2025年大學大二（材料科學）材料表面工程綜合測試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內。（總共10題，每題3分）1.以下哪種表面處理方法不屬于化學轉化膜處理？（）A.發(fā)藍處理B.鍍鋅C.鈍化處理D.磷化處理2.化學氣相沉積過程中，氣體在基體表面發(fā)生的主要反應是（）A.氧化反應B.還原反應C.分解反應D.聚合反應3.等離子體表面處理中，等離子體產生的主要方式是（）A.氣體放電B.激光照射C.高溫加熱D.化學反應4.熱噴涂技術中，涂層形成的主要原理是（）A.物理吸附B.化學結合C.機械結合D.冶金結合5.以下哪種材料不適用于氣相沉積技術進行表面改性？（）A.金屬材料B.陶瓷材料C.高分子材料D.玻璃材料6.離子注入技術中，注入離子的能量范圍一般在（）A.幾keV到幾十keVB.幾百keV到幾MeVC.幾MeV到幾十MeVD.幾十MeV到幾百MeV7.化學轉化膜的主要作用不包括（）A.提高耐腐蝕性B.改善耐磨性C.增強導電性D.提高裝飾性8.物理氣相沉積過程中，原子或分子沉積到基體表面的驅動力是（）A.重力B.電場力C.化學親和力D.表面吸附力9.熱噴涂涂層的孔隙率一般在（）A.1%-5%B.5%-15%C.15%-30%D.30%-50%10.以下哪種表面處理方法可以在材料表面形成超硬涂層？（）A.鍍鉻B.滲碳C.離子氮化D.化學鍍鎳第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每題2分，共10分）1.化學氣相沉積的基本過程包括氣體的______、______和______。2.等離子體表面處理的特點有______、______、______等。3.熱噴涂技術常用的熱源有______、______、______等。4.離子注入技術的優(yōu)點包括______、______、______等。5.化學轉化膜按其形成機理可分為______、______、______等。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述化學氣相沉積的原理及主要應用領域。2.說明等離子體表面處理對材料表面性能的改善作用。3.分析熱噴涂涂層的組織結構特點及其對涂層性能的影響。四、材料分析題（每題15分，共15分）材料：某金屬材料在使用過程中發(fā)現(xiàn)表面腐蝕嚴重，現(xiàn)采用一種表面處理方法對其進行改性。經(jīng)過處理后，材料表面形成了一層致密的膜層，膜層的主要成分是金屬氧化物。通過檢測發(fā)現(xiàn)，處理后的材料耐腐蝕性顯著提高，同時硬度也有所增加。問題：請分析該表面處理方法可能是什么，并說明其原理及膜層形成過程。五、論述題（每題5分，共5分）論述材料表面工程在現(xiàn)代材料科學與工程中的重要地位和發(fā)展趨勢。答案：1.B2.C3.A4.D5.D6.B7.C8.D9.C10.C二、1.輸送、活化、沉積2.處理溫度低、作用時間短、可精確控制3.火焰、電弧、等離子體4.可精確控制注入元素和劑量、對材料表面損傷小、能實現(xiàn)多種元素共注入5.氧化物膜、磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜三、1.化學氣相沉積是利用氣態(tài)物質在固體表面進行化學反應并生成固態(tài)沉積物的過程。原理是將含有反應氣體的混合氣體引入反應室，在加熱的基體表面發(fā)生化學反應，生成所需的涂層。主要應用領域包括刀具涂層、電子器件制造、航空航天零部件表面防護等。2.等離子體表面處理可改善材料表面的潤濕性、附著力、耐腐蝕性等。通過等離子體中的高能粒子轟擊材料表面，使其表面清潔、活化，形成粗糙表面，增加表面積，從而提高潤濕性和附著力。同時，等離子體中的活性粒子與表面原子反應，可形成新的化合物層，提高耐腐蝕性。3.熱噴涂涂層組織結構特點：涂層由大量的顆粒堆積而成，存在孔隙和裂紋?？紫堵视绊懲繉拥拿芏取姸群湍透g性；裂紋會降低涂層的結合強度和韌性。涂層的硬度主要取決于噴涂材料和工藝，一般高于基體材料。涂層的耐磨性與硬度和組織結構有關，致密的涂層耐磨性較好。四、該表面處理方法可能是化學轉化膜處理中的鈍化處理。原理是通過特定的化學溶液使金屬表面發(fā)生化學反應，形成一層致密的金屬氧化物膜。膜層形成過程：首先將金屬材料清洗干凈，去除表面油污和雜質。然后將其浸泡在含有氧化劑等成分的鈍化液中，在金屬表面發(fā)生氧化反應，生成金屬氧化物膜。隨著反應的進行，膜層逐漸增厚，最終形成致密的保護膜，提高了材料的耐腐蝕性和硬度。五、材料表面工程在現(xiàn)代材料科學與工程中具有重要地位。它可以顯著改善材料的表面性能，如提高耐腐蝕性、耐磨性、硬度等，從而拓寬材料的應用領域