2025年大學(xué)大三（材料成型及控制工程）粉末冶金材料專項(xiàng)測(cè)試試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。(總共20題，每題2分，每題選出答案后，用鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)。在試題卷上作答無(wú)效)1.以下哪種粉末冶金材料制備工藝可以有效控制材料的孔隙率？A.模壓成型B.注射成型C.等靜壓成型D.燒結(jié)2.粉末冶金材料中，影響材料硬度的主要因素不包括以下哪項(xiàng)？A.粉末粒度B.合金元素種類C.燒結(jié)溫度D.材料顏色3.對(duì)于高強(qiáng)度粉末冶金結(jié)構(gòu)零件，通常采用的合金化元素是？A.碳B.硅C.鎳D.鈦4.粉末冶金材料的密度主要取決于？A.粉末形狀B.孔隙率C.燒結(jié)氣氛D.壓制壓力5.以下哪種燒結(jié)方式能獲得較高的致密度？A.低溫長(zhǎng)時(shí)間燒結(jié)B.高溫短時(shí)間燒結(jié)C.分段燒結(jié)D.連續(xù)燒結(jié)6.在粉末冶金材料中，添加潤(rùn)滑劑的主要作用是？A.提高材料強(qiáng)度B.改善成型性能C.增加孔隙率D.降低成本7.粉末冶金鐵基材料中，碳含量增加會(huì)導(dǎo)致？A.硬度降低B.韌性提高C.強(qiáng)度先升后降D.導(dǎo)電性增強(qiáng)8.用于制造粉末冶金模具的材料通常要求？A.硬度低B.耐磨性好C.韌性差D.熱膨脹系數(shù)大9.以下哪種方法可用于制備超細(xì)粉末？A.機(jī)械球磨B.模壓C.重力沉降D.離心分離10.粉末冶金材料的疲勞性能與以下因素關(guān)系不大的是？A.孔隙分布B.材料密度C.表面粗糙度D.材料顏色11.粉末冶金銅基材料常用于制造？A.刀具B.電子元件C.建筑結(jié)構(gòu)件D.航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片12.燒結(jié)過(guò)程中，發(fā)生的主要物理變化是？A.粉末顆粒長(zhǎng)大B.孔隙增多C.材料熔化D.顏色改變13.粉末冶金材料的耐腐蝕性主要取決于？A.材料密度B.孔隙率和表面狀態(tài)C.燒結(jié)溫度D.合金元素含量14.對(duì)于粉末冶金摩擦材料，關(guān)鍵性能指標(biāo)不包括？A.摩擦系數(shù)B.磨損率C.硬度D.透明度15.以下哪種粉末冶金工藝適合制造復(fù)雜形狀的零件？A.模壓成型B.冷等靜壓成型C.注射成型D.熱壓成型16.粉末冶金材料的熱膨脹系數(shù)主要受什么影響？A.合金元素種類和含量B.孔隙率C.燒結(jié)時(shí)間D.材料顏色17.在粉末冶金材料中，添加合金元素的目的不包括？A.提高強(qiáng)度B.改善耐腐蝕性C.降低成本D.改變材料性能18.粉末冶金鈦合金的主要優(yōu)點(diǎn)是？A.密度大B.強(qiáng)度高C.加工性能好D.成本低19.以下哪種檢測(cè)方法可用于分析粉末冶金材料的微觀結(jié)構(gòu)？A.硬度測(cè)試B.拉伸試驗(yàn)C.金相顯微鏡觀察D.重量法20.粉末冶金材料的壓縮性與粉末的什么特性密切相關(guān)？A.粒度分布B.顏色C.磁性D.導(dǎo)電性第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）(總共5題，每題2分)把答案填在題中的橫線上。21.粉末冶金材料的基本工藝流程包括粉末制備、______、燒結(jié)和后處理。22.影響粉末冶金材料性能的主要因素有粉末特性、成型工藝、______和后處理工藝。23.粉末冶金鐵基結(jié)構(gòu)材料中，常用的合金化元素有碳、______、鎳等。24.燒結(jié)溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致粉末冶金材料出現(xiàn)______等缺陷。25.粉末冶金材料的孔隙率對(duì)其力學(xué)性能、物理性能和______性能都有重要影響。（二）簡(jiǎn)答題（共20分）(總共4題，每題5分)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。26.簡(jiǎn)述粉末冶金材料中粉末粒度對(duì)材料性能的影響。2起，粉末粒度減小，材料的強(qiáng)度、硬度會(huì)提高，因?yàn)榧?xì)小粉末之間的接觸面積增大，結(jié)合力增強(qiáng)。同時(shí)，孔隙率會(huì)降低，密度增加，材料的致密度提高，從而改善其物理性能如導(dǎo)電性等。但粉末粒度太小，會(huì)增加粉末制備成本，且在成型過(guò)程中可能導(dǎo)致流動(dòng)性變差等問(wèn)題。27.說(shuō)明燒結(jié)工藝對(duì)粉末冶金材料性能的重要作用。燒結(jié)能使粉末顆粒之間形成冶金結(jié)合，提高材料的致密度。隨著燒結(jié)溫度升高和時(shí)間延長(zhǎng)，孔隙逐漸減少，材料強(qiáng)度、硬度增加，韌性也可能得到改善。合適的燒結(jié)工藝還能消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定材料的組織結(jié)構(gòu)，使材料性能達(dá)到預(yù)期要求，如提高耐磨性、耐腐蝕性等，是決定粉末冶金材料最終性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。28.列舉三種常見的粉末冶金材料，并說(shuō)明其主要應(yīng)用領(lǐng)域。鐵基粉末冶金材料，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中的結(jié)構(gòu)零件，如齒輪、軸套等；銅基粉末冶金材料，常用于制造電子元件、含油軸承等；硬質(zhì)合金粉末冶金材料，主要用于刀具、模具等領(lǐng)域，具有高硬度和耐磨性。29.分析在粉末冶金材料中添加合金元素的作用原理。添加合金元素可改變粉末冶金材料的晶體結(jié)構(gòu)和性能。合金元素與基體形成固溶體或化合物，影響材料的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐腐蝕性等。例如，碳能提高鐵基材料的硬度和強(qiáng)度；合金元素還可能影響燒結(jié)過(guò)程中的擴(kuò)散速率，進(jìn)而影響材料的致密化程度和最終性能。（三）論述題（共15分）論述粉末冶金材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)。粉末冶金材料在航空航天領(lǐng)域具有諸多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。其能通過(guò)精確控制成分和組織結(jié)構(gòu)，制造出具有高強(qiáng)度、低密度的零部件，滿足航空航天對(duì)減重和高性能的要求。例如，粉末冶金鈦合金可用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)部件等。還能實(shí)現(xiàn)近凈成型，減少加工余量，提高材料利用率。然而，也面臨一些挑戰(zhàn)。粉末冶金工藝復(fù)雜，對(duì)設(shè)備和工藝控制要求高，成本相對(duì)較高。材料的一致性和可靠性也需要進(jìn)一步提高，以確保在極端環(huán)境下的安全使用。同時(shí)，隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)粉末冶金材料的性能要求也日益提高，需要持續(xù)研發(fā)新型材料和改進(jìn)工藝。（四）材料分析題（共15分）閱讀以下材料，回答問(wèn)題。材料：某粉末冶金零件在使用過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)早磨損的情況。經(jīng)檢測(cè)分析，該零件的硬度低于設(shè)計(jì)要求，孔隙率較高。已知該零件采用模壓成型工藝，燒結(jié)溫度為1100℃，燒結(jié)時(shí)間為2小時(shí)。粉末原料為鐵基合金粉末，粒度分布較均勻。問(wèn)題：30.請(qǐng)分析可能導(dǎo)致該零件過(guò)早磨損的原因。（7分）可能原因如下：一是燒結(jié)溫度或時(shí)間不足，導(dǎo)致零件孔隙率較高，致密度不夠，硬度降低，從而耐磨性下降。二是模壓成型工藝可能存在問(wèn)題，如壓制壓力不足，使得粉末顆粒之間結(jié)合不緊密，影響材料性能。三是粉末原料雖然粒度分布均勻，但可能本身特性不佳，影響了最終零件的性能。31.針對(duì)這些原因，提出改進(jìn)措施。（8分）改進(jìn)措施：首先，適當(dāng)提高燒結(jié)溫度或延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間，以提高零件的致密度和硬度，增強(qiáng)耐磨性。其次，檢查模壓成型工藝，確保壓制壓力合適，保證粉末顆粒充分結(jié)合。再者，對(duì)粉末原料進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)估，如有必要可更換更合適的粉末原料或?qū)ζ溥M(jìn)行預(yù)處理，改善粉末特性，從而提高零件的整體性能，減少過(guò)早磨損的情況。（五）設(shè)計(jì)題（共10分）設(shè)計(jì)一種用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的粉末冶金材料，并說(shuō)明設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)一種鐵基粉末冶金活塞材料。思路如下：考慮到活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)中承受高溫、高壓和交變載荷，需要材料具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。添加適量的碳、硅等合金元素來(lái)提高強(qiáng)度和硬度，同時(shí)添加一些能改善高溫性能的元素如鎳、鉬等?？刂品勰┝６仍诤线m范圍，以保證良好的成型性能和燒結(jié)性能。采用先進(jìn)的成型工藝如熱壓成型，提高材料的致密度。燒結(jié)工藝要精確控制溫度和時(shí)間，確保材料性能達(dá)到最佳。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，使粉末冶