2025年材料成型及工藝基礎(chǔ)考試題(含答案)一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種鑄造方法更適合生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的鋁合金薄壁件？A.砂型鑄造B.金屬型鑄造C.壓力鑄造D.熔模鑄造答案：C（壓力鑄造利用高壓高速充型，適合薄壁、高精度的非鐵合金鑄件）2.塑性變形過程中，位錯運動的主要阻力來源于：A.晶界與第二相顆粒B.原子熱振動C.空位濃度D.晶格常數(shù)差異答案：A（晶界阻礙位錯運動，第二相顆粒通過切割或繞過機(jī)制增加變形阻力）3.焊接熱影響區(qū)中，晶粒嚴(yán)重粗化、力學(xué)性能最差的區(qū)域是：A.熔合區(qū)B.過熱區(qū)C.正火區(qū)D.部分相變區(qū)答案：B（過熱區(qū)溫度遠(yuǎn)高于固相線，晶粒急劇長大，塑性和韌性顯著下降）4.粉末冶金工藝中，壓制后的生坯強(qiáng)度主要取決于：A.粉末粒度B.壓制壓力C.粉末形狀D.粘結(jié)劑添加量答案：D（粘結(jié)劑在壓制時形成橋接，是生坯初期強(qiáng)度的主要來源）5.以下哪種鍛造工藝更適合生產(chǎn)齒輪坯這類軸對稱、截面變化大的零件？A.自由鍛B(tài).胎膜鍛C.模鍛D.輾環(huán)答案：C（模鍛通過模具限制金屬流動，可精確成型復(fù)雜形狀）6.鋁合金時效強(qiáng)化的本質(zhì)是：A.固溶體過飽和析出第二相B.位錯密度增加C.晶粒細(xì)化D.晶界強(qiáng)化答案：A（時效過程中過飽和固溶體分解，析出細(xì)小彌散的強(qiáng)化相）7.液態(tài)金屬充型能力不足時，最易產(chǎn)生的缺陷是：A.縮孔B.氣孔C.冷隔D.夾渣答案：C（充型能力不足導(dǎo)致金屬液未完全融合，形成冷隔）8.電阻點焊時，焊接質(zhì)量的關(guān)鍵控制參數(shù)是：A.電極壓力B.焊接電流C.通電時間D.以上均是答案：D（電極壓力、電流、時間共同決定熔核尺寸和結(jié)合強(qiáng)度）9.以下哪種成型工藝屬于增材制造范疇？A.激光選區(qū)熔化（SLM）B.擠壓鑄造C.超塑性成型D.真空吸鑄答案：A（SLM通過逐層熔化金屬粉末實現(xiàn)三維成型，屬于增材制造）10.板料拉深時，起皺缺陷主要發(fā)生在：A.凸模圓角區(qū)B.凹模圓角區(qū)C.法蘭區(qū)（坯料邊緣）D.筒壁區(qū)答案：C（法蘭區(qū)受切向壓應(yīng)力，厚度方向失穩(wěn)導(dǎo)致起皺）二、填空題（每空1分，共20分）1.砂型鑄造中，型砂的主要性能要求包括______、______、______和潰散性。答案：強(qiáng)度、透氣性、耐火性2.金屬塑性變形的基本方式為______和______，其中______是低溫下的主要變形方式。答案：滑移、孿生、滑移3.焊接接頭由______、______和______三部分組成，其中______是力學(xué)性能最薄弱的區(qū)域。答案：焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)、熔合區(qū)4.粉末冶金的基本工藝路線為：粉末制備→______→______→______→后處理。答案：成型（壓制）、燒結(jié)、整形5.鍛造比是指______與______的比值，其數(shù)值越大，金屬的______性能越好。答案：變形前橫截面積、變形后橫截面積、力學(xué)6.壓鑄工藝中，為防止鋁液氧化，通常采用______或______作為保護(hù)氣體。答案：氮氣、氬氣7.板料沖壓的基本工序可分為______和______兩大類，其中______工序包括落料、沖孔等。答案：分離、成型、分離三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述砂型鑄造與金屬型鑄造的主要區(qū)別及適用場景。答案：砂型鑄造使用砂質(zhì)鑄型（一次性），成本低、適應(yīng)性廣，適合單件小批量生產(chǎn)復(fù)雜鑄件（如機(jī)床床身）；金屬型鑄造使用永久金屬模具，冷卻速度快、精度高，適合大批量生產(chǎn)非鐵合金或中小型鑄鐵件（如發(fā)動機(jī)鋁缸蓋）。兩者主要區(qū)別在于鑄型材料（砂vs金屬）、鑄型復(fù)用性（一次性vs多次使用）、冷卻速度（慢vs快）及適用生產(chǎn)批量（小批量vs大批量）。2.說明鍛造流線（纖維組織）的形成過程及其對材料性能的影響。答案：鍛造時，金屬中的夾雜物（如氧化物、硫化物）隨基體金屬變形而被拉長、呈流線分布，形成鍛造流線。其影響表現(xiàn)為各向異性：平行于流線方向的抗拉強(qiáng)度、塑性較好；垂直方向的抗剪強(qiáng)度較好。設(shè)計零件時應(yīng)使流線方向與零件承受的最大拉應(yīng)力方向一致（如曲軸的流線沿軸線分布），避免切斷流線（如避免橫向切削加工）。3.列舉三種常見的焊接缺陷，并分析其產(chǎn)生原因。答案：（1）氣孔：熔池凝固時氣體（如H?、CO）來不及逸出，在焊縫中形成孔洞；原因包括焊條潮濕、保護(hù)氣體不足、焊接速度過快。（2）裂紋：熱裂紋因凝固末期低熔點共晶在收縮應(yīng)力下開裂；冷裂紋因氫致延遲斷裂或淬硬組織應(yīng)力集中。（3）未焊透：焊接電流過小、坡口角度過小、間隙不足導(dǎo)致焊縫未完全熔合。4.對比分析模鍛與自由鍛的優(yōu)缺點。答案：模鍛優(yōu)點：尺寸精度高、表面質(zhì)量好、加工余量小、生產(chǎn)效率高，適合批量生產(chǎn)復(fù)雜形狀零件（如齒輪）；缺點：模具成本高、設(shè)備噸位大、適合中小件。自由鍛優(yōu)點：設(shè)備通用、靈活性強(qiáng)，適合大型鍛件（如軋輥）；缺點：精度低、余量大、勞動強(qiáng)度高，不適合復(fù)雜形狀。5.簡述粉末冶金工藝在制備難熔金屬零件（如鎢坩堝）中的優(yōu)勢。答案：難熔金屬（W、Mo）熔點極高（鎢約3400℃），傳統(tǒng)熔煉鑄造易氧化、設(shè)備要求高。粉末冶金通過冷壓成型→高溫?zé)Y(jié)（低于熔點）實現(xiàn)致密化，避免了熔煉困難；可精確控制成分（如添加稀土氧化物），提高高溫性能；適合制備多孔材料（如鎢滲銅電極）或復(fù)雜形狀零件（如火箭噴管喉襯）。四、分析題（每題10分，共20分）1.某企業(yè)生產(chǎn)的鋁合金壓鑄件（汽車變速箱殼體）表面出現(xiàn)大量針孔缺陷，試分析可能原因及改進(jìn)措施。答案：可能原因：（1）熔煉過程中鋁液吸氫（如爐料潮濕、精煉不充分）；（2）壓鑄時卷氣（壓射速度過高、排氣槽設(shè)計不合理）；（3）模具溫度過低，表面凝固過快，內(nèi)部氣體無法逸出；（4）脫模劑含水或噴涂過量，受熱分解產(chǎn)生氣體。改進(jìn)措施：（1）嚴(yán)格控制爐料干燥，采用真空熔煉或惰性氣體保護(hù)；（2）優(yōu)化壓鑄參數(shù)（降低高速階段壓射速度、增加排氣槽數(shù)量和尺寸）；（3）提高模具預(yù)熱溫度（180-250℃），減緩表層凝固速度；（4）使用無水脫模劑，控制噴涂量。2.某低碳鋼零件需通過焊接連接，焊后發(fā)現(xiàn)接頭處硬度顯著升高，易產(chǎn)生冷裂紋。試分析原因并提出解決措施。答案：原因：低碳鋼焊接性良好，但當(dāng)焊接熱輸入過?。ㄈ缈焖倮鋮s）或母材含碳量偏高時，熱影響區(qū)（尤其是過熱區(qū)）會發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，形成硬脆組織（如馬氏體），導(dǎo)致硬度升高；同時，焊接應(yīng)力（熱應(yīng)力+組織應(yīng)力）與氫（來自焊條或環(huán)境）共同作用，引發(fā)冷裂紋。解決措施：（1）預(yù)熱母材（100-150℃），減緩冷卻速度，避免馬氏體形成；（2）采用低氫型焊條（如E4315），嚴(yán)格烘干（350-400℃保溫2h），減少氫來源；（3）調(diào)整焊接工藝（增大電流、降低速度），增加熱輸入，延長冷卻時間；（4）焊后進(jìn)行去應(yīng)力退火（600-650℃保溫），消除殘余應(yīng)力；（5）控制母材碳當(dāng)量（Ceq≤0.4%），避免使用含碳量過高的鋼材。五、綜合題（20分）設(shè)計某新能源汽車驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯（材料為硅鋼片，厚度0.35mm，形狀為帶齒槽的圓盤，直徑200mm，批量10萬件/年）的成型工藝方案，需說明工藝選擇依據(jù)、關(guān)鍵參數(shù)控制及質(zhì)量檢測要點。答案：1.工藝選擇：采用板料沖壓+疊片成型工藝。硅鋼片為軟磁材料，厚度?。?.35mm），需高精度齒槽結(jié)構(gòu)（影響電機(jī)效率），批量大（10萬件），沖壓適合高效生產(chǎn)復(fù)雜形狀薄板零件。2.關(guān)鍵參數(shù)控制：（1）模具設(shè)計：采用級進(jìn)模（多工位連續(xù)沖壓），包含落料、沖孔、切槽等工序；模具間隙控制為材料厚度的5-8%（0.017-0.028mm），避免毛刺和撕裂；凹模圓角半徑R=0.1-0.2mm，減少拉應(yīng)力集中。（2）沖壓設(shè)備：選擇高速壓力機(jī)（行程次數(shù)100-200次/分鐘），確保生產(chǎn)效率；設(shè)備精度需達(dá)IT7級，保證沖裁尺寸一致性（齒槽寬度公差±0.05mm）。（3）潤滑：使用極壓潤滑油（如硫化脂肪酸酯），降低摩擦系數(shù)（μ≤0.1），減少模具磨損和工件表面劃傷。3.質(zhì)量檢測要點：（1）尺寸精度：用三坐標(biāo)測量儀檢測直徑（200±0.1mm）、齒槽寬度（