材料加工先进技术考试题及答案

材料加工先进技术考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在选择性激光烧结（SLS）成型过程中，常用的铺粉方式为（）。A.刮刀铺粉B.喷头喷涂C.重力落粉D.静电吸附答案A2.电子束熔炼（EBM）技术相比于激光增材制造的优势在于（）。A.成型精度更高B.可加工有色金属及难熔金属C.成本更低D.无需真空环境答案B解析EBM在真空中进行，电子束能量密度高，特别适合加工钛合金、镍基合金等活性及难熔金属。3.搅拌摩擦焊（FSW）中的主要热源来自（）。A.电阻热B.电弧热C.机械摩擦热与塑性变形热D.激光辐照热答案C4.超塑性成形要求材料具有细晶组织和（）。A.高应变速率敏感性系数（m>B.低熔点C.高强度D.加工硬化能力答案A解析超塑性成形的核心条件之一是应变速率敏感性指数m较大，通常m>5.下列哪种工艺属于“近净成形”技术？（）A.砂型铸造B.精密锻造C.电弧焊D.普通车削答案B6.在选区激光熔化（SLM）过程中，为防止球化效应，通常需要控制（）。A.激光功率与扫描速度的匹配B.零件尺寸C.粉末形状D.基板厚度答案A7.等离子喷涂制备热障涂层时，涂层与基体的结合方式主要是（）。A.冶金结合B.机械咬合与少量扩散C.化学键合D.范德华力答案B8.在等静压成型中，传递压力的介质通常是（）。A.气体或液体B.固体颗粒C.真空D.电磁场答案A9.超声波辅助焊接的主要作用是（）。A.增加热输入B.利用超声波振动去除表面氧化膜并促进界面塑性流动C.提高焊接速度D.降低材料熔点答案B10.下列哪项不是激光切割的主要优点？（）A.切缝窄B.热影响区小C.可切割非金属D.切割厚度不受限制答案D解析激光切割的厚度受激光功率、波长等因素限制，并非不受限制。二、填空题（每空2分，共20分）1.增材制造技术的核心原理是逐层堆积。答案堆积2.扩散连接过程中，决定连接质量的关键参数包括温度、压力和保温时间。答案压力3.在粉末冶金工艺中，压制工序后通常需要经过烧结工序以获得所需力学性能。答案烧结4.激光熔覆技术中，熔覆层与基体的结合方式属于冶金结合。答案冶金结合5.超塑性成形中，材料的延伸率可达(数值如500%以上)%以上。（填一个合理数值）答案500解析超塑性材料的延伸率通常达数百甚至上千百分比，一般给出500%以上即可。6.搅拌摩擦焊的搅拌头主要由轴肩和搅拌针两部分组成。答案搅拌针7.电子束焊接必须在真空环境中进行，以避免电子束散射。答案真空8.在选择性激光熔化成形过程中，为避免氧化，通常采用惰性气体（如氩气）保护。答案惰性气体9.热等静压（HIP）技术的主要作用是消除内部孔隙，提高材料致密度。答案内部孔隙（或气孔、缺陷）10.金属注射成型（MIM）工艺中，脱脂的目的是去除粘结剂。答案粘结剂三、简答题（每题10分，共40分）1.简述选区激光熔化（SLM）与选择性激光烧结（SLS）的主要区别。答案(1)熔化程度不同：SLM将粉末完全熔化，形成致密金属零件；SLS仅使粉末表面熔化或烧结，零件通常多孔。(2)材料不同：SLM主要用于金属粉末；SLS可用于金属、陶瓷、高分子等，但多为包覆粉末。(3)后处理要求不同：SLM零件通常无需或只需少量后处理；SLS零件常需浸渗或二次烧结。(4)工艺参数：SLM需要更高激光能量密度，扫描速度通常更慢。解析重点从熔化机制、材料适用范围及致密度等方面对比。2.说明搅拌摩擦焊（FSW）的基本原理，并列举其主要优点。答案原理：利用高速旋转的搅拌头（由轴肩和搅拌针组成）插入待焊工件接缝处，通过摩擦热使材料塑化，并在搅拌头轴向压力与旋转作用下实现塑性金属的流动与混合，形成固相连接。主要优点：•无熔化缺陷（如气孔、热裂纹），接头性能优良。•焊接变形小，残余应力低。•可焊接传统熔焊难以焊接的铝合金、镁合金等。•环保（无烟尘、飞溅）。•易于自动化。3.什么是超塑性成形？实现超塑性需要具备哪些条件？举例一种超塑性成形的典型工艺。答案超塑性成形是指材料在一定条件下（特定的组织、温度和应变速率）表现出异常高的延伸率（通常>200%）而无缩颈的塑性加工方法。条件：(1)微细等轴晶粒组织（晶粒尺寸通常<10μm）。(2)适当的变形温度（一般>0.5Tm，T(3)合适的应变速率（通常较低，10−4–10−(4)高的应变速率敏感性指数m>4.简述激光增材制造中“球化效应”产生的原因及其危害。答案原因：在激光熔化过程中，液态金属因表面张力作用倾向于形成球状以降低表面能；若熔体对基体的润湿性差，或激光能量输入不当，熔体无法铺展，即形成球状颗粒（球化）。危害：•导致层间结合不良，产生孔隙。•降低零件致密度和力学性能。•影响成型精度及表面质量。•严重时导致成型失败。控制措施：优化激光功率和扫描速度，采用保护气氛提高润湿性，预热基板。四、综合分析题（每题10分，共20分）1.某铝合金零件形状复杂，采用传统铸造工艺易产生疏松、缩孔等缺陷，且机械加工余量大。请你为其选择一种先进加工技术并说明理由，同时简要分析该技术的工艺要点和质量控制关键。答案推荐技术：选区激光熔化成形（SLM）。理由：•SLM属于增材制造，可成形任意复杂形状，无需模具，直接成型近净形零件，减少后续加工。•铝合金激光成形技术已较成熟，通过优化参数可获得全致密组织，力学性能优于铸件。工艺要点：•使用气雾化球形铝粉，粒径20–60μm，流动性好。•采用保护气氛（氩气），防止氧化。•激光功率200–400W，扫描速度500–1500mm/s，层厚30–50μm。•需进行基板预热（约100–200°C）减小热应力。质量控制关键：•避免球化与孔隙：优化能量密度，确保熔池铺展充分。•控制热应力与变形：通过扫描路径优化（如分区、短路线扫描），必要时进行热处理消除应力。•粉末重复利用需定期筛分，防止杂物带入。2.在搅拌摩擦焊过程中，若出现焊缝内部“隧道型孔洞”缺陷，请分析可能的原因并提出解决办法。答案原因分析：•焊接参数不当：如旋转速度过低或焊接速度过快，导致热输入不足，塑性流动不充分。•搅拌头设计不合理：搅拌针长度不足或轴肩下压量不够，无法有效填充材料。•装配间隙过大：工件对接面间隙>0.5mm，材料无法充分填充。•塑性流动受阻：材料沿厚度方向未形成有效环流。解决办法：•调整参数：适当提高旋