遼寧省專升本2025年材料科學與工程材料制備工藝試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪種工藝屬于粉末冶金的主要成形方法？（）A.拉拔B.鑄造C.壓制成型D.焊接2.在材料制備過程中，擴散現(xiàn)象對以下哪個過程影響顯著？（）A.晶體塑性變形B.相互擴散合金化C.液體凝固D.晶體生長方向3.金屬塑性成形工藝中，通常用來生產(chǎn)形狀復雜、尺寸較大的零件的是？（）A.鍛造B.軋制C.擠壓D.鑄造4.為了降低金屬的硬度，提高塑性和消除內(nèi)應力，通常采用哪種熱處理工藝？（）A.淬火B(yǎng).回火C.正火D.退火5.物理氣相沉積（PVD）技術中，不屬于其基本過程的是？（）A.源物質(zhì)的蒸發(fā)或升華B.沉積物質(zhì)的輸運C.沉積物質(zhì)在基體表面的沉積D.化學反應合成6.下列哪種缺陷屬于固體材料內(nèi)部的點缺陷？（）A.晶界B.位錯C.空位D.晶粒7.金屬在固態(tài)下，通過加熱和冷卻改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和性能的熱處理工藝統(tǒng)稱為？（）A.成形工藝B.表面處理C.熱處理D.賦形處理8.在鑄造工藝中，為了防止金屬液在填充型腔過程中產(chǎn)生飛濺和氧化，通常在澆口杯上方設置？（）A.直澆道B.橫澆道C.內(nèi)澆道D.出?？?.粉末冶金技術制備的材料，通常具有哪些優(yōu)點？（）A.機械性能高B.成本低C.可制備特殊成分材料D.以上都是10.下列哪種工藝通常用于連接異種材料或連接不允許焊接的場合？（）A.焊接B.釬焊C.粘接D.擠壓二、填空題（每空1分，共15分。請將正確答案填在橫線上）1.材料制備工藝是指將原材料加工成所需______、______和______的整個過程。2.等溫凝固是指液態(tài)金屬在______上發(fā)生凝固的過程。3.金屬塑性成形是通過______的方式，使金屬材料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的零件的加工方法。4.熱處理工藝主要改變材料的______和______。5.在物理氣相沉積（PVD）中，濺射和蒸發(fā)是常用的______方法。6.粉末冶金技術可以制備多孔材料、硬質(zhì)合金等具有______特性的材料。7.金屬發(fā)生再結(jié)晶的必要條件是溫度高于其______溫度，并且變形量足夠大。8.鑄造工藝中，為了提高金屬液的流動性，常加入______。9.晶體生長過程中，溶質(zhì)原子在晶界處的富集現(xiàn)象稱為______。10.選擇材料制備工藝時，應綜合考慮材料的______、______、生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率等因素。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述鑄造工藝的主要流程及其特點。2.簡述退火和正火工藝的主要區(qū)別及其目的。3.簡述粉末冶金工藝的主要優(yōu)點及其適用范圍。4.簡述焊接缺陷可能對材料性能產(chǎn)生哪些不良影響。四、計算題（共10分）已知某合金鋼的臨界冷卻速度為10°C/s，現(xiàn)采用連續(xù)冷卻曲線進行熱處理。請繪出該合金鋼的簡化T-TT（時間-溫度-轉(zhuǎn)變）圖，并在圖上標出：（1）過冷奧氏體發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變的冷卻速度范圍。（2）過冷奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的冷卻速度范圍。（3）若采用爐冷方式，該合金鋼能否獲得馬氏體組織？為什么？五、論述題（共15分）論述選擇某種材料制備工藝時，需要考慮哪些主要因素？并以某種具體材料（如不銹鋼、鋁合金）為例，說明在實際生產(chǎn)中通常選擇哪種制備工藝及其原因。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.D4.D5.D6.C7.C8.A9.D10.C二、填空題1.形狀尺寸性能2.等溫面3.外力4.組織結(jié)構(gòu)5.源物質(zhì)6.特殊7.再結(jié)晶8.增稠劑（或發(fā)泡劑，若指多孔材料）9.固溶強化10.性能成本三、簡答題1.鑄造工藝的主要流程及其特點：流程：造型（制作模具）→制芯（制作內(nèi)腔模型）→合型（將內(nèi)外模具組合）→澆注（將熔融金屬注入型腔）→冷卻與清理（金屬冷卻后，去除模具等）。特點：可鑄造成形復雜形狀的大型零件；生產(chǎn)成本相對較低；工藝設備相對簡單；材料利用率不高；鑄件組織性能不均勻，內(nèi)部缺陷較多。2.退火和正火的主要區(qū)別及其目的：區(qū)別：退火是在較低溫度下進行，冷卻速度較慢（如爐冷）；正火是在較高溫度下進行，冷卻速度較快（如空冷）。目的：兩者都是為了降低材料硬度，提高塑性，消除內(nèi)應力，均勻組織，為后續(xù)加工（如冷變形、焊接、淬火）做準備。但正火處理獲得的組織更細密，強度和硬度略高于退火。3.粉末冶金工藝的主要優(yōu)點及其適用范圍：優(yōu)點：可制備特殊成分材料（如難熔金屬合金）；可制造形狀復雜的薄壁件或異形件；材料利用率高；可實現(xiàn)近凈成形，減少后續(xù)加工量；工藝過程易于實現(xiàn)自動化；可制備多孔材料、自潤滑材料等。適用范圍：硬質(zhì)合金、高速鋼、難熔金屬、特殊合金、陶瓷材料；形狀復雜的細小、薄壁件；需要特殊性能（如多孔、自潤滑）的材料。4.焊接缺陷可能對材料性能產(chǎn)生哪些不良影響：不良影響：降低連接強度和承載能力；產(chǎn)生應力集中，導致結(jié)構(gòu)過早失效；影響抗疲勞性能；降低耐腐蝕性能；降低耐熱性能；影響結(jié)構(gòu)美觀和使用功能。四、計算題（答案應包含一個簡化的T-TT圖，并標注相應區(qū)域）1.繪制簡化T-TT圖（假設為連續(xù)冷卻曲線圖）。2.標出過冷奧氏體發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變的冷卻速度范圍（位于珠光體轉(zhuǎn)變線以下，臨界冷卻速度以上）。3.標出過冷奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的冷卻速度范圍（位于馬氏體開始轉(zhuǎn)變線（Ms）以下，臨界冷卻速度以上）。4.在圖上標示出爐冷曲線，說明該合金鋼爐冷時冷卻速度低于臨界冷卻速度，因此不能獲得馬氏體組織，只能獲得珠光體（或珠光體+鐵素體）組織。五、論述題選擇材料制備工藝時，需要考慮的主要因素包括：1.材料的種類和性能要求：不同材料（金屬、陶瓷、高分子）適合不同的制備工藝。所需的最終性能（強度、硬度、塑性、韌性、耐腐蝕性等）也決定了工藝的選擇（如要求高硬度和耐磨性可能選擇淬火或粉末冶金）。2.零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸：復雜形狀通常適合鑄造或粉末冶金；大批量生產(chǎn)、形狀簡單的零件可能適合沖壓或模鍛。3.生產(chǎn)成本：包括原材料成本、設備投資、能源消耗、人工成本等。應選擇經(jīng)濟合理的工藝。4.生產(chǎn)規(guī)模：大批量生產(chǎn)應選擇高效、自動化的工藝；小批量或單件生產(chǎn)可能選擇靈活性更高的工藝。5.生產(chǎn)周期和交貨時間：要求快的交貨時間可能需要選擇短周期的工藝。6.工藝的可靠性和穩(wěn)定性：工藝過程應穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率高。7.環(huán)保和安全要求：工藝過程應盡量減少污染，保證生產(chǎn)安全。8.后續(xù)加工要求：工藝應能滿足后續(xù)加工（如機加工、熱處理）的要求。以不銹鋼為例，不銹鋼通常具有良好的耐腐蝕性和一定的強度塑性。根據(jù)零件需求選擇工藝：*對于形狀復雜、尺寸較大的結(jié)構(gòu)件（如化工容器、管道），常采用鑄造工藝，因為它能方便地制造復雜形狀，且不銹鋼在鑄造過程中工藝性尚可。*對于形狀相對簡單、要求高尺寸精度和表面質(zhì)量的零件（如閥門、螺栓），常采用沖壓或冷擠壓等塑性成形工藝，利用不銹鋼的冷加工硬化特性。*對于需要特定性能（如高強度、耐磨）或特殊形狀（如薄壁件）的零件，可能采用粉末冶金工藝。*無論采用何種初始成形工藝，為了進一步提高強度、硬度和耐磨性，通常都需要進行熱處理（如淬火+回火）。*在焊接修復或連接不銹鋼部件時，需選擇合適的焊接工藝（如鎢極氬弧焊TIG焊、