2025年大學(xué)大二（材料科學(xué)）材料表面工程綜合測(cè)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）答題要求：本大題共20小題，每小題2分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在題后的括號(hào)內(nèi)。1.以下哪種不屬于材料表面工程的主要技術(shù)手段？（）A.化學(xué)氣相沉積B.機(jī)械加工C.熱噴涂D.離子注入2.化學(xué)氣相沉積過(guò)程中，氣體在（）條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成薄膜。A.高溫低壓B.低溫高壓C.常溫常壓D.任意溫度壓力3.熱噴涂技術(shù)中，哪種熱源能量密度最高？（）A.火焰噴槍B.電弧噴槍C.等離子噴槍D.激光噴槍4.離子注入時(shí)，注入離子的能量一般在（）范圍。A.幾十電子伏特B.幾百電子伏特C.幾千電子伏特D.幾萬(wàn)電子伏特5.材料表面工程的目的不包括以下哪項(xiàng)？（）A.提高材料表面硬度B.改善材料外觀色澤C.降低材料成本D.提高材料耐腐蝕性6.化學(xué)氣相沉積中，沉積速率主要受（）影響。A.氣體流量B.反應(yīng)溫度C.基體材料D.以上都是7.熱噴涂涂層的結(jié)合強(qiáng)度主要取決于（）。A.涂層材料B.噴涂工藝C.基體表面預(yù)處理D.以上都對(duì)8.離子注入過(guò)程中，注入劑量與（）有關(guān)。A.注入時(shí)間B.離子束流C.基體面積D.以上都是9.哪種材料表面處理技術(shù)可以在材料表面形成納米尺度的涂層？（）A.物理氣相沉積B.化學(xué)氣相沉積C.離子束輔助沉積D.以上都有可能10.材料表面工程對(duì)材料性能的改善主要體現(xiàn)在（）方面。A.力學(xué)性能B.物理性能C.化學(xué)性能D.以上都是11.化學(xué)氣相沉積制備的薄膜，其晶體結(jié)構(gòu)主要取決于（）。A.反應(yīng)氣體B.沉積溫度C.沉積時(shí)間D.以上因素綜合作用12.熱噴涂涂層的孔隙率會(huì)影響其（）性能。A.硬度B.耐磨性C.耐腐蝕性D.以上都是13.離子注入后，材料表面會(huì)發(fā)生（）變化。A.成分B.組織結(jié)構(gòu)C.性能D.以上都是14.物理氣相沉積的特點(diǎn)不包括（）。A.涂層純度高B.涂層與基體結(jié)合力強(qiáng)C.可在復(fù)雜形狀基體上沉積D.沉積溫度低15.化學(xué)氣相沉積中，常用的反應(yīng)氣體不包括（）。A.氫氣B.氧氣C.氮?dú)釪.二氧化碳16.熱噴涂技術(shù)中，涂層厚度一般在（）范圍。A.幾微米到幾十微米B.幾百微米到幾毫米C.幾毫米到幾十毫米D.幾十毫米以上17.離子注入設(shè)備中，離子源的作用是（）。A.產(chǎn)生離子束B.加速離子C.聚焦離子束D.控制離子能量18.材料表面工程技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要是為了（）。A.減輕材料重量B.提高材料性能C.降低成本D.以上都是19.哪種材料表面處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)材料表面的超疏水性能？（）A.微納加工技術(shù)B.化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)C.涂裝技術(shù)D.以上都有可能20.材料表面工程的發(fā)展趨勢(shì)不包括（）。A.向多功能化方向發(fā)展B.向綠色環(huán)保方向發(fā)展C.向大規(guī)模工業(yè)化方向發(fā)展D.向單一性能改善方向發(fā)展第II卷（非選擇題共60分）21.（10分）簡(jiǎn)述化學(xué)氣相沉積的基本原理及主要工藝參數(shù)對(duì)沉積過(guò)程的影響。22.（10分）熱噴涂技術(shù)有哪些常見的熱源類型？分別簡(jiǎn)述其工作原理和特點(diǎn)。23.（10分）離子注入技術(shù)對(duì)材料表面性能的改善體現(xiàn)在哪些方面？其注入過(guò)程中需要注意哪些問(wèn)題？24.（15分）閱讀材料：在材料表面工程領(lǐng)域，隨著科技的不斷進(jìn)步，新的技術(shù)和工藝層出不窮。例如，近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的納米復(fù)合涂層技術(shù)，通過(guò)將納米顆粒與傳統(tǒng)涂層材料復(fù)合，顯著提高了涂層的性能。納米顆粒的加入不僅增強(qiáng)了涂層的硬度和耐磨性，還改善了其耐腐蝕性。請(qǐng)結(jié)合材料科學(xué)知識(shí)，分析納米復(fù)合涂層技術(shù)提高涂層性能的原因，并舉例說(shuō)明該技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。25.（15分）閱讀材料：某企業(yè)生產(chǎn)的金屬零部件在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)磨損和腐蝕問(wèn)題，影響產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命。為了解決這一問(wèn)題，企業(yè)考慮采用材料表面工程技術(shù)進(jìn)行處理。請(qǐng)你為該企業(yè)提供一種合適的材料表面處理方案，并闡述理由。同時(shí)，說(shuō)明該方案實(shí)施過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題及解決措施。答案：1.B2.A3.D4.C5.C6.D7.D8.D9.D10.D11.D12.D13.D14.B15.D16.A17.A```18.B19.A20.D21.化學(xué)氣相沉積基本原理：氣態(tài)反應(yīng)物在高溫和基體表面催化作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)產(chǎn)物沉積在基體表面形成薄膜。主要工藝參數(shù)影響：溫度升高，反應(yīng)速率加快，沉積速率增加，但過(guò)高溫度可能導(dǎo)致薄膜質(zhì)量下降；氣體流量影響反應(yīng)物濃度，進(jìn)而影響沉積速率和薄膜成分；反應(yīng)壓力影響氣體分子碰撞頻率，對(duì)沉積過(guò)程有重要作用。22.常見熱源類型及原理特點(diǎn)：火焰噴槍，利用可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生高溫火焰熔化噴涂材料，設(shè)備簡(jiǎn)單成本低，但能量密度低涂層質(zhì)量有限；電弧噴槍，通過(guò)電弧加熱熔化金屬絲材，能量密度較高涂層結(jié)合力較好；等離子噴槍，利用等離子體產(chǎn)生高溫高速射流熔化噴涂材料，能量密度高可噴涂多種材料涂層質(zhì)量好。23.改善方面：提高硬度、耐磨性、耐腐蝕性、疲勞壽命等。注意問(wèn)題：注入劑量和能量控制，避免過(guò)度注入損傷基體；注入過(guò)程中防止雜質(zhì)引入；選擇合適注入離子種類和能量以達(dá)到預(yù)期性能改善。24.納米復(fù)合涂層技術(shù)提高性能原因：納米顆粒尺寸小比表面積大，與涂層材料結(jié)合緊密，可阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)提高硬度；納米顆粒填充涂層孔隙減少腐蝕介質(zhì)侵入通道提高耐腐蝕性。應(yīng)用舉例：航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片表面采用納米復(fù)合涂層提