材料加工新技术与新方法

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1、实用材料加工新技术与新方法1.人类历史上的六次材料技术革命史什么？简述超材料时代的特点？（10分）答：①石青②青铁③铁合金化④合成材料⑤新材料设计与制备加工时代⑥超材料时代超材料是一种通过海量设计与微结构加工的新兴材料逆向设计典型代表隐身衣材料左手材料杜克大学刘若鹏2.简述材料加工技术的总体发展趋势以及主要发展方向（10分）发展趋势：过程综台、技术综合、学科综台。发展方向：（1）常规材料加工工艺的短流程化和高效化；（2）发展先进的成形加工技术实现组织与性能的精确控制；（3）材料设计、制备与成形加工一体化；

2、（4）开发新型制备与成形加工技术，发展新材料和新制品；（5）发展计算机数值模拟和过程仿真技术，构建完善的材料数据库；（6）材料的智能制备与成形加工技术。3.简述快速凝固的概念及用途，实现快速凝固的两种方法以及快速凝固的组织特征是什么？（10分）概念：由液相到固相的相变过程进行得非常快，从而获得普通铸件和铸锭无法获得的成分、相结构和显微结构的过程。产生急冷技术或深过冷技术获得很高的凝固前沿推进速度的凝固过程。 文档实用快速凝固的用途：（1）获得新的凝固组织，开发新材料（2）制备难加工材料薄带、细小线材和块体

3、材料（3）简化制备工序，实现近终形成形。实现方法：（1）快速冷却：通过提高铸型的导热能力，增大热流的导出速度可使凝固界面快速推进，实现快速凝固（2）深过冷：快冷法只能在薄膜、细线及小尺寸颗粒中实现，减少凝固过程中热流导出量是大尺寸试件中实现快速凝固的唯一途径，通过抑制凝固过程的形核，使合金溶液获得很大的过冷度，从而凝固过程释放的潜热被过冷溶体吸收，可大大减少凝固过程要导出的热量，获得很大的凝固速度。快速凝固的组织特征（1）偏析形成倾向减小（2）形成非平衡相（3）细化凝固组织（4）析出相的结构发生变化（5）

4、形成非晶态4.简述定向凝固的概念和现有工艺，简述连续定向凝固的基本原理。（10分）定向凝固是指在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和未凝固金属熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，最终得到具有特定取向柱状晶或单晶的技术。定向凝固工艺：文档实用（1）发热剂法（2）功率降低法（3）高速凝固法（4）液态金属冷却法（5）流态床冷却法（6）区域熔化液态金属冷却法（7）连续定向凝固连续定向凝固基本原理：在连续定向凝固过程中对铸型进行加热，使它的温度高于被铸金属的凝固温度，并通过在铸型出口

5、附近的强制冷却，或同时对铸型进行分区加热与控制，在凝固金属和未凝固溶体中建立起沿拉坯方向的温度梯度，从而使熔体形核后沿着与热流（拉坯方向）相反的方向，按单一的结晶取向进行凝固，获得连续定向结晶组织（连续柱状晶组织）甚至单晶组织。5.（1）简述半固态加工的概念和特点（5分）（2）何为触变成形，何为流变成型？（5分）在金属凝固过程中，对其施以剧烈的搅拌作用，充分破碎树枝状的初生固相，得到一种液态金属母液中均匀的悬浮着一定球状初生固相的固液混合浆料（固相组分一般50%），即流变浆料，利用这种流变浆料直接进行成形

6、加工的方法称为半固态金属的流变成形。如果将流变浆料凝固成锭，按需要将此金属锭切成一定大小，然后重新加热至金属的半固态温度区，这时的金属锭一般称为半固态金属坯料。利用金属的半固态坯料进行成形加工，这种方法称为触变成形。优点：文档实用1.黏度比液态金属高，容易控制；2.模具夹带的气体少，减少氧化、改善加工性，减少模具粘接，可进行更高速的部件成形，改善表面光洁度，易实现自动化和形成新加共工工艺；3.流动应力比固态金属低:半固态浆料具有流变性和触变性，变形抗力非常小，可以更高的速度成形部件，而且可进行复杂件成形，

7、缩短加丁凋期，提高材料利用率，有利于节能节材，并可进行连续形状的高速成形（如挤压)，加工成本低；4.应用范围广；5.凡具有固液两相区的合金均可实现半固态加工。可适用于多种加工工艺，如铸造、轧制、挤压和锻压等，并可进行材料的复合及成形。6.（1）连续铸轧的概念和工艺特点，列出三种目前在生产的金属材料（4分（2）影响铸轧过程中稳定性的主要因素有哪些（4分）（3）保证铸轧正常进行的两个条件是什么（2分）（1）连续铸轧：直接将金属熔体轧制成半成品带坯或成品带材的工艺称为连续铸轧。结晶器为两个带水冷系统的旋转铸轧辊

8、，熔体于很短的时间内（2~3S）在其辊缝间完成凝固和热轧两个过程。铝板连续铸轧、薄板坯液芯压下、双辊薄带钢铸轧。（2）影响铸轧过程稳定性的主要因素双辊薄带钢铸轧影响因素：（1）钢水流动的影响（2）凝固行为的影响（3）铸轧速度的影响（4）侧封的影响（5）铸轧力和辊缝控制问题；铸轧产品缺陷：（1）条痕（2）孔洞（3）横波（4）白条（5）黑皮（6）板面不平（7）边部不齐。（3）铸轧基本条件：（1）浇铸系统预热温度（2）金属液面高度。