西安交通大学-材料科学基础难点解答

8） 硫酸、硝酸容器 镍基耐蚀合金 9） 锅炉 锅炉用钢、耐热钢、不锈钢等 10）加热炉炉底板 高温合金 14 何为石墨化？

答：铸铁组织中析出碳原子形成石墨的过程称石墨化过程。

15 石墨化过程分哪三个阶段？

答： 第一阶段(液态阶段) 从铸铁液相中直接析出G 第二阶段(共晶—共析阶段) 自A中沿E′S′线不断析出二次G

第三阶段(共析阶段) 发生共析反应析出G

16 三阶段石墨化程度对铸铁组织有何影响？ 答： 见下表 石墨化程度 显微组织 第一阶段 第二阶段 第三阶段 充分进行 充分进行 充分进行 Ｆ＋Ｇ 充分进行 充分进行 部分进行 Ｆ+P+G 充分进行 充分进行 不进行 P+G 17 可锻铸铁可以锻造吗？ 答：可锻铸铁不能锻造。

18 可锻铸铁如何获得？

答：可锻铸铁是由白口铸铁在固态下，经长时间的石墨化退火，使其中的 Fe3C→3Fe+G而得到团絮状石墨的一种铸铁。

19 何谓白心可锻铸铁？

答： 白口铸铁在固态下，经长时间的石墨化退火，最终得到P + 团絮状石墨的一种铸铁。

20何谓黑心可锻铸铁？

答： 白口铸铁在固态下，经长时间的石墨化退火，最终得到F + 团絮状石墨的一种铸铁。

21 下列铸件宜选择何种铸铁制造 1）机床床身；

2）汽车、拖拉机曲轴；

3）1000～1100℃加热炉炉体； 4）硝酸盛贮器；

5）汽车、拖拉机转向壳； 6）球磨机衬板。

答：见下表： 铸件 1）机床床身 2）汽车、拖拉机曲轴 3）1000～1100℃加热炉炉体 4）硝酸盛贮器 5）汽车、拖拉机转向壳 6）球磨机衬板 宜选择铸铁 灰铸铁 球墨铸铁 耐热合金铸铁 耐蚀合金铸铁 可锻铸铁 耐磨合金铸铁 22 铝合金的代号和成分有什么对应关系？

答：目前铝合金的牌号采用四位字符，例如2 0 24。每一个牌号的第一个数字代表了主加合金元素的种类。

2 xxx：以铜（Cu）为主要合金元素的铝合金 3 xxx：以锰（Mn) 为主要合金元素的铝合金 4 xxx: 以硅（Si）为主要合金元素的铝合金 5 xxx：以镁（Mg）为主要合金元素的铝合金

6 xxx：以镁和硅（Mg/Si)为主要合金元素的铝合金 7 xxx: 以锌（Zn）为主要合金元素的铝合金 9 xxx：备用合金组 1 xxx：纯铝

23 铝合金实效强化（热处理）的机理是什么？

答：对于可热处理强化的铝合金，例如铝-铜系、铝-锌系，加热到一定的温度得到单一的a相，快速冷却到室温，因为冷却速度太快 a相中合金元素来不及析出，被过饱和固溶于a相中，放置一段时间或者在一定温度下保温，过饱和的合金元素就以化合物的形式析出，析出的化合物尺度在几纳米 到几十纳米范围，与基体保持共格界面，强烈阻碍位错运动，因而起到强化作用。

24 为什么有些铝合金不能热处理强化？

答：实际上铝-锰、铝-镁合金不能热处理强化，在使用的合金成分下，a相固溶体的成分不随温度的变化而改变，a相不能析出第二相，因此没有强化作用。

25 铝-锰合金适合用什么方式强化？

答：铝-锰合金一般冷加工硬化（形变强化）。

26 铸造铝合金适合用什么方式强化？

答：铸造铝合金一般适合细晶强化（变质处理），对于复杂的铝-硅系铸造铝合金（复杂硅铝明），也可以用热处理强化。

27 铝合金为什么适用于航空工业？

答：在飞机零构件设计时要考虑零件的自重，采用比强度指标，即强度/密度。虽然铝合金的强度低于钢的强度，但是铝的密度大约是钢的1/3,所以铝合

金的比强度超过钢的比强度。用铝合金制造飞机零件可以保证强度时有效减轻构件自重。因此铝合金广泛应用于航空工业。

28 滑动轴承合金组织为什么是软硬多相合金？

答：因为滑动轴承运转时，组织中有一部分要求摩擦后凹陷，可储存润滑油，形成油膜，另一部分仍保持突起状态支撑轴颈。所以摩擦后凹陷的部分要求比较软，其支撑作用的要求比较硬。这样决定了滑动轴承合金是软硬多相合金。

29 什么是“双金属”轴承？

答：最常用的铅基轴承合金和锡基轴承合金，其熔点、硬度比较低。为了提高轴承承压能力和使用寿命，生产商采用离心浇注办法，将轴承合金鑲铸在低碳钢的轴瓦上，形成一薄层均匀的内衬，称其为“双金属”轴承。

30 除了金属，其他种类的材料可以做轴承吗？

答：当然可以。化工上常用工程塑料做轴承，用于腐蚀介质中。还有用氮化硅陶瓷做轴承，用于高温环境中。

31 用黄铜冲压的子弹壳，为什么必须经过去应力退火？

答：用黄铜冲压子弹壳，属于冷加工变形，冲压成的子弹壳中有残余应力。如果不进行去应力退火释放残余应力，在以后的存储和使用中，在潮湿环境中容易发生应力腐蚀开裂。所以，用黄铜冲压的子弹壳必须进行去应力退火，避免应力腐蚀开裂。

四 非金属材料

1 什么是内耗？它有什么害处和作用？

答：内耗是在交变应力作用下，处于高弹态的高分子，当其变形速度跟不上应力变化速度时，就会出现应变滞后应力的想象，这样就使有些热量消耗于材料中分子内摩擦并转化为热能放出，这种由于力学滞后使机械性能转化为热能

的想象成为内耗。

内耗对橡胶制品不利，加速其老化。但内耗对减振有利，可利用内

耗吸收振动能，用于减振的橡胶应有尽可能大的内耗。

2 塑料的几种常用成型方法有哪些？各有什么特点？

答：塑料的几种常用的成型方法有注射成型法，模压成型法，浇铸成型法，挤压成型法等。注射成型法的特点是生产率很高，可以实现高度机械化、自动化生产，制 品尺寸精确，可以生产复杂形状、壁薄和带金属嵌件的塑料制品，适用于大批量生产。模压法通常用于热固性塑料的成型，有时也用于热塑性塑料模压法特别适用于 形状复杂的或带有复杂嵌件的制品。浇铸成型法的设备简单，操作方便，成本低，便于制作大型制件，但生产周期长，收缩率较大。挤压法成型法用于热塑性塑料各 种型材的生产，一般需要经过二次加工才制成零

件。

3 试述酚醛塑料的分类、性能特点及应用。

答：根据所加填料的不同，酚醛塑料有粉状酚醛塑料，通常称为胶木粉，供模压成型用；根据纤维填料不同，纤维状酚 醛塑料又分棉纤维酚醛塑料、石棉纤维酚醛塑料、玻璃纤维酚醛塑料等；层压酚醛塑料是由浸渍过液态酚醛树脂的片状填料制成的，根据填料的不同又有纸层酚醛塑 料、布层酚醛塑料和玻璃布层酚醛塑料等。

酚醛塑料具有一定的机械强度，层压塑料的抗拉强度可达140MPa，刚度大，制品尺寸稳定，有良好的绝缘性，可在110～140℃下使用。具有较高的耐磨性、耐腐蚀性及良好的绝缘性。但性脆易碎，抗冲击强度低，在阳光下易变色。

4 陶瓷制品的基本生产工艺过程有哪些？

答：陶瓷制品的生产工艺过程各有不同，但一般都要经过以下三个阶段：即坯料制备-成型-烧结的生产工艺过程。

坯料的制备是通过机械或物理或化学方法制备粉料，其粉料制备的质量直接影响成型加工性能和陶瓷制品的使用性能。因此，需要控制坯料粉的粒度、形状、纯度及脱水脱气，以及配料比例和混料均匀等质量要求。按不同的成型工艺要求，坯料可以是粉料、浆料或可塑泥团。

成型是将坯料用一定工具或模具制成一定形状和尺寸的制品坯型，并要求有一定密度和强度。此坯型成为生坯。

陶瓷的生坯经过初步干燥之后，就要进行涂釉烧结，或直接送去烧结。在高温下烧结时，陶瓷内部要发生一系列物理化学变化及相变，如体积减小、密度增加、强度、硬度提高、晶粒发生相变等，使陶瓷制品达到所要求的物理性能和力学性能。

5 陶瓷中气孔对陶瓷性能有什么影响？

答：气孔对陶瓷性能有显著影响，它使陶瓷强度降低，介电损耗增大，电击穿强度下降，绝缘性降低，这是不利的。但它使陶瓷密度降低，并能吸收振动，这是有利的。

6陶瓷材料的力学性能特点有哪些？

答：陶瓷具有极高的硬度，其硬度多大在1500HV以上，因此陶瓷的耐磨性好，常用陶瓷作新型的刀具和耐磨零件。陶瓷材料由于其内部和表面缺陷（如气孔、 微裂纹、位错等）的影响，其抗拉强度低，而且实际强度远低于理论强度（仅为1/100～1/200）.但抗压强度较高，约为抗拉强度的10～40倍。减少 陶瓷中的杂质和气孔，细化晶粒，提高致密度和均匀度，可以提高陶瓷强度。陶瓷具有高弹性模量，高脆性。冲击韧度和断裂韧度都很低，其断裂韧度约为金属的 1/60～1/100。

7 试述氮化硅的性能特点及应用。

答：氮化硅陶瓷的硬度高，摩擦系数小（0.1～0.2），并有自润滑性，是极优的耐磨材料；蠕变抗力高，热膨胀系数小，抗热振性能在陶瓷中最好；化学