四川理工材料工程导论历届试题集(8)

四川理工材料工程导论历届试题集

答：(a)轧制；(b) 挤压；(c) 拉拔；(d) 自由锻造；(e)模型锻造

2、下图为一种金属制品的加工方法，请指出这是一种什么加工方法。

粉末冶金工艺（2分）

3、下图是金属的一种铸造方法，请指出它属于什么铸造方法

压力铸造 （2分）

（2）下图是金属的两种铸造方法，请分别指出它们属于什么铸造方法。

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熔模铸造 （4分）

七、选材题

1、航天飞机上有一个较长的机械臂，宇航员通过它可以向航天飞机外发送、捕获有关实验设备。在它上面还可以安装摄像机，以观测飞船外的情况。请为这个机械臂选择合适的材料种类。主要性能如下表。其他应考虑的性能：陶瓷脆性，耐高温；传统铝合金成本比碳纤维增强环氧树脂低；航天飞机载重越大，燃料成本也大……请综合这些因素选择合适的材料种类，并说出原因。

碳纤维增强环氧树脂epoxy。4分

有一定刚性，质轻，节约燃料。4分

2、有下列4种材料：

T12，HT250，GCr15、40Cr。从中选出制造齿轮的材料，并说明理由。（5分）

40Cr（2分）；要求抗冲击（韧性好），高的疲劳强度和较高的耐磨性，并具有一定耐蚀性。即要求较好的综合机械性能，选用中调质钢（40Cr）（3分）。

3、有下列五种材料：T12，HT250，GCr15、1Cr13、40Cr，(1) 从中选出制造车床底座，滚动轴承、齿轮、锉刀、餐具的材料，并说明理由（15分）

（2）对其中需热处理的工件制定最终热处理工艺，并说明理由（只写工艺名称，不需要写出具体工艺参数）。）（10分）

答题要点：

（1）

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理由（5分）：

车床底座：强度要求不高，但要求抗震性好，成本低，选铸铁（HT250）；（1分） 滚动轴承：选用制造滚动轴承的专用钢（GCr15）；（1分）

齿 轮：要求抗冲击（韧性好），高的疲劳强度和较高的耐磨性，并具有一定耐蚀性。即要求较好的综合机械性能，选用中调质钢（40Cr）；（1分）

锉 刀：作为工具要求高耐磨，选用高碳钢（T12）（1分）

餐 具：制品光亮、耐蚀，选用不锈钢（1Cr13）（1分）

（2）最终热处理工艺（10分）

车床底座（HT250）：去应力退火，消除铸造应力。（2分）

滚动轴承（GCr15）：去应力退火，消除磨加工过程带来的应力。（2分）

齿 轮（40Cr）：淬火＋高温回火（或调质处理，或高温回火），获得回火索氏体

组织，具有良好的综合机械性能。（2分）

锉 刀（T12）：淬火＋低温回火（或低温回火），消除淬火应力，获得回火马氏

体，保证锉刀具有高硬度。（2分）

餐 具（1Cr13）：淬火＋高温回火（或调质处理），回火索氏体具有较好的耐蚀性和良好的力学性能，精加工后可直接使用。（2分）

八、计算题。

1、反应堆中的辐照使某一金属产生填隙He，退火时He形成半径为1um的均匀气泡。这使金属膨胀、其密度降低到原值的90%。将此金属溶于酸中，则每立方厘米的金属产生3.95 cm3的He气（按标准温度和压力计，即0℃、100 kPa）。计算此金属的表面能。8分

（1）先求1 cm3金属中的气孔体积。

ρ0，V0 为无气孔的金属密度和体积。V0=1 cm3

ρ1，V1 为含气孔的金属密度和体积。m为金属质量。

ρ1/ρ0=（m/ V1）/(m/ V0)= V0/ V1=0.9

故V1=1.11 cm3

气孔在金属中的体积V= V1- V0=0.11 cm3 3分

（2）对V体积的气体在金属中和在标态时进行考虑，应用气体状态方程： PV=PV

气体在气孔中的压强为P= PV/V (1) 3分

（3）由Laplace 方程：

P= （2σ/r）(2)

由（1）、（2）式

σ= （PVr）/(2V)=1.80 J/m2 2分

2、高温下，将某金属熔于氧化铝陶瓷片上，若氧化铝和熔融金属的表面能都为0.6J/m2，它们形成的界面能为0.3J/m2，求其接触角。5分

由杨氏方程：

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