1.焊接热源有哪些共同要求描述焊接热源主要用什么指标(简）
答：能量密度高、快速实现焊接过程、得到高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。
主要指标：最小加热面积、最大功率密度和正常焊接规范条件下的温度。
2.试述焊接接头的形成过程及对焊接质量的影响。
答：（1）预压阶段；（2）通电加热阶段；（3）冷却结晶阶段。
对焊接质量的影响：
3.溶滴比表面积的概念及对焊接化学冶金过程的影响
答：熔滴的表面积Ag与其质量之比称为熔滴的比表面积S。
熔滴的比表面积越大，熔滴与周围介质的平均相互作用时间越长，熔滴温度越高，越有利于加强冶金反应。
4.焊条熔化系数、熔敷系数的物理意义及表达式真正反映焊接生产率的指标是什么
答：焊条金属的平均融化速度：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度；
损失系数：在焊接过程中由于飞溅、氧化和蒸发而损失的金属质量与熔化的焊芯质量之比；
平均熔敷系数（真正反映焊接生产率的指标），由于损失系数不等于零，单位时间内真正进入焊接熔池的金属质量称为平均熔敷速度。
5.试简述不锈钢焊条药皮发红的原因有什么解决措施（简）
答：药皮发红的原因：不锈钢焊芯电阻大，焊条融化系数小造成焊条融化时间长，且产生的电阻热量大，使焊条温度升高而导致药皮发红。
解决措施：调整焊条药皮配方，使焊条金属由短路过渡转化为细颗粒过渡，提高焊条的融化系数，减少电阻热以降低焊条的表面升温。
6.熔合比的表达式和影响因素多层焊时，如果各层间的熔合比是恒定的，试推导第n层焊缝金属的成分
答：表达式：
影响因素：焊接方法、焊接工艺参数、接头尺寸形状、坡口形状、焊道数目、母材热物理性能等。
7.从传热学角度说明临界板厚δcr的概念某16Mn钢焊件，采用手工电弧焊，能量E=15KJ/cm 求δcr
答：由传热学理论知道：在线能量一定的情况下，板厚增加冷却速度Wc增大，冷却时间t8/5变短，当板厚增加到一定程度时，则Wc和t8/5不再变化，此时板厚即为临界板厚δcr。
δ==
1.95
cr cm
8.手工电弧焊接厚12mm的MnMoNbB钢，焊接线能量E=2kj/cm,预热温度为50度，求t8/5附λ=(cms℃) CP= J/(cms℃)
85000.731.20.750.55,
0.982-T 800-T cr cr cm cm cm E t s δδδπλ===>==11（+）=500
9.直流正接为何比直流反接时焊缝金属熔氢量高
答：（1）直流正接：工件接正极。直流反接：工件接负极。
（2）带电质点H + 在电场作用下只溶于阴极
（3）处于阴极的熔滴不仅温度高而且比比表面积大，其溶氢量大于熔池处于阴极时的溶氢量。
10.一：试简述氮对低碳合金钢焊缝金属性能的影响（简）
答：（1）N 引起焊缝金属时效脆化，使焊缝金属强度提高，塑性韧性降低，尤其是低温韧性；
（2）促使焊缝产生氮气孔；
（3）N 有时是有益的，但必须有弥散强化元素存在并在正火条件下使用。 控制含氮量的措施：
（1）焊接区中的氮主要来自空气，必须加强对焊接区机械保护
（2）合理选择焊接工艺参数
（3）利用合金元素控制焊缝含氮量。碳的氧化引起熔池沸腾，有利于氮逸出，同时炭氧化生成CO 、CO2，加强焊接区保护降低氮的分压，因此碳可降低氮在金属中的溶解度；选含有能够生成氮化物元素的焊丝进行焊接，这些元素与氮的亲和力大易形成稳定的氮化物，并通过熔渣排出氮化物，因此有效的控制焊缝中的含氮量。
综上所述，加强保护是控制焊缝含氮量的最有效措施。
二：试简述氢对结构钢焊接质量的影响
答：氢脆；白点；气孔；冷裂纹；组织变化。
控制含氢量措施：
（1）限制氢的来源：限制焊接材料中的含氢量，焊前要对焊条和焊剂进行严格的烘干；气体保护焊所用的气体，焊丝和工件表面的油污、铁锈和水分都是氢的重要来源。
（2）进行冶金处理：通过适当的化学冶金反应，降低气相中的氢分压，从而降低氢在液态金属中的溶解度
（3）控制焊接材料的氧化还原势
（4）在焊条药皮或焊芯中加入微量的稀土元素或稀散元素
（5）控制焊接工艺参数
（6）焊后脱氧处理：焊后把工件加热到一定温度，促使氢扩散外逸
总之，对氢的控制首先应限制氢的来源；其次应防止氢溶入金属；最后应对溶入金属的氢进行脱氧处理。
三：试简述氧对焊接质量的影响
答：（1）随着焊缝含氧量增加，焊缝强度、塑性、韧性下降；尤其是焊缝的低温冲击韧性急剧下降，引起焊缝红脆、冷脆，时效硬化倾向增加；
（2）影响焊缝金属的物理化学性能，如降低导电性、导磁性、耐蚀性等；
（3）形成CO 气孔；
（4）造成金属飞溅，影响焊接过程的稳定性；
（5）焊接过程中导致合金元素的氧化损失将恶化焊接性能；
综上，氧对焊接过程及焊缝是有害的，但在特殊情况下具有氧化性是有利的。
11.试以硅的沉淀脱氧为例，叙述提高脱氧效果的途径（简08）
答：（1）硅的百分含量升高，氧化亚铁的百分含量降低
（2）B增加和减少渣中的二氧化硅，二氧化硅百分含量降低，氧化亚铁的百分含量降低（3）温度降低，反应向右进行，氧化亚铁的百分含量降低
12.为何酸性焊条宜用锰铁脱氧而碱性焊条宜用硅锰联合脱氧为什么要控制W[Mn]/W[Si]的比值（问）
答：增加锰在金属中的含量，或减少MnO的活度，都可以提高脱氧效果。
酸性焊条宜用锰铁脱氧：[Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO)，在酸性渣中含SiO2和TiO2较多，脱氧产物转化为MnO·SiO2和MnO·TiO2复合物,减少了MnO的活度系数，提高了脱氧效果。
碱性焊条宜用硅锰联合脱氧：在碱性渣中MnO活度系数较大，不利于Mn的脱氧，而且碱度越大，脱氧效果越差。故碱性焊条不宜用锰铁脱氧。[Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO2),SiO2与MnO生成复合物MnO·SiO2，使MnO活度系数降低。而MnO·SiO2密度小、熔点低，易易于上浮到渣中，故碱性焊条宜用硅锰联合脱氧。
W[Mn]/W[Si]过大，出现固态MnO；W[Mn]/W[Si]过小，出现固态SiO2；均会导致焊缝中夹杂物过多，只有W[Mn]/W[Si]合理时，才会生成低熔点的不饱和液态硅酸盐，使焊缝中的含氧量降低。
13.酸型焊条熔敷金属为何氧含量较高（简09）
答：（1）酸型焊条采用锰脱氧不如碱性焊条锰硅联合脱氧效果好
（2）酸型焊条碱度B小，有利于渗硅反应的进行，使焊缝含氧较高
（3）酸型焊条为了控氢的目的，导致焊缝含氧
14.试简述低氢焊条熔敷金属含氢量低的原因（简）
答：（1）药皮中不含有机物，清除了一个主要氢源；
（2）药皮中加入了大量的造气剂CaCO3、降低了PH2；
（3）CaF2的去氢作用；
（4）焊条的烘干温度高。
15.为什么碱性焊条对铁锈和氧化皮的敏感性大而碱性焊条焊缝含氢量比酸性焊条低
答：碱性焊条熔渣中含SiO2、TiO2等酸性氧化物较少，FeO的活度大，易向焊缝金属扩散，使焊缝增氧。因此在碱性焊条药皮中一般不加入含FeO的物质，并要求清除焊件表面的铁锈和氧化皮，否则不仅会增加焊缝中的氧，还可能产生气孔等缺陷，所以碱性焊条对铁锈和氧化皮的敏感性大。
碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条低，是因为碱性焊条的药皮氧化势小的缘故。
16.J422焊条药皮中含W（TiO2）=28%，W(SiO2)=%，W(CaO)=%，W(锰铁)=12%，焊芯含W[Si]=%，W[O]=%，而熔敷金属中却含W[Si]=%，W[O]=%，试分析其原因。
答：该焊条酸性焊条，焊后视像为[Si]和[O]含量增多，熔渣与液态铁发生渗硅反应，酸性焊条有利于渗碳（SiO2）+2[Fe]=[Si]+2[FeO]。反应结果使焊缝中增加大部分进入熔渣，一小部分进入液态钢中使焊缝增氧。4（TiO2）=2[Ti2O3]+[O2]释放出O2，该气氛中的氧化性气体
使铁氧化存在置换氧化，其中熔渣中（SiO2）.（TiO2）的置换氧化是主要增氧的途径。熔渣中含有的大量SiO2及Mn-Fe增加了渗硅反应的可能性，渗硅反应较激烈使[Si]大大增加。
17.综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、脱磷、合金过渡的影响。
答：氧化：碱性渣使FeO更易向金属分配；脱氧：碱性渣使FeO活度大，扩散脱氧能力比酸性渣差；脱硫：碱性渣中MnO、CaO及MgO含量多利于脱硫；脱磷：增加熔渣的碱性可减少焊缝中的含磷量，酸性渣脱磷效果较差；合金过渡：当合金元素的氧化物与熔渣酸碱的性质一致时，有利于合金元素的过渡，使过渡系数提高。
18.试分析说明钛钙型（J422）焊条与碱性低氢型（J427）焊条，在使用工艺性和焊缝力学性能方面有哪些差别
答：其他工艺性能如全位置焊接性，融化系数等差别不大。
机械性能对比：
钛钙型（J422）：
S、P、N控制较差，冷脆性、热裂纹倾向大；【O】高，氧化夹杂多，韧性低；【H】高，抗冷裂能力差
碱性低氢型（J4277）：
杂质S、P、N低；【O】低，氧化夹杂少；【H】低
故低氢型焊条的塑性，韧性及抗裂性较酸性的钛钙型大大提高，但其焊接工艺性能较差，对于铁锈，油污，水份等很敏感。
19.试简述药芯焊丝的特性（简）
答：（1）熔敷速度快，因而生产效率高；
（2）飞溅小；
（3）调整熔敷金属成分方面；
（4）综合成本低。
焊接低合金钢一般选用何种焊丝试分析其原因（问）
答：应选用Si、Mn等脱氧元素含量较高的焊丝，常用的如：H08Mn2SiA。
（1）CO2具有较强的氧化性，一方面使焊丝中有益的合金元素烧损，另一方面使熔池中【FeO】含量升高。
（2）如焊丝中不含脱氧元素或含量较低，导致脱氧不足，熔池结晶后极易产生CO气孔。
（3）按一定比例同时加入Mn、Si联合脱氧，效果较好。
21.焊接熔池的结晶和铸锭的结晶过程有何区别
答：焊接熔池的熔池温度高，存在时间短，冶金过程进行不充分，氧化严重，热影响区大，冷却速度快，洁净易生成粗大的柱状晶。
22.试简述接头偏析的种类和产生原因（简08）
答：宏观偏析：由于柱状晶倾向性方向使杂质偏聚于晶间及部分地区溶质浓度升高。
（1）层状偏析：周期性分布产生于焊缝的层状偏析，是结晶速度周期性变化引起的。
（2）焊道中心偏析：结晶由未熔化母材处向焊缝中心结晶，使杂质推往最后凝固的熔池中心而形成。
（3）焊道偏析：多道、多层焊时在层间、道间形成的成分偏析。
（4）弧坑偏析：收弧处熔池未能填满，凝固时大量杂质无法排出及成分扩散不均匀而导致偏析。
23.微量Ti、B改善焊缝金属韧性的机理（简09）
答：一Ti和氧的亲和力很大，使焊缝中的Ti以微小颗粒氧化物的形式（TiO）弥散分布于焊缝中，促进焊缝金属晶粒细化。这些小颗粒的TiO还可以作为针状铁素体的形核质点，在转变阶段促进形成针状铁素体。二Ti在焊缝中保护B不被氧化，故B可以作为原子态偏聚于晶界，降低了晶界能，抑制了先共析铁素体的形核与生长，从而促使生成针状铁素体，改善焊缝组织的韧性。但是Ti和B的最佳含量和氧、氮的含量有关。
24.如16Mn母材中含有较高的S、P，应如何保证焊缝金属韧性
答：1.为减少焊缝含硫量，选择对刘亲和力比铁大的元素脱硫；2.在焊接化学冶金中常利用熔渣中的碱性氧化物，如MnO、CaO、MgO进行脱硫3.同时增加渣中CaO和FeB的含量，有利于脱磷4.增加熔渣的碱度，可以提高脱硫脱磷的能力。
25.以低碳钢焊接为例，综述提高焊缝金属韧性的冶金手段、焊接工艺手段及焊后措施（问）答：（1）冶金：只有Mn、Si含量适中，焊缝组织为细针状铁素体，才能提高韧性；适量加入Nb和V可提高焊缝金属冲击韧性；低合金钢焊缝中Ti、B存在可大幅提高韧性；低合金钢焊缝中有少量Mo不急提高强度，同时也能改善韧性；稀土元素能改善焊缝金属韧性。（2）工艺：焊接线能量、焊接材料、接头形式、多层焊接、振动结晶、锤击焊道表面、跟踪回火。（3）焊后应进行热处理。
26.焊接热循环与热处理相比有何特点试用这些特点分别比较45钢和40Cr在热处理条件下近缝区的淬透性大小（问）答：焊接热循环特点：①加热温度高②加热速度快③高温停留时间短④自然冷却⑤局部加热：淬透性比较：45钢------焊接条件下近缝区的淬透性大于热处理的淬透性，40Cr------相反45钢由于不含碳化物形成元素，焊接条件下近缝区峰值温度高，使奥氏体晶粒粗化，增大奥氏体稳定性，故淬透性和热处理相比反而大。40Cr在焊接快速加热条件下，高温停留时间短，碳化物形成元素不能充分溶解到奥氏体中，奥氏体的稳定化程度不如热处理条件，故淬透性小。
27.简要说明不易淬火钢和易淬火钢粗晶区的组织特点和对性能的影响（简）
答：不易淬火钢：
组织特点：晶粒粗大，易出现魏氏组织；性能：塑性，韧性低，易产生脆化和裂纹易淬火钢：组织特点：粗大的马氏体；性能：该区脆硬，易产生延迟裂纹
28.试分析钢种淬硬倾向的影响因素用什么指标衡量高强钢的淬硬倾向比较合理（简11）答：化学成分：碳当量升高，淬硬倾向升高
冷却条件：t8/5降低，淬硬倾向升高
用HAZ的最高硬度Hmax来评定钢的淬硬倾向比较合理，因为它综合反映了化学成分和冷却条件的影响。
29.试分析焊接热影响区的脆化类型及防治措施
答：（1）脆化类型：粗晶脆化、析出脆化、组织转变脆化、热应变时效脆化；
（2）防治措施：
控制组织：通过控制焊接热循环控制最佳t8/5，既要防治过热导致的晶粒粗化又要防治极冷而致硬化。影响焊接热循环的主要参数是线能量、是憨温度、预热以及接头尺寸形状。在接头形式一定的条件下，主要是调节线能量、预热、后热温度以寻求最佳焊接热循环。
焊后热处理：对于一些重要的结构，常采用憨厚热处理来改善接头性能。
30.试分析如何控制低合金高强度刚焊接HAZ的韧性（问08）
答：（1）控制组织：在组织上能获得低碳马氏体、下贝氏体和针状铁素体等韧性较好的组织。（2）合理制定焊接工艺，正确地选择焊接线能量和预热、后热温度，既不致过热脆化，又不致淬硬脆化。
（3）采用焊后热处理来改善接头的韧性。
（4）研制新的钢种，进一步细化晶粒，降低钢中的杂质S、P、O、N等的含量，使钢材的韧性大为提高，也提高了焊接HAZ的韧性。
31.试简述H2、CO气孔的产生原因、特征及防止措施（简问）
答：H2（析出型气孔）：由于高温时熔池金属中溶解了较多的气体，凝固时由于气体的溶解度突然下将，气体处于过饱和来不及逸出而引起的气孔。
特征：通常出现在焊缝表面，气孔的断面形状如同螺钉装，从表面看呈喇叭口形，内壁光滑。CO气孔（反应型气孔）：钢焊接时，钢中的氧或氧化物与碳反应后能生成大量CO；
[C]+[O]=CO (1) [FeO]+[C]=CO+[Fe] (2)
如果这些反应发生在高温液态金属中,则由于CO完全不能溶于钢液,将以气泡的形式从熔池金属中高速上浮逸出,不易形成气孔,但当熔池冷却凝固时，熔池金属粘度迅速增大，故生成的CO气泡很难浮出，尤其在树枝晶凹陷处产生的更难逸出称为残留在焊缝中沿结晶方向分布的条虫状内气孔。
防治措施：应该限制熔池中气体的溶入或产生以及排除熔池中已溶入的气体。
（1）消除气体来源：工件及焊丝表面的氧化膜、铁锈、油污和水分均可在焊接过程中向熔池中提供氧和氢；焊条与焊剂受潮或烘干不足而残留的水分；空气入侵熔池是气孔来源之一。（2）正确选用焊接材料：控制熔渣的氧化性和还原性的平衡
（3）优化焊接工艺：焊接工艺参数主要有焊接电流、电压和焊接速度等。一般交流焊时比直流焊时气孔倾向大，而直流反接比正接时气孔倾向小。
32.有一种碱性焊条（J507），在出厂检验时，焊缝中没有气孔，但在产品施工焊接时，发现焊缝中有大量气孔，分析可能那些原因导致气孔（问07）
答：（1）焊件清理不充分，存在铁锈，氧化铁皮，油污和水分等杂质。
（2）焊条受潮或烘干不足，烘干后放置时间过长等。
（3）焊接规范不当，如电压过高，焊速过快，电弧不稳等。
（4）电流极性不合理，直流正接较反接是气孔倾向大。
33.用H08A焊丝和HJ431焊剂埋弧自动焊接沸腾钢时，虽经仔细除锈但还常出现气孔，试分析其原因，应采取何种措施防止气孔
答：低碳钢焊丝中没有Mn和Si不能脱氧，被焊材料含氧量高除氧不完全，与C结合生成CO溢出形成气孔
措施：应选用Si、Mn等脱氧元素含量较高的焊丝，常用的如：H08Mn2SiA。
消除气体来源：工件及焊丝表面的氧化膜、铁锈、油污和水分均可在焊接过程中向熔池中提供氧和氢；焊条与焊剂受潮或烘干不足而残留的水分；空气入侵熔池是气孔来源之一。
正确选用焊接材料：控制熔渣的氧化性和还原性的平衡
优化焊接工艺：焊接工艺参数主要有焊接电流、电压和焊接速度等。一般交流焊时比直流焊时气孔倾向大，而直流反接比正接时气孔倾向小。
34.焊接结晶裂纹的形成机理及防治措施（问）
答：结晶裂纹形成机理：在焊缝金属凝固结晶的后期，低熔点共晶被推向柱状晶交遇中心部位，形成液态薄膜；在焊接拉伸应力作用下，就可能在这个薄弱地带即液态薄膜处开裂形成结晶裂纹。液态薄膜—根本原因；拉伸应力—必要条件。
防止结晶裂纹的措施：
（1）冶金因素：主要是合金状态图的类型、化学成分和结晶组织形态
结晶裂纹倾向的大小随合金状态图结晶温度区间的增大而增加，但合金元素进一步增加裂纹倾向会随之降低
初生相的结构能影响杂质的偏析和晶间层的性质，从而影响凝固裂纹的倾向。初生相的晶粒大小、形态和方向也会影响其倾向。
向焊缝中加入细化晶粒元素以改善焊缝凝固结晶、细化晶粒可以提高抗裂性。
合金元素是影响裂纹最本质的因素。
（2）工艺因素：
工艺因素主要是合理选择焊接材料和控制焊接参数，从而减少有害杂质偏析及降低应变增长率。
对于一些易于向焊缝专一某些有害杂质的母材，焊接时应尽量减小熔合比，或开大坡口，减小熔深，甚至堆焊隔离层。
合理调节焊接参数（焊接电流、电压和焊接速度）控制成形系数。
减小焊接电流或线能量以减小过热，有利于改善抗裂性，但也须避免冷却速度偏大，以致变形速率增大，反而不利于防止热裂纹。
为防止接头产生热裂纹，尽可能减少应变量及应变增长率；施焊顺序不合理时，最后几条焊缝处于被拘束状态，不能自已收缩，易促使裂纹产生。
35.为什么采用CST（临界应变增长率）为判据来比较金属材料的热烈倾向更为合理用脆性温度区间来作判据如何（问07）
答：因为不同的材料，不仅脆性温区区间的大小不同，最低塑形的变化也不同，产生裂纹的临界应变增长率CST也各不相同，所以在考察裂纹敏感性时必须综合考虑脆性温度区间（）、最低塑形（）及应变增长率（）的影响。根据以上分析可知，用CST作为判据更合适，因为或都不能单独用来反映材料的裂纹敏感性。为防止产生裂纹必须满足条件，即
36.试简述液化裂纹的形成机理（简08 问07）
答：焊接热影响区的近缝区或多层焊层间，在焊接热循环峰值温度的作用下，由于被焊金属含有较多的低熔共晶而被重新熔化，在拉伸应力的作用下沿奥氏体晶界开裂而形成液化裂纹。液化裂纹的液膜并非产生于凝固过程，而是由于加热过程中近缝区晶界局部熔化形成的液膜。
37.一般低合金钢，冷裂纹为什么具有延迟现象延迟裂纹为何易在近缝区产生试分析防止延迟裂纹的措施（问）
答：形成冷裂纹的三大要素：被焊钢材的淬硬组织、接头中的含氢量以及接头所处的拘束应力状态。而氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间。
一般低合金钢焊缝C低于母材，热影响区相变滞后于焊缝。当焊缝由A转达变F、P时，H的溶解度突然下降，且H在F、P中的扩散速度较快，导致H很快由焊缝越过熔合线附近富H，当滞后相变的HAZ中A—>M时，H使以过饱和状态残留在M中，促使该处进一步脆化，从而导致冷裂纹的产生。
防治措施：
冶金方面：
（1）选择抗裂性好的钢材
从冶炼技术上提高母材的性能：多元微合金画；尽可能降低钢中有害杂质（S、P、O、H、N等）
（2）焊接材料的选用
选用低氢或超低氢焊条：应强调焊条的烘干和防潮问题
选用低强焊条：对低碳合金钢，适当降低焊缝强度可以降低拘束应力而减轻熔合区的负担，对防止冷裂纹有用。
选用奥氏体焊条：既可避免预热又能防止冷裂纹的产生。
特殊微量元素的应用：Te、Se、Re，Te的降氢效果最好。
（3）选用低氢的焊接方法：CO2气体保护焊。
焊接工艺方面：
合理选择焊接线能量
正确选择预热和后热温度
多层焊层间温度和时间间隔的控制
采用低匹配焊缝
合理的焊缝分布和施焊次序
38.试简述在什么条件下，氢致裂纹也会在焊缝中产生（简）
答：焊缝合金成分复杂的超高强度钢和异种钢焊接时，热影响区的转变先于焊缝，因而氢就相反地从HAZ向焊缝扩散，如果焊缝出现淬硬组织，此时，氢致裂纹就会在焊缝中产生。
39.焊接接头拘束应力的分类何为拘束度临界拘束度（简07）
答：内拘束应力：热应力（第一类内应力）；相变应力（第二类内应力）和外拘束应力
拘束度是使接头根部间隙发生单位长度的弹性位移时，单位长度焊缝所承受的力。表示了接头的刚度。线弹性拘束度R[N/(mm·mm)]可表示为
当R值大到一定程度时就会产生延迟裂纹，这是的R值称为临界拘束度。
40.焊接接头中出现冷裂纹（延迟裂纹）主要与哪些因素有关通常将工件预热到一定温度可以防止产生冷裂纹，试分析预热的作用后热的作用后热能否完全取代预热后热和焊后热处理有何不同（简问）
答：延迟裂纹的影响因素：钢种的淬硬倾向、焊接接头的含氧量及其分布、接头所受的拘束应力状态。
预热的作用：预热可以降低冷却速度，从而避免出现淬硬组织，降低残余应力，有利于扩散氢的逸出。
后热的作用：
（1）减少残余应力；
（2）改善组织，降低淬透性；
（3）消除扩散氢，但对奥氏体焊缝效果不大；
（4）适当降低预热温度或代替某些结构所需的中间热处理。
后热和焊后热处理不同：延迟裂纹有延迟期（潜伏期），在延迟期内即进行加热，可以避免出现延迟裂纹。故焊后后热有“抢时间”的问题，而焊后热处理都是为了改善接头使用性能，不存在“抢时间”的问题。
41.简述再热裂纹的主要特征和产生机理（简）
答：主要特征：（1）在热裂纹出现在焊接热影响区的过热区，明显的沿粗大的奥氏体晶界发展到洗净去就会终止
（2）具有比较大的残余应力和应力集中；（3）具有比较敏感的温度区间（4）易产生于含有沉淀强化的元素的钢材中。
再热裂纹产生是由晶界优先滑动导致形成微裂纹（形核）而发生和扩展的。
42.某大型焊接结构，采用了含S、P偏高的钢，为防止产生层状撕裂应采取何种工艺措施答：控制钢材含S量；检验板材Z向性能，保证Z向拉伸断面收缩率（如），能大大减低层状撕裂的概率。氢在形成层状撕裂中能起推波助澜的作用。
改善接头设计，使之不仅通过板表皮传力，改善多层角焊缝收缩应力状况，防止别类裂纹诱发层等，均有可能减轻层状撕裂倾向。
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 晶体材料制备原理与技术是综合应用物理、化学、物理化学、晶体化学、材料测试与表征等先修课程所学知识的应用型专业课程，主要讲授晶体材料制备过程的基本原理和典型的晶体材料制备技术，为学生从事晶体材料制备工作提供理论基础和技术基础。 2.设计思路： 晶体材料是高新技术不可或缺的重要材料，晶体材料制备是材料科学与工程专业相关的重要生产领域。作为一门以拓展学生知识面为目的的选修课程，本课程分为三大部分：首先介绍典型的晶体材料制备方法和技术，通过课下查阅资料和课堂讨论加深学生对常见方法和技术的理解。此部分教师讲解和学生课堂讨论并重。然后介绍晶体材料制备过程中的一般原理，此部分主要由教师进行课堂讲授。最后，由学生自主查阅晶体材料制备最新文献，了解晶体材料制备技术最新进展，通过课下研读、课上汇报、讨论、教师点评等教学活动，加深学生对本课程中所学知识的理解及相关知识的综合运用。 - 3 -
3. 课程与其他课程的关系： 晶体材料制备原理与技术是综合应用物理、化学、物理化学、晶体化学、材料测试与表征等先修课程所学知识的应用型专业课程，是材料制备与合成工艺课程相关内容的细化和深入。 二、课程目标 本课程的目标是拓宽材料科学与工程专业学生的知识面，掌握晶体材料制备一般原理，了解晶体材料制备常见技术，加深对物理、化学、晶体化学以及材料表征等先修课程知识的理解，加强文献检索能力，学会分析晶体材料制备中遇到的问题，提高解决生产问题的能力，为毕业后从事晶体材料制备等生产和研究工作打下基础。 三、学习要求 晶体材料制备原理与技术是一门综合了物理、化学、物理化学、晶体化学、材料测试与表征等多学科知识的综合性课程。为达到良好的学习效果，要求学生：及时复习先修课程相关内容，按时上课,上课认真听讲，积极查阅资料，积极参与课堂讨论。本课程将包含较多的资料查阅、汇报、讨论等课堂活动。 四、教学进度 - 3 -
材料连接原理与工艺复习大纲 一、熔化焊连接原理 1、熔化焊是最基本的焊接方法，根据焊接能源的不同，熔化焊可分为电弧焊、气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和等离子焊等。 2、获得良好接头的条件：合适的热源、良好的熔池保护、焊缝填充金属。 3、理想的焊接热源应具有：加热面积小、功率密度高、加热温度高等特点。 4、焊件所吸收的热量分为两部分：一部分用于熔化金属而形成焊缝；另一部分使母材近缝区温度升高，形成热影响区。 5、热能传递的基本方式是传导、对流和辐射，焊接温度场的研究是以热传导为主，适当考虑对流和辐射的作用。熔化焊温度场中热能作用有集中性和瞬时性。 6、当恒定功率的热源作用在一定尺寸的焊件上并作匀速直线运动时，经过一段时间后，焊件传热达到饱和状态，温度场会达到暂时稳定状态，并可随热源以同样速度移动，这样的温度场称为准温度场。 7、在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环。决定焊接热循环的基本参数有四个：加热速度、最高加热温度、在相变温度以上的停留时间和冷却速度。常用某温度范围内的冷却时间来表示冷却速度，冷却速度是决定热影响区组织和性能的最重要参数。 8、焊接热循环的影响因素：材质、接头形状尺寸、焊道长度、预热温度和线能量。 9、正常焊接时，焊条金属的平均熔化速度与焊接电流成正比。 10、熔滴：焊条端部熔化形成滴状液态金属。药皮焊条焊接时熔滴过渡有三种形式：短路过渡、颗粒过渡和附壁过渡。其中碱性焊条：短路过渡和大颗粒过渡；酸性焊条：细颗粒过渡和附壁过渡。 11、药皮溶化后的熔渣向熔池过渡形式：①薄膜形式,包在熔滴外面或夹在熔滴内；②直接从焊条端部流入熔池或滴状落入。 12、熔池形成： ①熔池为半椭球，焊接电流I、焊接电压U与熔池宽度B和熔池深度H的关系：I↑，H↑，B↓；U↑，H↓，B ↑。 ②熔池温度不均匀，熔池中部温度最高，其次为头部和尾部。 ③焊接工艺参数、焊接材料的成分、电极直径及其倾斜角度等都对熔 池中的运动状态有很大的影响。 ④为提高焊缝金属质量，必须尽量减少焊缝金属中有害杂质的含量和 有益合金元素的损失，因此要对熔池进行保护。保护方式：熔渣保护、 气体保护、熔渣气体联合保护、真空保护和自保护。 13、熔化焊焊接接头的形成过程：焊接热过程、焊接化学冶金过程和 熔池凝固和相变过程。 14、在一定范围内发生组织和性能变化的区域称为热影响区或近缝区。故焊接接头主要由焊缝和热影响区构成，其间窄的过渡区称为熔合区。如下图所示： 1——焊缝区（熔化区） 2——熔合区（半熔化区） 3——热影响区 4——母材 15、熔化焊接头形式：对接、角接、丁字接和搭接接头等。待焊部位预先加工成一定形状，称为坡口加工。 16、熔合比：局部熔化母材在焊缝金属中的比例。用来计算焊缝的化学成分。 17、金属的可焊性属于工艺性能，是指被焊金属材料在一定条件下获得优质焊接接头的难易程度。包括接合性能和使用性能。金属的可焊性主要与下列因素有关：①材料本身的成分组织；②焊接方法；③焊接工艺条件。 18、焊接热过程贯穿整个焊接过程，对焊接接头的形成过程（化学冶金、熔池凝固、固态相变、缺陷）以及接头性能具有重要的影响。 19、焊接材料的类型：焊条、焊剂、焊丝、保护气。焊条由焊芯和药皮组成，焊芯起到导电和填充金属的作用，药皮作用为①机械保护作用；②冶金处理作用；③工艺性能良好。药皮的组成分为稳弧剂、造渣剂、造气剂、
陶瓷大学材料成型原理题库 热传导：在连续介质内部或相互接触的物体之间不发生相对位移而仅依靠分子及自由电子等微观粒子的热运动来传递热量。 热对流：流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程 热辐射：是物质由于本身温度的原因激发产生电磁波而被另一低温物体吸收后,又重新全部或部分地转变为热能的过程。 均质形核：晶核在一个体系内均匀地分布 凝固：物质由液相转变为固相的过程 过冷度：所谓过冷度是指在一定压力下冷凝水的温度低于相应压力下饱和温度的差值 成分过冷：这种由固-液界面前方溶质再分配引起的过冷，称为成分过冷 偏析：合金在凝固过程中发生化学成分不均匀现象 残余应力：是消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力 定向凝固原则：定向凝固原则是采取各种措施，保证铸件结构上各部分按距离冒口的距离由远及近，朝冒口方向凝固，冒口本身最后凝固。 屈服准则：是塑性力学基本方程之一，是判断材料从弹性进入塑性状态的判据 简单加载;在加载过程中各个应力分量按同一比例增加，应力主轴方向固定不变 滑移线：塑性变形金属表面所呈现的由滑移所形成的条纹 本构关系;应力与应变之间的关系 弥散强化：指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段 最小阻力定律：塑性变形体内有可能沿不同方向流动的质点只选择阻力最小方向流动的规律 边界摩擦：单分子膜润滑状态下的摩擦 变质处理：在液态金属中添加少量的物质，以改善晶粒形核绿的工艺 孕育处理;抑制柱状晶生长，达到细化晶粒，改善宏观组织的工艺 真实应力：单向拉伸或压缩时作用在试样瞬时横截面上是实际应力 热塑性变形:金属再结晶温度以上的变形 塑性：指金属材料在外力作用下发生变形而不破坏其完整性的能力 塑性加工：使金属在外力作用下产生塑性变形并获得所需形状的一种加工工艺 相变应力：金属在凝固后冷却过程中产生相变而带来的0应力 变形抗力：反应材料抵抗变形的能力 超塑性: 材料在一定内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变应力，异常高的流变性能的现象
材料成型工艺 （Material Molding Process） 课程代码：（07310060） 学分：6 学时：90（其中：讲课学时78：实验学时：12） 先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础 适用专业与培养计划：材料成型及控制工程专业2012年修订版培养计划 教材：《金属材料液态成型工艺》、贾志宏主编、化学工业出版社、第一版； 《金属材料焊接工艺》、雷玉成主编、化学工业出版社、第一版； 《冲压工艺与模具设计》、姜奎华主编、机械工业出版社、第一版开课学院：材料科学与工程学院 课程网站：（选填） 一、课程性质与教学目标 （一）课程性质与任务（需说明课程对人才培养方面的贡献） 《材料成型工艺》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一。该课程主要任务是学习液态成型、塑性成型及焊接成型的工艺原理、方法、特点、质量影响因素及其规律、质量控制、适用范围等。学习过程中侧重于实际经验、工程技术及其理论知识的综合应用。通过系统学习，在掌握成型工艺过程基本规律及其物理本质的基础上，学生能够根据不同的零件需求，灵活选择和全面分析成型工艺、完成合理的工艺设计；同时，针对成型过程中出现的质量问题进行科学分析，找到解决措施，消除和减少工件质量缺陷； 本课程以数学、物理、化学、物理化学、力学、金属学与热处理、材料成型原理等作为理论基础，主要应用物理冶金、化学冶金、成形力学理论，系统阐述金属材料成型工艺过程的相关现象及其影响因素、规律、形成机制；同时，还汇总了大量的工程技术经验和实用技术。 通过本课程的学习，可以为材料成型工艺课程设计、金属综合性实验、毕业设计等后续课程学习奠定必要的基础知识。 （二）课程目标（需包括知识、能力与素质方面的内容，可以分项写，也可以合并写） 1. 掌握铸造成型、冲压成型和焊接成型工艺过程所涉及的主要物理原理； 2. 掌握各种成型方法的工艺特点及应用范围，能够根据实际产品需要选择高效、优质低成本的成型工艺方法；
1.焊接热源有哪些共同要求？描述焊接热源主要用什么指标？(简05.07.09） 答：能量密度高、快速实现焊接过程、得到高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。 主要指标：最小加热面积、最大功率密度和正常焊接规范条件下的温度。 2.试述焊接接头的形成过程及对焊接质量的影响。 答：（1）预压阶段；（2）通电加热阶段；（3）冷却结晶阶段。 对焊接质量的影响： 3.溶滴比表面积的概念及对焊接化学冶金过程的影响？ 答：熔滴的表面积Ag 与其质量 之比称为熔滴的比表面积S 。 熔滴的比表面积越大，熔滴与周围介质的平均相互作用时间越长，熔滴温度越高，越有利于加强冶金反应。 4.焊条熔化系数、熔敷系数的物理意义及表达式？真正反映焊接生产率的指标是什么？ 答：焊条金属的平均融化速度 ：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度； 损失系数 ：在焊接过程中由于飞溅、氧化和蒸发而损失的金属质量与熔化的焊芯质量之比； 平均熔敷系数 （真正反映焊接生产率的指标），由于损失系数不等于零，单位时间内真正进入焊接熔池的金属质量称为平均熔敷速度。 5.试简述不锈钢焊条药皮发红的原因？有什么解决措施？（简05.08.10） 答：药皮发红的原因：不锈钢焊芯电阻大，焊条融化系数小造成焊条融化时间长，且产生的电阻热量大，使焊条温度升高而导致药皮发红。 解决措施：调整焊条药皮配方，使焊条金属由短路过渡转化为细颗粒过渡，提高焊条的融化系数，减少电阻热以降低焊条的表面升温。 6.熔合比的表达式和影响因素？多层焊时，如果各层间的熔合比是恒定的，试推导第n 层焊缝金属的成分？ 答：表达式： 影响因素：焊接方法、焊接工艺参数、接头尺寸形状、坡口形状、焊道数目、母材热物理性能等。 7.从传热学角度说明临界板厚δcr 的概念？某16Mn 钢焊件，采用手工电弧焊，能量E=15KJ/cm 求δcr ？ 答：由传热学理论知道：在线能量一定的情况下，板厚增加冷却速度Wc 增大，冷却时间t8/5变短，当板厚增加到一定程度时，则Wc 和t8/5不再变化，此时板厚即为临界板厚δcr 。 00 1.952c -T 800-T cr E cm δρ==11（+）500 8.手工电弧焊接厚12mm 的MnMoNbB 钢，焊接线能量E=2kj/cm,预热温度为50度，求t8/5?附λ=0.29J/(cm s ℃) CP=6.7 J/(cm s ℃)
高活性氧化镁的制备与应用 The preparation and application of highly active magnesium oxide Zhao xian tang （College of Science and Metallurgical Engineering，Wuhan University of Science and Technology，Hubei,， Wuhan,，430081) 摘要：本文论述了高活性氧化镁的特性、制备方法、活性测定及活性影响因素，主要就制备方法进行探讨，了解熟悉高活性氧化镁的生产过程，思考寻求制备更好的高活性氧化镁。 关键词：高活性氧化镁制备 Abstract：This paper discusses the characteristics of the high-activity magnesium oxide, preparation methods, determination of activity and active factors affecting, which mainly discusses the preparation methods, in order to familiar with the production process of highly active magnesium oxide and think for the preparation of highly active magnesium oxide. Keywords: high-activity magnesium oxide preparation method 引言 活性氧化镁的比外表积较大，是制备高功用精密无机材料、电子元件、油墨、有害气体吸附剂的重要质料。这种氧化镁因为其颗粒微细化，外表原子与体相原子数的份额较大而具有极高的化学活性和物理吸附才能。因为具有杰出的烧结功能，
华中科技大学博士研究生入学考试 《先进材料成形技术与理论》考试大纲 一、《先进材料成形技术及理论》课程概述 编号：MB11001 学时数：40 学分：2.5 教学方式：讲课30、研讨6、实验参观4 二、教学目的与要求： 材料的种类繁多，其加工方法各异，近年来随同科学技术的发展，新材料、材料加工新技术不断出现。本课程将概述材料的分类及其加工方法的选择；重点介绍液态金属精密成形、金属材料塑性精确成形及金属连接成形等研究与应用领域的新技术、新理论；阐述材料加工中的共性与一体化技术。本课程作为材料加工工程专业的学位课，将使研究生对材料加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导研究生在大材料学科领域进行思考与分析，为从事材料加工工程技术的研究与发展奠定基础。 三、课程内容： 第一章材料的分类及其加工方法概述 1.1材料的分类及加工方法概述 1.2材料加工方法的选择（不同材料）及不同加工方法的精度比较（同一种材料） 1.3材料加工中的共性（与一体化）技术 1.4材料加工技术的发展趋势 第二章液态金属精密成形理论及应用 2.1 材料液态成形的范畴及概述 2.2 消失模精密铸造原理及应用(原理、关键技术、应用实例、缺陷与防治) 2.3 Corsworth Process新技术(精密砂型铸造：锆英（砂）树脂砂型、电磁浇注、热法旧砂再生) 2.4 半固态铸造成形原理与技术（流变铸造、触变成形、注射成形） 2.5 铝、镁合金的精确成形技术（金属型铸造、压铸、反重力精密铸造、精密熔模铸造等） 2.6 特殊凝固技术（快速凝固、定向凝固、振动凝固） 2.7 金属零件的数字化铸造（铸件三维造型、工艺模拟及优化、样品铸件快速铸造、工业化生产及 其设计） 2.8 高密度粘土砂紧实机理及其成形技术（高压造型、气冲造型、静压造型） 第三章金属材料塑性精密成形工艺及理论 3.1 金属塑性成形种类与概述 3.2金属材料的超塑性及超塑成形（概念、条件、成形工艺） 3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形（精密模锻、复杂管件成形） 3.4 板料精密成形（精密冲裁、液压胀形、其它板料精密成型） 3.5 板料数字化成形（点（锤）渐进成形、线渐进（快速）成形、无模（面、液压缸作顶模）成形）
[试题分类]:专升本《钢结构设计原理》_08017550 [题型]:单选 [分数]:2 1形截面所示的拉弯构件强度计算最不利点为（）。 A.截面上边缘“1”点 B.截面下边缘“3”点 C.截面中和轴处“2”点 D.可能是“1”点，也可能是“3”点 答案 2.验算型钢梁正常使用极限状态的挠度时，用荷载的()。 A.组合值 B.最大值 C.标准值 D.设计值 答案 3.应力集中越严重钢材（）. A.弹塑性越高 B.变形越大 C.强度越低 D.变得越脆 答案 4.下列最适合动力荷载作用的连接是（） A.高强螺栓摩擦型连接 B.焊接结构 C.普通螺栓连接 D.高强螺栓承压型连接 答案
5.梁上作用较大固定集中荷载时，其作用点处应() A.设置纵向加劲肋 B.减少腹板厚度 C.设置支承加劲肋 D.增加翼缘的厚度 答案 6.某排架钢梁受均布荷载作用，其中永久荷载的标准值为80，可变荷载只有1个，其标准值为40，可变荷载的组合值系数是0.7，计算梁整体稳定时采用的荷载设计值为（） A.120 B.147.2 C.152 D.164 答案 h 7.在焊接工字形组合梁中，翼缘与腹板连接的角焊缝计算长度不受60的限制，是因为() A.截面形式的关系 B.焊接次序的关系 C.梁设置有加劲肋的关系 D.内力沿侧面角焊缝全长分布的关系 答案 8.减小焊接残余变形和焊接残余应力的方法是() A.采取合理的施焊次序 B.常温放置一段时间 C.施焊前给构件相同的预变形 D.尽可能采用不对称焊缝 答案 9.下图所示简支梁，除截面和荷载作用位置不同外，其它条件均相同，则以哪种情况的整体稳定性最好？()
液态金属成型原理
0、概论 1、液态金属的结构和性质 2、凝固的热力学基础 3、界面 4、凝固的结晶学基础 5、凝固的传热基础 6、凝固过程的流体流动 7、凝固金属的组织结构 8、凝固过程的缺陷和对策
第七章 凝固金属的组织结构
第七章 凝固金属的组织结构
? 第一节 凝固金属的组织结构 第二节 偏析（Segregation） 第三节 金属凝固组织形态控制
第七章 凝固金属的组织结构
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一、凝固铸态组织的含义
z 铸态组织，即铸件的晶粒组 织，包括晶粒的形状、尺寸 和取向。广义讲，还包括合 金元素的分布（偏析）和凝 固过程形成的缺陷。
第七章 凝固金属的组织结构
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二、晶粒组织（Grain Structure）
? 典型铸态组织：表面细晶粒、柱状晶粒、等轴晶粒
z激冷晶区的晶粒细小;
内部等轴晶区 表层急冷晶区
z柱状晶区的晶粒垂直 于型壁排列，且平行 于热流方向.
z内部等轴晶区的晶粒 较为粗大;
中间柱状晶区
第七章 凝固金属的组织结构
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几种不同类型的铸件宏观组织示意图
（a）只有柱状晶;（b）表面细等轴晶加柱状晶;（c）三个晶区都有;（d）只有等轴晶
第七章 凝固金属的组织结构
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三、铸态组织形成原因
? 1. 表面细晶粒
z 型壁激冷，大量生核； z 三维散热，生长迅速，
相互抑制； z 生长无方向性。
第七章 凝固金属的组织结构
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答：能量密度高、快速实现焊接过程、得到高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。 主要指标：最小加热面积、最大功率密度和正常焊接规范条件下的温度。 2.试述焊接接头的形成过程及对焊接质量的影响。 答：（1）预压阶段；（2）通电加热阶段；（3）冷却结晶阶段。 对焊接质量的影响： 3.溶滴比表面积的概念及对焊接化学冶金过程的影响？ 答：熔滴的表面积Ag与其质量之比称为熔滴的比表面积S。 熔滴的比表面积越大，熔滴与周围介质的平均相互作用时间越长，熔滴温度越高，越有利于加强冶金反应。 4.焊条熔化系数、熔敷系数的物理意义及表达式？真正反映焊接生产率的指标是什么？答：焊条金属的平均融化速度：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度； 损失系数：在焊接过程中由于飞溅、氧化和蒸发而损失的金属质量与熔化的焊芯质量之比； 平均熔敷系数（真正反映焊接生产率的指标），由于损失系数不等于零，单位时间内真正进入焊接熔池的金属质量称为平均熔敷速度。 5.试简述不锈钢焊条药皮发红的原因？有什么解决措施？（简） 答：药皮发红的原因：不锈钢焊芯电阻大，焊条融化系数小造成焊条融化时间长，且产生的电阻热量大，使焊条温度升高而导致药皮发红。 解决措施：调整焊条药皮配方，使焊条金属由短路过渡转化为细颗粒过渡，提高焊条的融化系数，减少电阻热以降低焊条的表面升温。 6.熔合比的表达式和影响因素？多层焊时，如果各层间的熔合比是恒定的，试推导第n层焊缝金属的成分？ 答：表达式： 影响因素：焊接方法、焊接工艺参数、接头尺寸形状、坡口形状、焊道数目、母材热物理性能等。 7.从传热学角度说明临界板厚δcr的概念？某16Mn钢焊件，采用手工电弧焊，能量E=15KJ/cm求δcr？ 答：由传热学理论知道：在线能量一定的情况下，板厚增加冷却速度Wc增大，冷却时间t8/5变短，当板厚增加到一定程度时，则Wc和t8/5不再变化，此时板厚即为临界板厚δcr。 8.手工电弧焊接厚12mm的MnMoNbB钢，焊接线能量E=2kj/cm,预热温度为50度，求t8/5?附λ=(cms℃) CP= J/(cms℃) 9.直流正接为何比直流反接时焊缝金属熔氢量高？ 答：（1）直流正接：工件接正极。直流反接：工件接负极。
《材料制备与合成[料]》课程简介 课程编号：02034916 课程名称：材料制备与合成/Preparation and Synthesis of Materials 学分: 2.5 学时：40 （课内实验(践)：0 上机：0 课外实践：0 ） 适用专业：材料科学与工程 建议修读学期：6 开课单位：材料科学与工程学院材料物理与化学系 课程负责人：方道来 先修课程：材料化学基础、物理化学、材料科学基础、金属材料学 考核方式与成绩评定标准：期末开卷考试成绩（占80%）与平时考核成绩（占20%）相结合。 教材与主要参考书目： 教材：《材料合成与制备》. 乔英杰主编.国防工业出版社，2010年. 主要参考书目：1. 《新型功能材料制备工艺》, 李垚主编. 化学工业出版社，2011年. 2. 《新型功能复合材料制备新技术》.童忠良主编. 化学工业出版社，2010年. 3. 《无机合成与制备化学》. 徐如人编著. 高等教育出版社, 2009年. 4. 《材料合成与制备方法》. 曹茂盛主编. 哈尔滨工业大学出版社，2008年. 内容概述： 本课程是材料科学与工程专业本科生最重要的专业选修课之一。其主要内容包括：溶胶-凝胶合成法、水热与溶剂热合成法、化学气相沉积法、定向凝固技术、低热固相合成法、热压烧结技术、自蔓延高温合成法和等离子体烧结技术等。其目的是使学生掌握材料制备与合成的基本原理与方法，熟悉材料制备的新技术、新工艺和新设备，理解材料的合成、结构与性能、材料应用之间的相互关系，为将来研发新材料以及材料制备新工艺奠定坚实的理论基础。 The course of preparation and synthesis of materials is one of the most important specialized elective courses for the undergraduate students majoring in materials science and engineering. It includes the following parts: sol-gel method, hydrothermal/solvothermal reaction method, CVD method, directional solidification technique, low-heating solid-state reaction method, hot-pressing sintering technique, self-propagating high-temperature synthesis, and SPS technique. Its purpose is to enable students to master the basic principles and methods of preparation and synthesis of materials, and grasp the new techniques, new processes and new equipments, and further understand the relationship among the synthesis, structure, properties and the applications of materials. The course can lay a firm theoretical foundation for the research and development of new materials and new processes in the future for students.
第四章 1． 何谓结晶过程中的溶质再分配?它是否仅由平衡分配系数K 0所决定?当相图 上的液相线和固相线皆为直线时，试证明K 0为一常数。 答：结晶过程中的溶质再分配：是指在结晶过程中溶质在液、固两相重新分布的 现象。 溶质再分配不仅由平衡分配系数K 0决定 ，还受自身扩散性质的制约，液相中的对流强弱等因素也将影响溶质再分配。 当相图上的液相线和固相线皆为直线时K 为一常数，证明如下：如右图所 示： 液相线及固相线为直线，假设 其斜率分别为m L 及m S ，虽然 C *S 、C *L 随温度变化有不同值，但 L m S m L S m T T m T T C C K /)(/)(0****--===S L m m =常数， 此时，K 0与温度及浓度无关， 所以，当液相线和固相线为直 线时，不同温度和浓度下K 0为 定值。 2． 某二元合金相图如右所示。合金液成分为C B =40%，置于长瓷舟中并从左端 开始凝固。温度梯度大到足以使固-液界面保持平面生长。假设固相无扩散，液相均匀混合。试求：①α相与液相之间的平衡分配系数K 0；②凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分之几?③凝固后的试棒中溶质B 的浓度沿试棒长度的分布曲线。
解：（1）平衡分配系数K 0 的求解： 由于液相线及固相线均为直 线不同温度和浓度下K 0为 定值，所以：如右图， 当T=500℃时， K 0 =**L C C α=%60%30=0.5 K 0即为所求 α相与液相之间的 平衡分配系数. （2）凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分数的计算: 由固相无扩散液相均匀混合下溶质再分配的正常偏析方程 )1(00-*=K L L f C C 代入已知的*L C = 60％ , K 0 = 0.5, C 0= C B =40% 可求出此时的L f = 44.4％ 由于T=500℃为共晶转变温度,所以此时残留的液相最终都将转变为共晶组织,所以凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分数也即为44.4％. （3）凝固后的试棒中溶质B 的浓度沿试棒长度的分布曲线 (并注明各特征成分及其位置)如下: 图 4-43 二元合金相图
综合测试题一 模具寿命与材料成形加工及材料学 一、填空题（每小题2分，共20分） 1. 目前铸造成形技术的方法种类繁多按生产方法分类，可分为砂型铸造和特种铸造。 2. 在铸造生产中，细化铸件晶粒可采用的途径有增加过冷度、采用孕育处理和附加振动。 3. 铸铁按碳存在形式分灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。 4. 合金在铸造时的难易程度的衡量指标合金的流动性和收缩。 5. 合金的流动性主要取决于它本身的化学成分。 6. 压力加工的加工方法主要有：冲压、锻造、轧制、拉拔和 挤压等。 7. 合金的流动性常采用浇注螺旋型标准试样的方法来衡量， 8. 流动性不好的合金容易产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。 9. 液态金属的充型能力主要取决于金属的流动性，还受外部条件如浇注温度、充型压力、铸型结构和铸型材料等因素的影响,是各种因素的综合反映。 10.金属由浇注温度冷却到室温经历了液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个相互关联的收缩阶段。 11.液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是内应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。 12.铸造中常产生的铸造缺陷有缩孔、缩松、浇不足、裂纹、内应力、夹渣和夹砂等
13. 特种铸造相对于砂型铸造的两类特点：型模的革新和充型方式的变更。 14.常用特种铸造方法金属型铸造、压力铸造、离心铸造、消失模铸造和熔模铸造、壳型铸造等。 15.衡量金属锻造性能的两个指标塑性和变形抗力。 16.自由锻造常用设备空气锤和水压机。 17.自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转和错移等。 18.镦粗的变形特点横截面积变大，长度变短普通拔长的变形特点横截面积变小，长度变长芯轴拔长的变形特点内孔直径不变，长度变长，壁厚变薄。 19.锻造温度范围是指始锻温度与终锻温度之差。后者过低易产生加工硬化现象。 20. 锤上模锻的实质金属在模膛内成形和变形阻力大，变形不均匀。 21. 模膛的分类制坯模膛和模锻模膛。 22. 板料冲压中分离工序有冲孔、落料、剪切和修整等。变形工序有拉深、弯曲、翻边和成形等。 23. 电弧燃烧实质是指电弧的产生、运动和消失的动态平衡。 24. 电弧分为阴极区、阳极区和弧柱区三个区。 25. 直流电焊机正接极是指焊件接正极，焊条接负极。 26. 焊接冶金过程的特点反应温度高、接触面积大、冷却速度快。 27. 焊接接头是指焊缝和热影响区。焊接热影响区包括熔合区、过热区、正火区、部分相变区和再结晶区。 28. 焊接应力和变形产生的原因对焊缝区不均匀的加热和冷却。
材料连接原理复习题 1、试简述焊条的工艺性能？ 焊接电弧的稳定性；焊缝成型；各种位置焊接的适应性；飞溅；脱渣性；焊条熔化速度；焊条药皮发红；焊接烟尘。 2、试简述低氢焊条熔敷金属含氢量低的原因？ (1)药皮中不含有机物，清除了一个主要氢源 (2)药皮中加入了大量的造气剂、CaCO3、降低了PH2 3)CaF2的去氢作用 （4）焊条的烘干温度高 3、试简述不锈钢焊条药皮发红的原因？有什么解决措施？ 原因：不锈钢焊芯电阻大，焊条熔化系数小造成焊条熔化时间长，且产生的电阻热量大，使焊条温度升高而导致药皮发红 措施：调整焊条药皮配方，使焊条金属由短路过渡转为细颗粒过渡，提高焊条的熔化系数，减少电阻热以降低焊条的表面温度。 4、CO2焊接低合金钢一般选用何种焊丝？试分析其原因？ 5、试分析说明钛钙型（J422）焊条与碱性低氢型（J507）焊条，在使用工艺性和焊缝力学性能方面有哪些差别？ 其他工艺性能如全位置焊接性，融化系数等差别不大 机械性能对比： 钛钙型（J422） （1）S、P、N控制较差，冷脆性、热裂纹倾向大 （2）【O】高，氧化夹杂多，韧性低 （3）【H】高，抗冷裂能力差
碱性低氢型（J507） (1)杂质S、P、N低 (2)【O】低，氧化夹杂少 (3)【H】低 故低氢型焊条的塑性，韧性及抗裂性较酸性的钛钙型大大提高，但其焊接工艺性能较差，对于铁锈，油污，水份等很敏感。 6、熔合比的表达式和影响因素？ 7、直流正接为何比直流反接时焊缝金属含氢量高？ 8、简述氮对低碳合金钢焊缝金属性能的影响？ 1、N引起焊缝金属时效脆化，使焊缝金属强度提高，塑性、韧性降低，尤其是低温韧性； 2、使焊缝金属产生时效脆化。 3、促使焊缝产生氮气孔； 4、N有时是有益的，但必须有弥散强化元素存在并在正火条件下使用。 9、试简述氢对结构钢焊接质量的影响？ 氢脆；白点；气孔；冷裂纹；组织变化。 10、试简述氧对焊接质量的影响？ （1）影响焊缝机械性能：塑性、韧性下降；引起热能、冷脆，时效硬化； （2）影响焊缝金属的物理、化学性能。如降低导电性、导磁性、耐蚀性等； （3）形成CO气孔； （4）造成飞溅，影响焊接过程的稳定性； （5）焊接过程中导致合金元素的氧化损失将恶化焊接性能； （6）氧在特殊情况下是有益的，如为了改善电弧特性。降低焊缝金属中的含氢量等。11、为什么碱性焊条对铁锈和氧化皮的敏感性大？而碱性焊条焊缝含氢量比酸性焊条低？ 12、用某两种焊条焊接，焊条中含硫量相同。为什么焊后渣为碱性的焊缝含硫量小于渣为酸性的焊缝含硫量？
材料成型加工与工艺学-习题解答(9-10- 11)
第八章注射成型 2.塑料挤出机螺杆与移动螺杆式注射机的螺杆在结构特点和各自的成型作用上有何异同? (p278)注射螺杆与挤出螺杆在结构上有何区别: (a)注射螺杆长径比较小，约在10~15之间。 (b)注射螺杆压缩比较小，约在2~5之间。 (c) 注射螺杆均化段长度较短，但螺槽深度较深，以提高生产率。为了提高塑化量，加料段较长，约为螺杆长度的一半。 (d)注射螺杆的头部呈尖头形，与喷嘴能有很好的吻合，以防止物料残存在料筒端部而引起降解。 (p221)挤出机螺杆成型作用是对物料的输送、传热塑化塑料及混合均化物料。 移动螺杆式注射机的螺杆成型作用是对塑料输送、压实、塑化及传递注射压力。是间歇式操作过程，它对塑料的塑化能力、操作时的压力稳定以及操作连续性等要求没有挤出螺杆严格。 3.请从加热效率出发，分析柱塞是注射机上必须使用分流梭的原因? (p278)分流梭的作用是将料筒内流经该处的物料成为薄层，使塑料流体产生分流和收敛流动，以缩短传热导程。既加快了热传导，也有利于减少或避免塑料过热而引起热分解现象。同时塑料熔体分流后，在分流梭与料筒间隙中流速增加，剪切速度增大，从而产生较大的摩擦热，料温升高，黏度下降，使塑料进一步的混合塑化，有效提高柱塞式注射机的生产量及制品质量。
6.试分析注射成型中物料温度和注射压力之间的关系，并绘制成型区域示意图。 (p298) 料温高时注射压力减小；反之，所需的注射压力加大。 8.试述晶态聚合物注射成型时温度(包括料温和模温)对其结晶性能和力学性能的影响。 (p297)结晶性塑料注射入模具后，将发生向转变，冷却速率将影响塑料的结晶速率。缓冷，即模温高，结晶速率大，有利结晶，能提高制品的密度和结晶度，制品成型收缩性较大，刚度大，大多数力学性能较高，但伸长率和充及强度下降。反过来，骤冷所得制品的结晶度下降，韧性较好。但在骤冷的时不利大分子的松弛过程，分子取向作用和内应力较大。中速冷塑料的结晶和曲性较适中，是用得最多的条件。实际生产中用何种冷却速度，还应按具体的塑料性质和制品的使用性能要求来决定。例如对于结晶速率较小的PET塑料，要求提高其结晶度就应选用较高的模温。
21.铸件宏观组织的控制途径与措施 1.铸件结晶组织对铸件质量和性能的影响 表面细晶粒区薄，对铸件的质量和性能影响不大。 铸件的质量与性能主要取决于柱状晶区与等轴晶区的比例以及晶粒的大小。 （1）柱状晶： 生长过程中凝固区域窄，横向生长受到相邻晶体的阻碍，枝晶不能充分发展，分枝少，结晶后显微缩松等晶间杂质少，组织致密。 但柱状晶比较粗大，晶界面积小，排列位向一致，其性能具有明显的方向性：纵向好、横向差。凝固界面前方常汇集有较多的第二相杂质气体，将导致铸件热裂。 （2）等轴晶： 晶界面积大，杂质和缺陷分布比较分散，且各晶粒之间位向也各不相同，故性能均匀而稳定，没有方向性。 枝晶比较发达，显微缩松较多，凝固后组织不够致密。 细化能使杂质和缺陷分布更加分散，从而在一定程度上提高各项性能。晶粒越细综合性能越好。 对塑性较好的有色金属或奥氏体不锈钢锭，希望得到较多的柱状晶，增加其致密度； 对一般钢铁材料和塑性较差的有色金属铸锭，希望获得较多的甚至是全部细小的等轴晶组织；对于高温下工作的零件，通过单向结晶消除横向晶界，防止晶界降低蠕变抗力。 2.铸件宏观组织的控制途径和措施 等轴晶组织的获得和细化 强化非均匀形核促进晶粒游离抑制柱状晶区 1）加入强生核剂——孕育处理 孕育——向液态金属中添加少量物质以达到增加晶核数、细化晶粒、改善组织之目的的一种方法。 变质——加入少量物质通过元素的选择性分布而改变晶体的生长形貌，如球化或细化。 A.形核剂： a）直接作为外加晶核 b）通过与液态金属的相互作用而产生非均匀晶核 能与液相中某些元素组成较稳定的化合物 通过在液相中造成大的微区富集而使结晶相提前弥散析出 B.强成分过冷元素： 通过在生长界面前沿的富集而使晶粒根部和树枝晶分枝根部产生细弱缩颈，从而促进晶粒的游离。 强化熔体内部的非均匀形核孕育剂富集抑制晶体生长
原理以及制备工艺的 资料
1.2 有机电致发光二极管结构及其发光原理 有机电致发光二极管是将电能转化成光能的器件，属于电荷注入型发光器件。其基本结构如上文所述为夹心结构[Error! Bookmark not defined.]，最简单的结构是一个发光层薄膜（EML）加在正负两个电极之间，正负电荷分别从两个电极注入到发光层中并进行复合发光。发光的过程大致可以总结为下面5个步骤： 1.载流子的注入； 2.载流子的传输； 3.激子的产生； 4.激子的迁移和衰减（辐射衰减）； 5.激子的出射（光的耦合输出） 1.载流子的注入：在正向偏压的作用下，空穴从金属阳极费米能级(φa)注入到发光层的最高未占有轨道（HOMO），而电子从金属阴极费米能级(φc）注入到发光层的最低未占有轨道（LUMO）。形成PLED的正向和负向两种载流子。 载流子注入时，空穴要克服阳极与发光层HOMO之间的能量势垒，而电子要克服阴极与发光层LUMO能级之间的能量势垒，势垒越小，载流子越容易注入，因此金属电极的功函数要与发光层的HOMO和LUMO相匹配。当势垒高度小于0.3-0.4eV时可认为该接触为欧姆接触[i]，此时可以认为载流子的注入是没有势垒的。电致发光器件要求两个电极至少一段是透明，光可以由此段出射。作为底端出射结构，氧化铟锡（ITO）由于具有较高的透光率和优良的导电率以基脚高的功函数，通过溅射的方法，制备成ITO玻璃被广泛用作阳极。
而阴极则常用一些具有较高发射率的低功函数金属，例如钡，钙，镁，铯等[ii，iii，iv]。图1-1给出了典型器件结构的相应能级示意图。[v]但是一般的聚合物发光材料的HOMO和LUMO与阳极和阴极的能级匹配并不是最理想的状态，存在载流子的注入势垒，导致器件高的起亮电压，高的能耗和低的器件性能。 图1-1 器件的能级结构示意图[14] Fig.1-1 The sketch of PLED’s energy level[14] 载流子的注入有两种理论机制，分别是隧穿机制[vi，vii，viii ]和空间电荷限制效应机制[ix，x，xi]。一般情况下，当载流子的注入都不存在势垒时的载流子注入机制符合空间电荷限制效应理论。即此时的注入情况取决于发光层材料的载流子迁移率，低的载流迁移率会导致电荷在界面层的积累，阻止载流子的进一步注入[xii，xiii，xiv]。当界面的接触不是欧姆接触时，要将加在器件上的电场增大到一定的程度才能使载流子注入，载流子开始注入时的电压称为阈值电压，阈值电场的大小取决于注入的能量势垒的高低，此时的载流子注入机制符合隧道贯穿机制。但是，实际情况下这两种载流子注入情况并不是孤立存在的。 2.载流子的传输：诸如的载流子在电场作用下，在器件中向对面的电极迁移。
第三章： 8：实际金属液态合金结构与理想纯金属液态结构有何不同 答：纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成的，是近程有序的。液态中存在着很大的能量起伏。而实际金属中存在大量的杂质原子，形成夹杂物，除了存在结构起伏和能量起伏外还存在浓度起伏。 12：简述液态金属的表面张力的实质及其影响因数。 答：实质：表面张力是表面能的物理表现，是是由原子间的作用力及其在表面和内部间排列状态的差别引起的。 影响因数：熔点、温度和溶质元素。 13：简述界面现象对液态成形过程的影响。 答：表面张力会产生一个附加压力，当固液相互润湿时，附加压力有助于液体的充填。液态成形所用的铸型或涂料材料与液态合金应是不润湿的，使铸件的表面得以光洁。凝固后期，表面张力对铸件凝固过程的补索状况，及是否出现热裂缺陷有重大影响。 15：简述过冷度与液态金属凝固的关系。 答：过冷度就是凝固的驱动力，过冷度越大，凝固的驱动力也越大；过冷度为零时，驱动力不存在。液态金属不会在没有过冷度的情况下凝固。 16：用动力学理论阐述液态金属完成凝固的过程。 答：高能态的液态原子变成低能态的固态原子，必须越过高能态的界面，界面具有界面能。生核或晶粒的长大是液态原子不断地向固体晶粒堆积的过程，是固液界面不断向前推进的过程。只有液态金属中那些具有高能态的原子才能越过更高能态的界面成为固体中的原子，从而完成凝固过程。 17：简述异质形核与均质形核的区别。 答：均质形核是依靠液态金属内部自身的结构自发形核，异质形核是依靠外来夹杂物所提供的异质界面非自发的形核。 异质形核与固体杂质接触，减少了表面自由能的增加。 异质形核形核功小，形核所需的结构起伏和能量起伏就小，形核容易，所需过冷度小。 18:什么条件下晶体以平面的方式生长什么条件下晶体以树枝晶方式生长 答：①平面方式长大：固液界面前方的液体正温度梯度分布，固液界面前方的过冷区域及过冷度极小，晶体生长时凝固潜热析出的方向与晶体的生长方向相反。 ②树枝晶方式生长：固液界面前方的液体负温度梯度分布，固液界面前方的过冷区域较大，且距离固液界面越远过冷度越大，晶体生长时凝固潜热析出的方向与晶体生长的方向相同。 19：简述晶体的微观长大方式及长大速率。 答：①连续生长机理--粗糙界面的生长：动力学过冷度小，生长速率快。②二维生长机理--光滑界面生长：过冷度影响大，生长速度慢。③从缺陷处生长机理--非完整界面生长：所需过冷度较大，生长速度位于以上二者之间。 20：为生么要研究液态金属凝固过程中的溶质再分配它受那些因素的影响 答：液态金属在凝固过程中的各组元会按一定的规律分配，它决定着凝固组织的成分分布和组织结构，液态合金凝固过程中溶质的传输，使溶质在固液界面两侧的固相和液相中进行再分配。掌握凝固过程中的溶质再分配的规律，是控制晶体生长行为的重要因素，也是在生产实践中控制各种凝固偏析的基础。 凝固过程中溶质的再分配是合金热力和动力学共同作用的结果，不同的凝固
1.试简述焊条的工艺性能？ 焊接电弧的稳定性；焊缝成型；各种位置焊接的适应性；飞溅；脱渣性；焊条熔化速度；焊条药皮发红；焊接烟尘。 2.试简述药芯焊丝的特性？ (1) 熔敷速度快，因而生产效率高； (2) 飞溅小； (3) 调整熔敷金属成分方面； (4) 综合成本低。 3.试简述低氢焊条熔敷金属含氢量低的原因？ (1)药皮中不含有机物，清除了一个主要氢源； (2)药皮中加入了大量的造气剂CaCO3、降低了PH2； (3)CaF2的去氢作用； (4)焊条的烘干温度高。 4.试简述不锈钢焊条药皮发红的原因？有什么解决措施？ 药皮发红的原因：不锈钢寒心电阻大，焊条融化系数小造成焊条融化时间长，且产生的电阻热量大，使焊条温度升高而导致药皮发红。 解决措施:调整焊条药皮配方，使焊条金属由短路过渡转化为细颗粒过渡，提高焊条的融化系数，减少电阻热以降低焊条的表面升温。 5.CO2焊接低合金钢一般选用何种焊丝？试分析其原因？ 答：应选用Si、Mn等脱氧元素含量较高的焊丝，常用的如：H08Mn2SiA。 （1）CO2具有较强的氧化性，一方面使焊丝中有益的合金元素烧损，另一方面使熔池中【FeO】含量升高。 （2）如焊丝中不含脱氧元素或含量较低，导致脱氧不足，熔池结晶后极易产生CO气孔。（3）按一定比例同时加入Mn、Si联合脱氧，效果较好。 6.试分析说明钛钙型（J422）焊条与碱性低氢型（J507）焊条，在使用工艺性和焊缝力学性能方面有哪些差别？ 其他工艺性能如全位置焊接性，融化系数等差别不大 机械性能对比： 钛钙型（J422） （1）S、P、N控制较差，冷脆性、热裂纹倾向大 （2）【O】高，氧化夹杂多，韧性低 （3）【H】高，抗冷裂能力差 碱性低氢型（J507）