.SBR丁苯橡胶3.某风电叶片制造商需要一种抗疲劳强度高、重量轻的基体材料，以下选项中最符合要求的是（）。A.玻璃纤维增强环氧树脂（GFRP）B.碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）C.镁合金AZ91DD.铝合金6061-T64.针对高温高压水轮机密封环，要求耐磨且导热性好，推荐采用（）。A.硬质合金（WC/Co）B.石墨碳化硅（SiC）C.高碳铬钢（Cr12MoV）D.聚四氟乙烯（PTFE）复合材料5.长三角地区桥梁建设需用耐候性强的紧固件，以下材料中最耐大气腐蚀的是（）。A.10.9级高强度螺栓（Q345）B.镀锌钢螺栓（GB/T3277）C.不锈钢304螺栓（AISI304）D.热镀锌铝合金螺栓（ZL-101）6.某锂电池极片粘结剂需在-20℃至150℃范围内保持韧性，适合的聚合物是（）。A.腈-丁二烯橡胶（NBR）B.苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）C.聚丙烯酸酯（PAA）D.聚偏氟乙烯（PVDF）7.高速铁路道岔转辙器需用耐磨接触材料，以下选项中最适用的是（）。A.巴氏合金（锡基轴承合金）B.硬质合金（钨钴合金）C.高耐磨钢（Cr12）D.聚四氟乙烯自润滑复合材料8.长三角地区半导体制造设备需用耐腐蚀的密封轴承，推荐（）。A.深沟球轴承（608ZZ）B.推力球轴承（51200）C.调心滚子轴承（23212）D.含氟聚合物自润滑轴承（PTFE填充轴承）9.针对光伏组件的边框材料，要求抗紫外线、耐候性好，最优选的是（）。A.铝合金6063-T5B.铜合金（H62）C.钛合金（TC4）D.镀锌钢（Q235）10.长三角地区造船业需用耐海水腐蚀的液压缸密封件，应选用（）。A.氯丁橡胶（CR）B.氟橡胶（FKM）C.丁腈橡胶（NBR）D.腈-丁二烯橡胶（NBR）二、多选题（共5题，每题3分，合计15分）结合粤港澳大湾区高端装备制造对材料性能的特殊要求出题。1.某半导体晶圆厂需用耐高温（200℃）、耐化学腐蚀的导热界面材料，以下选项中适用的有（）。A.硅脂（硅基导热硅脂）B.导热凝胶（有机硅凝胶）C.聚苯硫醚（PPS）基热界面材料D.银基导热膏（Ag-filledthermalpad）2.针对深水油气平台结构件，要求抗疲劳且耐H₂S腐蚀，合适的材料组合是（）。A.15MnNi63钢B.双相不锈钢（DSS）2205C.镍基合金（Nimonic80A）D.钛合金（Ti-6Al-4V）3.长三角地区新能源汽车电池壳体需用轻质高强材料，以下选项中可选的有（）。A.镁合金（AZ91D）B.铝合金（6061-T6）C.碳纤维增强复合材料（CFRP）D.高强度钢（DP500）4.高速铁路接触网线材需满足高导电率、耐磨损，符合要求的材料有（）。A.铜合金（BACu）B.铝合金（6xxx系）C.镍铬合金（NiCr）D.高碳钢（GCr15）5.针对精密仪器滑动导轨，要求低摩擦、高耐磨，推荐的表面处理技术有（）。A.PVD类镀膜（TiN）B.电镀硬铬（HardChromePlating）C.磷化处理（Phosphating）D.自润滑涂层（PTFE复合涂层）三、判断题（共10题，每题1分，合计10分）针对京津冀地区环保法规对材料选择的限制出题。1.环氧树脂（EP）基复合材料在高温（>200℃）下会完全分解。（×）2.高碳钢（C>0.6%）具有优异的淬透性，适合制造大型模具。（√）3.镍基高温合金（Inconel625）在300℃以下抗氧化性能优于钛合金（TC4）。（×）4.长三角地区风电叶片常用环氧树脂胶粘剂，因其抗湿性差。（×）5.氟橡胶（FKM）耐油性优于硅橡胶（VMQ），但耐低温性较差。（×）6.高强度螺栓（10.9级）的屈服强度不低于1000MPa。（√）7.玻璃纤维增强塑料（GFRP）的密度比铝合金轻30%，但导热性更差。（√）8.钛合金（TC4）在海水环境中比316L不锈钢腐蚀更快。（√）9.液压系统密封件在高温（>150℃）下推荐使用聚四氟乙烯（PTFE）材料。（×）10.硬质合金（WC/Co）的硬度可达HV800-2000，但韧性较差。（√）四、简答题（共4题，每题5分，合计20分）结合粤港澳大湾区智能制造对材料创新的需求出题。1.简述碳纤维增强复合材料（CFRP）在5G基站天线支架中的优势及适用条件。答：优势：①密度低，减重效果显著；②比强度高，抗疲劳性能优异；③耐候性好，适合户外环境。适用条件：需承受风载、抗腐蚀且轻量化场合。2.比较镁合金与铝合金在新能源汽车结构件中的应用差异及原因。答：差异：①镁合金密度更低（约1.74g/cm³vs2.7g/cm³），减重更优；②镁合金比强度稍高，但耐腐蚀性差（需表面处理）；③铝合金成本更低，加工性能更成熟。原因：镁合金适合对重量敏感的轻量化部件，铝合金则适用于成本控制要求高的结构件。3.针对半导体设备真空腔体，为何推荐使用不锈304L不锈钢？答：①304L含超低碳（≤0.03%C），焊接后不易产生晶间腐蚀；②优异的耐蚀性，避免与真空油反应；③高洁净度，符合半导体设备对材料纯度的要求。4.简述石墨碳化硅（SiC）陶瓷在燃气轮机中的应用限制及改进措施。答：限制：①脆性大，抗冲击性差；②高温下可能发生相变导致性能下降。改进措施：①加入粘结相（如SiC-SiC复合材料）；②表面涂层技术（如SiC/CrAlY涂层）；③优化制造工艺（如反应烧结法提高致密度）。五、计算题（共2题，每题10分，合计20分）结合长三角地区桥梁工程对材料性能的精确计算需求出题。1.某桥梁斜拉索需用镀锌钢（镀层厚度50μm）承受静载荷2000kN，若环境湿度60%，请计算镀锌层的腐蚀速率（mm/a）及剩余寿命（年）。答：①腐蚀速率计算：镀锌层在潮湿环境中年均腐蚀速率约0.1mm/a；②剩余寿命：50μm÷0.1mm/a=0.5年（需考虑阴极保护措施）。2.若某风电叶片制造商采用Epoxy+T300碳纤维复合材料，已知碳纤维弹性模量E_f=150GPa，基体模量E_m=3GPa，纤维体积含量V_f=60%，请计算复合材料的层合板弹性模量（E_L）。答：E_L=V_f·E_f+(1-V_f)·E_m=0.6×150+0.4×3=93GPa。六、论述题（共1题，15分）针对京津冀地区环保政策对材料回收的推动作用出题。试论述“增材制造（3D打印）对高性能金属材料回收利用的潜在影响及挑战”。答：潜在影响：①废金属粉末可直接用于3D打印，减少资源浪费；②复杂结构件可按需制造，降低边角料产生；③铝合金、钛合金等难加工材料回收利用率提升。挑战：①粉末纯度控制难度大，影响打印质量；②回收粉末的均匀性难以保证；③现有设备对回收材料兼容性有限；④环保法规对回收过程排放有严格要求。京津冀地区可依托京津冀协同发展战略，建立金属材料回收与3D打印产业联动平台。答案与解析一、单选题1.B（GH4169为镍基高温合金，耐600℃以上高温，符合涡轮增压器要求）2.B（FKM耐油、耐高温、耐介质腐蚀，适合海洋环境）3.B（CF/PEEK比GFRP强度更高，抗疲劳性能优异）4.B（SiC导热性高，硬度大，适合高温耐磨密封）5.C（不锈钢304耐氯离子腐蚀，符合长三角沿海大气环境）6.D（PVDF耐宽温域、耐化学腐蚀，适合锂电池极片）7.B（硬质合金耐磨性远超其他选项，适合道岔接触面）8.D（PTFE填充轴承耐腐蚀、自润滑，适合半导体设备）9.A（铝合金6063-T5耐候性优异，已广泛应用于光伏边框）10.B（FKM耐海水、耐油性最佳，适合船舶液压系统）二、多选题1.ABD（硅脂、凝胶、银基材料导热系数高，PPS基材料需加热熔融）2.AB（15MnNi63抗疲劳，2205耐H₂S腐蚀）3.ABC（镁合金最轻，铝合金加工性佳，CFRP强度高）4.AB（铜合金导电率高，铝合金强度适中）5.ABD（PTFE涂层耐磨自润滑，PVD类镀膜减摩，电镀硬铬耐磨性一般）三、判断题1.×（环氧树脂热分解温度>300℃）2.√（高碳钢淬透性好，适合模具）3.×（钛合金抗氧化性优于镍基合金在300℃以下）4.×（环氧胶耐湿性较好，但需防潮处理）5.×（FKM耐低温性优于硅橡胶）6.√（10.9级屈服强度≥960MPa）7.√（GFRP密度比铝合金低30%，导热系数约1/10）8.√（钛合金电位更负，易腐蚀）9.×（PTFE耐温极限260℃，150℃下性能稳定）10.√（硬质合金脆性大，但耐磨性极高）四、简答题1.见题目答案（碳纤维优势及适用条件）2.见题目答案（镁合金与铝合金差异及原因）3.见题目答案（304L不锈钢应用原因）4.见题目答案（Si