项目名称：航空高性能铝合金材料的基础研究首席科学家：张新明中南大学 起止年限：2012.1-2016.8 依托部门：湖南省科技厅教育部
一、关键科学问题及研究内容 3.2 主要研究内容 3.2.1 三类高性能铝合金的成分与组织模式设计 本项目以调整铝合金主成分设计方向为突破口，增加高固溶度元素含量，降低低固溶度元素含量，消除恶化综合性能的残余结晶相，并引入可形成共格多元弥散相的过渡族和稀土特定微量元素，创新设计新一代高性能铝合金成分，确立高强高韧高淬透、超强高韧耐蚀、中强高耐损伤的多相适配微结构模式，形成三类铝合金原型，为此需要开展下列研究工作，重点研究解决科学问题1（新型高淬透性过饱和固溶体与第二相的形成、演变及其强韧化作用）和科学问题2（复杂环境下铝合金耐损伤、抗腐蚀多相微结构的适配模式设计与调控机理）。（1）高强高韧高淬透性铝合金成分与组织模式设计 ●研究Al-Zn-Mg-Cu系高Zn、低Cu、低Mg富铝区的相平衡与温度和成分 的关系。 ●研究Al-Zn-Mg-Cu系合金析出转变动力学—成分关系，确立淬火温区稳 定、时效温区析出成分区域。 ●研究高强铝合金淬透性和析出强韧化与成分的关系，设计高淬透高强高 韧的新型铝合金成分。 ●研究过渡族和稀土元素影响共格相界向非共格相界转变的规律及机理、 新型弥散相影响再结晶的规律及机理。 ●研究淬火界面形核析出规律、多相界面协同调控淬透性与强韧性的作 用，确立高淬透高强高韧的多相适配微结构模式。 （2）超强高韧耐蚀铝合金成分与组织模式设计 ●研究Al-Zn-Mg-Cu合金高Zn、低Cu、低Mg富铝区主成分对析出第二相及 其与基体电位差、极化行为的影响规律，设计新型超强铝合金主成分。 ●研究过渡族与稀土元素复合添加对Al3Zr晶体结构及热稳定性的作用规 律，确立新型多元弥散相，设计超强铝合金的微合金化成分。 ●研究新型多元铝化物共格弥散相抑制铝基体再结晶作用规律，揭示共格弥 散相对强韧性和耐蚀性的影响规律及机理。 ●研究基体晶界和第二相对耐蚀性和强韧性的协同作用及机理，确立超强高
铝合金材料牌号和用途 点击次数：548 发布时间：2009-9-22 0:14:49 1050食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉 1060要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途 1100用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1145包装及绝热铝箔，热交换器 1199电解电容器箔，光学反光沉积膜 1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 2011螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品 2014应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件 2017是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件 2024飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件2036汽车车身钣金件 2048航空航天器结构件与兵器结构零件 2124航空航天器结构件 2218飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环 2219航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力 2319焊拉 2219合金的焊条和填充焊料 2618模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件 2A01工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉 2A02工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片 2A06工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉
铝合金分类及应用领域 1XXX 纯铝说明1XXX系列代表1050 1060 1070 1XXX系列铝板又被称为纯铝板，在所有系列中1XXX系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1XXX系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准 (gB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。 应用领域1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉 1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途 1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1145 包装及绝热铝箔，热交换器 1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜 1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 2XXX 铝铜说明2XXX系列铝板代表2A16（LY16）2A06（LY6）2XXX系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。
2XXX系列铝板属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。我国目前生产2XXX 系列铝板的厂家较少。质量还无法与国外相比。目前进口的铝板主要是由韩国和德国生产企业提供。随着我国航空航天事业的发展，2XXX系列的铝板生产技术将进一步提高。 应用领域2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品 2014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件 2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件 2036 汽车车身钣金件 2048 航空航天器结构件与兵器结构零件 2124 航空航天器结构件 2218 飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环 2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300℃。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料 2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件
材料成型工艺复习资料 1.材料成型技术可分为：凝固（或称液态）成型技术（铸造）、塑性成型技术（锻压）、焊接（连接）成型技术、粉末冶金成型技术、非金属成型技术等。 2.铸造是将熔融金属浇注、压摄或吸入铸型腔中，待其凝固够而获得一定形状和性能的铸件工艺方法。 3.液态金属的凝固方式：逐层凝固；糊状凝固；中间凝固。 4.铸造合金从浇注到室温经历的收缩阶段：液态收缩；凝固收缩；固态收缩。 5.影响收缩的因素;化学成分、浇注温度、铸件结构与铸型条件等。 6.铸铁的熔炼设备：冲天炉、电弧炉、工频炉等，其中冲天炉应用最广。 7.机器造型按照砂型紧压方式的不同分为：振击压实造型、微振压实造型、高压造型、气冲造型、射压造型和抛砂造型。 8.常用的特种铸造方法有熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造、陶瓷型铸造等。 9.熔模铸造是指用易熔材料(蜡)制成模样，然后在其表面涂挂若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样 熔去后面而制成形壳，再经焙烧、浇注而获得铸件的一种方法。 10.浇注位置的选择应考虑：1，重要加工面或主要工作面应出于铸型的底面或侧面。2，铸件上的大平面 结构或薄壁结构应朝下或成侧立状态。3，对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在上部或侧面。 4，应尽量减少芯子的数量，便于芯子安放、固定、检查和排气。5，便于起模，使造型工艺简化。6，应尽量使铸件的全部或大部置于同一沙箱中，或使主要加工面与加工的基准面处于同一砂型中，以避免产生错箱、披缝和毛刺，降低铸件精度，增加清理工作量。 11.金属塑性成形是利用金属材料所具有的塑性变形能力，在外力的作用下使金属材料产生预期的塑性变 形来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。 12.模锻是在模锻设备上利用高强度锻模使金属坯料在模膛内受压产生变形而获得所需形状、尺寸以及内 部质量的锻件的成型工艺。 13.拉拔是将金属坯料拉过拔模的模孔而变形得到的成型工艺。 14.挤压是将金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的成型工艺。 15.轧制是将金属坯料在两个回转轧锟之间受压变形那个人形成各种产品的成型工艺。 16.金属的塑性成形性能在工程上常用金属的锻造性表示，锻造性能的好坏，常用金属的塑性和变形抗力 两个指标来衡量。 17.模锻模膛按作用分为：模锻模膛（预锻模膛、终锻模膛），制坯模膛（拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、 切断模膛）。 18.板料冲压的坯料厚度一般不大于4cm，通常在常温（低于板料的再结晶温度）下冲压，称为冷冲压。 19.板料冲压的特点：1.冲压件的尺寸公差由模具保证，可获得尺寸精确、表面光洁、形式复杂的冲压件。 2.冲压件由薄板加工，材料经过塑性变形产生冷变形强化，具有质量轻、强度高和刚性好的优点。 3. 冲压生产操作简单、生产效率高、易于实现机械化和自动化。 20.冲裁变形过程：1。弹性变形过程2.塑性变形阶段3.剪裂分离阶段 21.拉深过程中的主要缺陷是起皱和拉裂。 22.常用的冷冲压模按工序组合可分为简单冲模、连续冲模和复合冲模。 23.超塑性成形指金属或合金在低的变形速率、一定的变形温度和均匀的细晶粒度条件下，其相对伸长率 A超过100%以上的变形。 24.高速高能的成形方法：1.爆炸成形2.电液成形3.电磁成形。 25.锤上模锻的结构设计：1.应有一个合理的分没面2.合理设计加工表面和加工表面3.外形应力求简单、 平直、对称（为了使金属易于充满模膛，减少工序，零件的外形应力求简单、平直、对称。避免零件截面差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等不良结构）4. 尽量避免深孔或多孔结构。 26.焊接热影响区：1.过热区2.正火区3.部分相变区4.再结晶区(P112)
课程名称：工程材料及成形技术基础 总学时： 64/48学时 (理论学时56/40) 适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程/汽车服务工程 一、课程的性质与任务 《工程材料及成型技术基础》是研究机械零件的材料、性能及成形方法的综合性课程，是高等工科师范院校机械工程专业必修的专业基础课，其内容包括工程材料和成形技术基础两部分。 本课程是在修完高等数学、大学物理（含实验）和机械制图等课程的基础上开设的。其任务是使学生掌握工程材料及成形技术的基本知识，为后继学习机械设计、模具制造工艺、先进制造技术和毕业设计等课程，培养专业核心能力；为今后从事职业学校机械类专业相关课程的教学，奠定必要的专业基础。 本课程教学开设了实验教学。通过实验教学，在巩固和验证课程的基本理论知识的同时，拓展学生的创新思维，着重培养学生实践动手能力和创新能力。 二、课程教学基本要求 1、获得有关材料学的基本理论与工程材料的一般知识，掌握常用工程材料的成分、热加工工艺与组织、性能及应用之间的相互关系，熟悉常用工程材料的种类、牌号与特点，使学生具备合理选用工程材料、热处理方法、妥善安排热处理工艺路线的基本能力。 2、初步掌握工程材料主要成形方法的基本原理与工艺特点，获得具有初步选择常用工程材料、成形方法的能力和进行工艺分析的能力。 3、具有综合运用工艺知识，初步分析零件结构工艺性的能力。 4、初步了解新材料、新技术、新工艺的特点和应用。 四、本课程的教学内容 绪论 一、材料科学的发展与地位：材料科学的发展通常是和人类文明联系在一起的。 古代文明：人类的发展史上，最先使用的工具是石器；新石器时代(公元前6000年～公元前5000年)烧制成陶器；东汉时期发明了瓷器；到了西汉时期, 炼铁技术又有了很大的提高，采用煤作为炼铁的燃料，这要比欧洲早1700多年。在河南巩县汉代冶铁遗址中，发掘出20
《工程材料及成形技术》课程习题集班级：________________ 姓名：________________ 学号：________________ 2013年2月——5月
习题一工程材料的性能 一、名词解释 σs：σb：δ：ψ：E：σ-1：αk： HB： HRC： 二、填空题 1、材料常用的塑性指标有（δ）和（ψ）两种，其中用（ψ）表示塑性更接近材料的真实变形。 2、检验淬火钢成品的硬度一般用（洛氏硬度HRC），而布氏硬度是用于测定（较软）材料的硬度。 3、零件的表面加工质量对其（疲劳）性能有很大影响。 4、表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是（ak ），其单位是（ J/cm2 ）。 5、在外力作用下，材料抵抗（塑性变形）和（断裂）的能力称为强度。屈服强度与（抗拉强度）比值，工程上成为（屈强比）。 三、选择题 1、在设计拖拉机缸盖螺钉时，应选用的强度指标是（ A ） A．σs b．σb c．σ-1 2、有一碳钢支架刚性不足，解决办法是（ C ） A．用热处理方法强化 b．另选合金钢 c．增加截面积 3、材料的脆性转化温度应在使用温度（ B ） A．以上 b．以下 c．相等 4、在图纸上出现如下硬度技术条件标注，其中哪种是正确的？（ B ）A．HB500 b．HRC60 c．HRC18
四、简答题 1、下列各种工件应采取何种硬度试验方法来测定其硬度？（写出硬度符号） 锉刀： HRC 黄铜轴套：HB 供应状态的各种非合金钢钢材： HB 硬质合金刀片：HV 耐磨工件的表面硬化层： HV 调质态的机床主轴：HRC 铸铁机床床身：HB 铝合金半成品 HB 2、在机械设计中多用哪两种强度指标？为什么？ 常用σs ： σb ： 原因：大多数零件工作中不允许有塑性变形。但从零件不产生断裂的安全考虑，同时也采用抗拉强度。 3、设计刚度好的零件，应和什么因素有关？ （1）依据弹性模量E 选材，选择E 大的材料 （2）在材料选定后，主要影响因素是零件的横截面积，不能使结构件的横截面积太小。一些横截面积薄弱的零件，要通过加强筋或支撑等来提高刚度。 交作业时间： ε σe E =0A P e =σ0L L ?=ε00EA PL L =?
一．铸造成型 1.1收缩：铸造合金在液态、凝固态和固态的冷却过程中，由于温度降低而引起的体积减小的现象，称为收缩。 缩松缩孔：铸件在冷却和凝固过程中，由于合金的液态和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部分出现空洞。容积大而集中孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 影响缩孔和缩松的因素及防止措施： 因素：浇筑温度，合金的结晶范围，铸型的冷却能力越大 防止措施：用顺序凝固方法 1.1.5铸造应力怎么产生的： 铸件凝固后在冷却过程中，由于温度下降将继续收缩。有些合金还会发生固态相变而引起收缩或膨胀，这导致铸件的体积和长度发生变化，若这种变化受到阻碍，就会在铸件内产生应力，称为铸造应力。 1.2砂型铸造 剖面示意图：上型下型，明冒口，出气冒口，浇口杯，型砂，砂箱，直浇道，横浇道，暗冒口，内浇口，型腔，型芯，分型面。 工艺流程！ 1.3金属型铸造 金属型铸造又称硬模铸造，它是将金属液浇入金属型中，以获得金属铸件的一种工艺方法。（永久型铸造） 1.4熔模铸造：熔模铸造又称失蜡铸造，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法。熔模铸造工艺（重点） 1.5压力铸造：在高压作用下，使得液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模型腔，并在压力下成形和凝固。 1.6铸造工艺设计 1.6.2铸件结构的工艺性。 1.铸造结构形式：结构外形应方便起模，尽可能减少和简化分型面，铸件的内腔应尽量不用或少用型芯。 2.合理的铸件壁厚：铸件壁厚过小，易产生浇不到、冷隔等缺陷；壁厚过大，易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。壁厚应均匀。 3.铸件壁的链接：连接处或者转角处应有结构圆角。，厚壁与薄壁间的链接要逐步过渡。 4.铸件应尽量避免有过大的平面 1.6.4型芯设计的作用是形成铸件的内腔、孔洞、形状复杂阻碍取模部分的外形以及铸型中有特殊要求的部分。 1.6.5浇注系统设计：浇口杯，直浇道，横浇道，内浇道。 金属型的浇筑位置一般分为三种：顶注式、底注式和侧注式。 基本要求： 1.防止浇不足缺陷 2．液态金属平稳地流入型腔 3.能把混入合金液中的熔渣挡在浇筑系统中 4能够合理地控制和调节铸件各部分的温度分布，减少或消除缩松缩孔 5.结构简单，体积小
《工程材料与成形技术》课复习提纲 一、工程材料部分 1.常见金属晶格类型。 2. 三种晶体缺陷。 3. 相的概念。 4.固态合金有哪些相。 5.过冷度的概念。 6.过冷度与晶粒度的关系。 7.结晶过程的普遍规律。8.控制晶粒度的方法。 9.同素异构转变的概念。 10.绘制铁碳合金相图（各线、特殊点、成份、温度、组织、相）。 11.分析钢从奥氏体缓冷至室温时的结晶过程，画出典型铁碳合金（钢）显微组织示意图。 12.共晶反应式和共析反应式。 13.金属塑性变形的两种方式。14.加工硬化的概念。 15再结晶温度的计算。16热加工与冷加工的区别。 17.钢的热处理概念。18.热处理工艺分类。 19.过冷奥氏体转变的产物。20.决定奥氏体转变产物的因素。 21.马氏体的概念。 22会分析过冷奥氏体转变曲线。知道淬透性与C曲线的关系。 23.退火和正火的目的。24.淬火的概念。 25.一般怎样确定碳钢的淬火温度？26.影响淬透性的因素。 27.回火的目的。28.何为回火脆性？ 29.回火的种类。 30.一般表面淬火的预备热处理方法和表面淬火后的组织。 31渗碳的主要目的。32.钢按化学成分分类。 33.钢按质量分类。34 钢按用途分类。 35.机器结构钢的分类。36 钢中S、P杂质的影响。 37合金元素在钢中的作用。38.结构钢牌号表示的含义。 39.能区别渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢的牌号和一般采用的热处理方法。40按刃具钢的工作条件，提出哪些性能要求？ 41.根据碳钢在铸铁中存在形式及石墨形态，铸铁的分类。 二、材料成形技术部分 1、铸造工艺参数主要包括哪些内容？ 2、流动性对铸件质量的影响。 3、什么合金易于形成缩孔、什么合金易于形成缩松？。 4、铸造应力分为哪几类？ 5、减小和消除铸造应力的主要方法。 6、绘制自由锻件图主要考虑哪些问题？。 7、何谓拉深系数？有何意义？8.焊接的实质。
材料成型工艺基础（第三版）部分课后习题答案第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮？影响合金收縮的因素有哪些？ 答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象，称为收縮。 ②影响合金收縮的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对下图所示铸件设计浇注系统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。 答：①同时凝固原则：将内浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。 ②定向凝固原则：在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴ .试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白
口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否 相同？ 答：①主要因素：化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？ 答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高，冷却速度对其组织和性能的影响小，因此铸件上厚大截面的性能较均匀；但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理：先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液，然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂，孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化骤然增强，从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果不如球墨铸铁好？普通灰铸铁常用的热处理方法有哪 些？其目的是什么？ 答：①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进；而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体，以获得所需的组织和性能，故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法：时效处理，目的是消除内应力，防止加工后变形；软化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。
一、填空 I、屈服强度是表示金属材料抵抗微量塑性变形的能力。 3、a —e的晶格类型为体心立方晶格。 4、Y Fe的晶格类型为面心立方晶格。 5、随着固溶体中溶质原子含量增加，固溶体的强度、硬度升高。 6、金属的结晶包括形核和长大两个基本过程。 7、金属的实际结晶温度低于其理论结晶温度，这种想象称为过冷。 8、理论结晶温度与实际结晶温度之差△ T称为___过冷度。 9、金属结晶时，冷却速度越快，则晶粒越细小。 10、铁素体的力学性能特点是塑性、韧性好。 II、渗碳体的力学性能特点是硬度高、脆性大。 12、碳溶解在_Y-Fe_中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。 13、碳溶解在_ a-Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体。 14、珠光体的本质是铁素体和渗碳体的机械混合物。 15、共析钢的室温平衡组织为P （或珠光体）。 共析钢的退火组织为P （或珠光体）。 16、亚共析钢的含碳量越高，其室温平衡组织中的珠光体量越多。 17、在室温平衡状态下，碳钢随着其含碳量的增加，韧、塑性下降。 19、在铁碳合金的室温平衡组织中，渗碳体相的含量是随着含碳量增加而增加。 20、在退火态的20钢、45钢、T8钢、T13钢中，3和a值最高的是_20_钢。 21、共析钢加热到奥氏体状态，冷却后获得的组织取决于钢的_冷却速度__。 22、共析钢过冷奥氏体在（A?680）C温度区间等温转变的产物是珠光体（或P）。 23、共析钢过冷奥氏体在680?600 C温度区间等温转变的产物是索氏体（细珠光体）。 24、共析钢过冷奥氏体在（600?550）C温度区间等温转变的产物是托氏体（或极细珠光 体）。 25、共析钢过冷奥氏体在550?350 C温度区间等温转变的产物是B上（或上贝氏体）。 26、共析钢过冷奥氏体在（350?230）C温度区间等温转变的产物是下贝氏体（或B下）。 27、亚共析钢的正常淬火温度范围是皿+ 30?50C。 28、过共析钢的正常淬火温度范围是A G + 30?50 C。 29、钢经__等温_淬火可获得下贝氏体组织，使钢具有良好的—强度和韧性_性能。 30、淬火钢的回火温度越高，钢的抗拉强度和硬度越_低0
第一章：工程材料的分类及力学性能 1、强度：材料抵抗外力作用下变形和断裂的能力（MPa ） （1）弹性限度0e S Fe = σ（2）屈服点0 s S Fs =σ 屈服阶段特点：负荷F 不变，或略有升高，伸长量L ?继续显著增加 （3）条件屈服极限2.0σ（无明显屈服现象） （4）抗拉强度b σ（材料能抵抗最大塑性变形和断裂的能力） 2、塑性：在外力作用下，材料产生永久性变形而不破坏的能力（柔软性） 断后伸长率δ= 00L L L u -断面收缩率ψ=0 0S S S u -。 ψδ，越大塑性越好 3、硬度（耐磨性）：材料抵抗变形特别是压痕或划痕行成的永久变形的能 力。 （1）布氏硬度HBW /HBS ：以式样压痕的表面积A 去除符合下所得的商 压头：硬质合金头/淬火钢球 HBW=F/A 优点：能准确反映试样的真实硬度。缺点：不适于检验小件薄件和成品件。 350HBW10/1000/30：用直径10mm 的硬质合金钢球在9.807KN 试验力作用 下保持30s 测得的布氏硬度值为350。 （2）洛氏硬度HR ：以残余压痕的大小作为计量硬度的依据。 压头：金刚石圆锥、钢球或硬质合金球 HR=100-n/0.002 60HRBW/s ：用硬质合金球/钢球压头在B 标尺上测得洛氏硬度值为60。 优点：压痕面积小，可检测成品小件和薄件，测量范围大，测量简便迅速。缺点：对内部组织和性能不均匀的材料测量不准确。 4、冲击韧性k a ：在冲击再和作用下抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力。 5、疲劳强度：b 12 1 σσ= -材料在规定N 次的交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力称为疲劳强度。 6、断裂韧度IC K ：是指带微裂纹的材料或零件阻止裂纹扩展的能力。
问答题 1、吊车大钩可用铸造、锻造、切割加工等方法制造，哪一种方法制得的吊钩承载能力大？为什么？ 2、什么是合金的流动性及充形能力，决定充形能力的主要因数是什么？ 3、铸造应力产生的主要原因是什么？有何危害？消除铸造应力的方法有哪些？ 4．试讨论什么是合金的流动性及充形能力？ 5. 分别写出砂形铸造,熔模铸造的工艺流程图并分析各自的应用范围. 6.液态金属的凝固特点有那些，其和铸件的结构之间有何相联关系？ 7.什么是合金的流动性及充形能力，提高充形能力的因素有那些？ 8.熔模铸造、压力铸造与砂形铸造比较各有何特点？他们各有何应用局限性？ 9.金属材料固态塑性成形和金属材料液态成形方法相比有何特点，二者各有何适用范围？ 10. 缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？ 11. 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于哪种场合？ 12. 手工造型、机器造型各有哪些优缺点？适用条件是什么？ 13.从铁-渗碳体相图分析，什么合金成分具有较好的流动性?为什么? 14. 铸件的缩孔和缩松是怎么形成的？可采用什么措施防止? 15. 什么是顺序凝固方式和同时凝固方式?各适用于什么金属？其铸件结构有何特点? 16. 何谓冒口，其主要作用是什么？何谓激冷物，其主要作用是什么？ 17. 何谓铸造？它有何特点？ 18. 既然提高浇注温度可提高液态合金的充型能力，但为什么又要防止浇注温度过高？ 19．金属材料的固态塑性成形为何不象液态成形那样有广泛的适应性？ 20..冷变形和热变形各有何特点？它们的应用范围如何？ 21. 提高金属材料可锻性最常用且行之有效的办法是什么？为何选择？ 22. 金属板料塑性成形过程中是否会出现加工硬化现象？为什么？ 23. 纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利弊？ 24．许多重要的工件为什么要在锻造过程中安排有镦粗工序？ 25. 模锻时，如何合理确定分模面的位置？ 26. 模锻与自由锻有何区别？
工程材料及成形技术作业题库 一. 名词解释 1.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 2.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。 3..同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 4.同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 5.再结晶：金属发生重新形核和长大而晶格类型没有改变的结晶过程。 6.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。 7.淬透性：钢淬火时获得淬硬层深度的能力。 8.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。 9.临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度。 10.热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。 11.时效强化：经固溶处理后随着时间的延长强度不断提高的现象。 12.形变强化：由于塑性变形而引起强度提高的现象。 13.调质处理：淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。 14.变质处理：在浇注是向金属液中加入变质剂，使其形核速度升高长大速度减低，从而实现细化晶粒的 处理工艺。 15.顺序凝固原则：铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。 16.同时凝固原则： 17.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁。 18.热固性塑料： 19.热塑性塑料： 二. 判断正误并加以改正 1.细化晶粒虽能提高金属的强度,但增大了金属的脆性. （╳） 改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 2.结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大. （╳） 改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 3.普通低合金结构钢不能通过热处理进行强化。（√） 4. 单晶体必有各向异性. （√） 5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的. （╳） 改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒. （√） 7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同. （√） 9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好. （╳） 10. 铁素体是置换固溶体. （╳） 改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。
工程材料及成型技术基础考试题目 一、填空 1、常见的金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排立方晶格。 2、晶体缺陷可分为：点缺陷、线缺陷、面缺陷。 3、点缺陷包括：空位、间隙原子、置换原子。 线缺陷包括：位错。位错的最基本的形式是：刃型位错、螺型位错。 面缺陷包括：晶界、亚晶界。 4、合金的相结构可分为：固溶体、化合物。 5、弹性极限：σe 屈服极限：σs 抗拉强度：σb弹性模量：E 6、低碳钢的应力应变曲线有四个变化阶段：弹性阶段、屈服阶段、抗拉阶段（强化阶段）、 颈缩阶段。 7、洛氏硬度HRC 压印头类型：120°金刚石圆锥、总压力：1471N或150kg 8、疲劳强度表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。 9、冲击韧度用在冲击力作用下材料破坏时单位面积所吸收的能量来表示。 10、过冷度影响金属结晶时的形核率和长大速度。 11、以纯铁为例α– Fe为体心立方晶格（912℃以下） γ– Fe为面心立方晶格（1394℃以下）、δ– Fe为体心立方晶格（1538℃以下） 12、热处理中，冷却方式有两种，一是连续冷却，二是等温冷却。 13、单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生两种方式进行。 14、利用再结晶退火消除加工硬化现象。 15、冷变形金属在加热时的组织和性能发生变化、将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。 16、普通热处理分为：退火、正火、淬火、回火。 17、退火可分为:完全退火、球化退火、扩撒退火、去应力退火。 18、调质钢含碳量一般为中碳、热处理为淬火+高温回火。 19高速钢的淬火温度一般不超过1300℃、高速钢的淬火后经550~570℃三次回火。 三次回火的目的：提高耐回火性，为钢获得高硬度和高热硬性提供了保证。 高速钢的淬火回火后的组织是：回火马氏体、合金碳化物、少量残余奥氏体。 20、铸铁的分类及牌号表示方法。P142
一.单选题（共20题,52.0分） 1 ? A强度高,塑性也高些 ? B强度低,但塑性高些 ? C强度低,塑性也低些 ? D强度高,但塑性低些 正确答案：D 2 如果钢件有严重的碳化物网,应先进行_____________消除碳化物,然后再球化退火。 ? A去应力退火 ? B正火 ? C完全退火 ? D淬火 正确答案：B 3 弹簧的热处理工艺为_____________ 。 ? A淬火+中温回火
? B淬火+低温回火 ? C淬火+高温回火 正确答案：A 4 亚共析钢的正常淬火加热温度是_____________。 ? A Acm十(30-50℃) ? B Ac3十(30-50℃) ? C Ac1十(30-50℃) ? D Ac1一(30-50℃) 正确答案：B 5 45钢经过调质处理后得到的组织_________. ? A回火M ? B回火T ? C回火S ? D S 正确答案：C 6 GCr15是一种滚动轴承钢,其_________。
? A碳的含量为1%,Cr的含量为15% ? B碳的含量为0.1%,Cr的含量为15% ? C碳的含量为1%,Cr的含量为1.5% ? D碳的含量为0.1%,Cr的含量为1.5% 正确答案：C 7 金属型铸造主要适用于浇注的材料是_________。 ? A铸铁 ? B有色金属 ? C铸钢 正确答案：B 8 下列哪种铸造方法生产的铸件不能进行热处理,也不适合在高温下使用_________。 ? A金属型铸造 ? B压力铸造 ? C熔模铸造 正确答案：B 9
在冲裁过程中,能保证凸模与凹模之间间隙均匀,保证模具各部分保持良好的运动状态作用的零件是_________ 。。 ? A定位板 ? B卸料板 ? C导柱 ? D上模座板 正确答案：C 10 在测量薄片工件的硬度时,常用的硬度测试方法的表示符号是____________________。 ? A HB ? B HR ? C HV ? D HS 正确答案：C 11 过冷度越大,则____________________。 ? A N增大,所以晶粒细小 ? B N增大,所以晶粒粗大 ? C N减少,所以晶粒细小
工程材料及成形技术作业题库 一 . 名词解释 Ao. 奥氏体：奥氏体是碳溶于γ -Fe 中的间隙固溶体，用符号“A”表示，呈面心立方晶格。 Be. 本质晶粒度：奥氏体晶粒长大的倾向。 Be. 贝氏体：在含碳量过饱和α的基体上弥散分布着细小的碳化物亚稳组织。 Bi. 变质处理：在浇注前向铁液中加入少量孕育剂，形成大量高度弥散的难溶质点，成为石 墨的结晶核心，以促进石墨的形核从而得到细珠光体基体和细小均匀分布的片状石墨。 C. C 曲线：过冷奥氏体等温冷却转变曲线。 C. CCT 曲线：过冷奥氏体连续冷却转变曲线。 Ca. 残余奥氏体：奥氏体在冷却过程中发生相变后在环境温度下残存的奥氏体。 Cu. 淬火：将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷 却以获得马氏体组织的热处理工艺 Cu. 淬透性：在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。 Cu. 淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。 Du. 锻造比：变形前后的截面面积之比或高度之比。 Du. 锻造流线：锻造流线也称流纹，在锻造时 , 金属的脆性杂质被打碎, 顺着金属主要伸长方 向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布, 这样热锻后 的金属组织就具有一定的方向性。 Di. 第一类回火脆性：淬火钢在 250 度到 350 度回火是，冲击韧度明显下降，出现脆性。 Er. 二次硬化：淬火钢在回火的某个阶段硬度不下降反而升高的现象。 Go.共晶转变：在一定的温度下, 一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应 Gu.固溶强化：由于溶质原子溶入而使金属强硬度升高的现象。 Gu.固溶体：合金在固态下，组员间仍能互相溶解而形成的均匀相 Gu.过冷奥氏体：在 A1 温度一下暂时存在的奥氏体称为过冷奥氏体。 Gu.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。 Ha. 焊接性：是指对焊接加工的适应性，即在一定的焊接工艺条件 （焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式等）下，获得优质焊接接头的难易程度。 He. 合金：是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质 Ho. 红硬性：是指材料在一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力。 Hu. 回火稳定性：淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。 Ji. 晶体的各向异性：金属各方向的具有不同性能的现象。 Ji. 枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。 Ji. 间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 Ke. 可段性：材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力叫金属的可段性。 La. 拉深系数： Le. 冷变形强化：在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的强度和硬度都有所 提高，但塑性有所下降，这个现象称为冷变形强化。 Li. 莱氏体：莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，“ Ld”。 Li. 临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度。 Li. 流动性：是指金属液本身的流动能力。 Ma.马氏体：马氏体（M）是碳溶于α -Fe 的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转 变成的亚稳定相。 Ma.冒口：铸件中用于补充金属收缩而设置的。
航空铝合金及其材料加工研究 发表时间：2019-06-19T15:10:48.387Z 来源：《科技新时代》2019年4期作者：覃珊 [导读] 由铜、镁、锌、锰、硅等元素构成的航空铝合金，以其所具有的高抗腐蚀性。 广西南南铝加工有限公司广西南宁 530031 摘要：航空铝合金是航空制造过程中应用较为广泛的材料，其性能、加工工艺技术对飞行器运行的稳定、安全与可靠存在重要影响。基于此，本文以航空铝合金为研究对象，航空铝合金材料性能要求与材料加工工艺应用进行了简要分析，以供参考。关键词：航空铝合金；材料加工；加工工艺 引言：由铜、镁、锌、锰、硅等元素构成的航空铝合金，以其所具有的高抗腐蚀性、高塑性、高抗疲劳性等优势在航空飞行器制造领域得到广泛应用，并在不断创新发展下，成为飞行器重要构件，如蒙皮、桁条等核心金属材料。因此，在当前航空事业高速发展，高度重视飞行安全、稳定与可靠的背景下，有必要加强航空铝合金及其材料加工的研究，基于加工技术的科学应用，进一步提升材料应用性能，为航空事业优化发展奠定良好材料基础。 1航空铝合金及其性能要求 飞机是航空运输的重要交通工具，承载着人流、物流疏通的重要使命。由于飞机的工作场所是高空，运输对象以人为主，因此飞机飞行过程中，对运输质量、运输安全、运输效果等存在较高要求。需要飞机制造过程中，所应用的材料具备轻质量、高韧性、高强度、高抗腐蚀性、高抗疲劳性等特征[1]。而航空铝合金作为一种由多金属元素构成的有色金属材料,在一定程度上有效满足飞机分型过程中对结构材料性能基本要求，成为飞机结构制造中应用较广的材料。通常情况下，在飞机结构制造过程中，铝合金材料主要应用于机身、支撑结构、机翼等部分，在自身性能支撑以及与其他构件协作下，承担不同荷载，以满足飞机安全、稳定运行需求。 结合飞机飞行特征与要求，分析飞机结构构件的安全寿命，可知航空铝合金及其材料加工的性能要求具体体现在以下几方面：其一，静强度性能要求。即设计载荷条件一定，要求航空铝合金全寿命周期内，经过载荷作用后，仍处于安全、稳定状态，不存在材料或材料构件损坏、变形、裂纹等问题。与此同时，针对航空铝合金施工过程中可能存在的缺陷，能够根据缺陷特征及其发展规律，采用一定的损伤补偿措施进行缺陷的有效控制，使材料在全周期寿命内，整体结构仍能够有效承受飞机运行载荷，材料缺陷（包括裂纹、损伤等）在规定时间内不扩散，或扩散范围有限，不会对整体结构应用的可靠性、耐久性、稳定性、安全性产生不利影响。其二，服役性能要求。即飞机飞行过程中，不同部分所受到外载荷作用也不同，因此不同位置中的铝合金材料，服役性能要求存在一定差异性。例如，机身蒙皮、机翼、桁条等部分的铝合金材料对抗疲劳性、韧性、强度的要求更高；液压系统、动力系统等结构中铝合金材料对耐腐蚀性、强度等的要求更高。其三，蒙皮温度性能要求。即分机飞行过程中，蒙皮长时间处于高温状态，会使铝合金材料受高温影响性能发生改变，致使结构出现缺陷，为飞机飞行带来安全隐患。因此，在航空铝合金材料加工过程中，需对温度影响具有全面的掌控，降低飞机飞行过程中温度对铝合金性能的不利影响。 2航空铝合金材料加工工艺 2.1航空铝合金材料成分调控 成分调控是航空铝合金材料加工中的基本环节，在保证材料性能满足设计要求上发挥着至关重要的作用。通常情况下，航空铝合金主要由锌、铜、锰、硅等主要元素与锆、铬、锰等微量元素，铁、钠、钾、钙等杂质，共同构成。各元素含量不同形成的铝合金性能也不同[2]。因此，在在材料加工过程中需根据飞机设计与结构制造要求进行各元素含量的科学调配，实现铝合金材料性能的有效把控，提升铝合金材料应用的科学性、合理性与适用性。例如，7085铝合金材料加工中，1.0%的Mg质量分数下铝合金淬火敏感性，要高于1.4%的Mg质量分数。又如，在7XXX铝合金材料加工中，适当改变微量元素（将Cr、Mn微量元素转化为Zr）能够提升铝合金韧性、抗腐蚀性能。 2.2航空铝合金材料工艺处理 工艺技术处理是航空铝合金材料加工的关键环节，是航空铝合金材料制备与转换为结构构建的重要路径。通常情况下，在航空铝合金材料加工过程中，锭坯铸造、热塑性变形、冷塑型变形、材料固溶、构件淬火、材料压缩等是应用较为广泛的工艺技术。为提升航空铝合金材料加工质量与效率，应加强工艺技术管控力度，通过技术控制，进行产品性能、形态、尺寸等的有效调控，实现高质量、高品质、无缺陷材料的制备、产品的制造。例如，在大型锭坯铸造过程中，根据大型锭坯无气孔、不疏松、无裂纹、高品质等要求，可根据大型锭坯铸造存在的 熔体易偏析、热应力裂缝易产生、形态控制难度大等问题，采用熔体电磁搅拌技术、高精度液压铸造技术等进行材料加工。以熔体电磁搅拌技术为例，熔体电磁搅拌技术的有效应用，能够通过电磁力作用促进熔池中溶液的流动，从而提升熔体成分的均匀性。与此同时，能够降低铁杂质的产生，降低其对溶体表面氧化膜的不利影响。此外，熔体电磁搅拌技术的应用能够缩短熔炼时间，在保证大型锭坯铸造质量达标的同时，提升大型锭坯铸造效率，并在机械振动技术、过滤技术等结合应用下，控制能耗，满足特殊大型锭坯铸造要求。此外，在航空铝合金材料加工过程中，固溶、淬火、时效热处理等工序的有效控制，在提升铝合金材料综合性能上存在积极影响。例如，固溶能够将航空铝合金主要元素充分、均匀融入到基体中，并在淬火工艺作用下得到高饱和固溶体，实现铝合金的强度、韧性、抗疲劳性等性能指标的提升。 结论：随着铝合金材料在航空领域中，应用重要性的不断提升，铝合金及其材料加工成为人们关注的重点内容。为满足航空飞行器应用需求，应从综合角度加强航空铝合金材料的分析，注重材料加工技术的创新，能够在材料研制、材料加工工艺研发的有机结合下，提升材料应用价值，改善材料应用上性能与技术的制约，助力航空事业优化发展。 参考文献： [1]董义兵,刘涛,刘利江.航空铝合金及其材料加工[J].中国高新科技,2018(11):52-54. [2]周双巢,张天意,赵瑞宁,等.航空铝合金加工工艺的研究现状及发展方向[J].科技创新与应用,2018(05):38-39.