发布时间 : 星期六 文章湖南大学材料工程基础半开卷资料更新完毕开始阅读ff12a345a300a6c30c229fd1
①激光束能量密度大，极高的加热和冷却速度，可在材料表面制得微晶、非晶及一些奇特的、热平衡相图上不存在的亚稳合金（非平衡相），赋予材料表面以特殊性能。
② 利用离子束注入技术，可把异类原子直接引入表面层进行表面合金化，引入原子种类和数量不受任何常规合金化热力学条件的限制。
③ 三束表面处理，由于加热速度极快，基材的整体温度在加热过程中可以不受影响。 局限性：
激光束：处理效果与材料表面的反射率、密度和导热系数等密切相关，对表面反射率高的材料，激光能量不能充分被吸收 ；激光本身是转换效率低的能源；设备费用较贵，成本高；处理效率低，不适宜大面积处理等等。 离子束： ①离子注入层薄。
②离子束从发射至零部件表面为直线行进，因此，不能处理复杂的凹腔表面。 ③由于离子注入需在真空下进行，因此，零部件的尺寸受到真空室尺寸的限制。 ④离子注入设备比较昂贵，因此工艺成本较高。 电子束：
①真空下进行，可保证工件表面不被氧化，但带来许多不便。
②电子束使用偏转线圈在一定范围内偏转和摆动，但很难实现大于25°的转折。 22.金属材料的主要强化方式有哪些？
答：1）固溶强化：融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。
2）细晶强化：细晶强化的强化规律，晶界越多，晶粒越细，根据Hall-Petch关系式，晶粒的平均值d越小，材料的屈服强度就越高。
3）加工硬化:金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，增大了位错滑移阻力。
4）时效强化：时效强化是指在固溶了合金元素以后，在常温或加温的条件下，使在高温固溶的合金元素以某种形式析出（金属间化合物之类），形成弥散分布的硬质质点，对位错切过造成阻力，使强度增加，韧性降低。
5）第二相强化：当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将会产生显著的强化
作用，第二相强化的主要原因是它们与位错间的交互作用，阻碍了位错运动，提高了合金的变形抗力。
6）复合强化：上述强化方式的组合应用。 23.什么是钢的淬硬性和淬透性？其主要影响因素？
答：钢的淬硬性：表示刚能够淬硬的程度。用钢的正常淬火条件下能够达到的最高硬度表示。其主要取决于钢的含碳量，含碳量越高，淬火后得到的马氏体中碳的饱和程度越大，马氏体的晶格畸变越严重，钢的淬硬性越大。
钢的淬透性：表示钢在淬火时获得马氏体层深度的能力。工程上规定淬透层的深度是从表面至半马氏体层的深度。由表面至半马氏体层的深度越大，则钢的淬透性越高。淬透性是合理选用钢材及制定热处理工艺的重要依据之一。
24.合金产生时效强化的条件是什么？如何进行时效强化？
答：能进行时效强化处理的必要条件是固溶体（基体）的固溶度随温度降低而减少。减少的越多，淬火后获得的固溶体过饱和程度越大，时效强化效果就可能越大；其次，时效强化的效果还与强化相（过饱和固溶体分解时析出的相）的结构和特性有关。 基本步骤：
1）固溶处理：将合金加热到固溶线以上、固相线以下的温度保持一定时间，以获得成分均匀的固溶体组织；
2）淬火：将工件或试样快冷到较低温度（通常为室温），得到过饱和的单相固溶体； 3）时效：使过饱和固溶体中析出细小弥散沉淀相的过程称为时效。如果淬火合金在室温放置一定时间后可实现时效强化，则称为自然时效；如果需要将淬火合金在较高温度下保温一定时间才能进行时效强化，则称为人工时效。大多数合金需要进行人工时效才能获得最佳强化效果，时效温度大约为固溶温度的15%-25%。 25.简述芯片的主要制备工艺步骤。 答：芯片设计：根据需要，生成图样
芯片的原料制备：硅元素加以纯化，接着将这些纯硅制成硅晶棒，将其切片制作所需的晶圆 氧化：制备SiO2层，使其具有良好的绝缘性，使表面钝化，在宿主硅晶片的选择区域中，对控制掺杂原子的量起着至关重要的作用
晶圆光刻，浸蚀：用紫外光和光敏化学物质，制得所需形状的芯片 掺杂（扩散与离子注入）：将掺杂原子掺入Si晶片，改变基片电学性能 连接：硅晶片的电气隔离的活动区之间连接，芯片与封装外壳的电气连接
封装：将分割开的单独器件或小集成电路块组装于合适的封装外壳上 装配：电子封装体安装于电气系统接线板上。
26.为什么纤维通常具有高强度、高模量且韧性好的特点？ 答：纤维增强复合材料承受载荷的载体主要是增强纤维。
增强材料是具有强结合键的材料或硬质才来哦，增强相的内部一般含有微裂纹，易断裂，表现在性能上就是脆性大，但若将其制成细纤维，是纤维断面尺寸缩小，从而降低裂纹长度和出现裂纹的几率，最终是脆性降低，复合材料的强度明显提高；
纤维在基体中的表面得到较好的保护，且纤维彼此分离，不易损伤，在承受载荷时不易产生裂纹，承载能力较好；
在承受大的载荷时，部分纤维首先承载，若过载可能发生纤维断裂，但韧性好的基体能有效地组织裂纹的扩展；
纤维过载断裂时，在一般情况下断口不在同一个平面上，复合材料的断裂必须使许多纤维从中抽出，即断裂须克服粘结力这个阻力，因而复合材料断裂强度很高；
在三向应力状态下，即使是脆性组成，复合材料也能表现出明显的塑形，即受力时不表现为脆性断裂。
27.简述熔融纺丝和溶液纺丝的异同。
答：熔融纺丝步骤：纺丝熔体制备、喷丝板孔眼压出形成熔体细流、熔体细流被拉长变细并冷却凝固、固态纤维上油和卷绕；
溶液纺丝：纺丝液的制备、纺丝液经过喷丝头的毛细孔压出形成原液细流、原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，浴中沉淀剂向细流扩散，聚合物在凝固浴中析出形成 初生纤维、纤维拉伸定型和热定型，上油和卷绕。
28.什么是玻璃钢？它的制备工艺和主要应用？ 答：
29.简述复合材料的强韧化机理。 答：总原则：增加断裂能。 粒子增强型
a.弥散强化：弥散粒子将阻碍导致基体塑性变形的位错运动（金属机）或分子键的运动（树脂基），提高变形抗力；对于陶瓷基复合材料，其粒子则会祈祷细化晶粒，使裂纹转向与分叉的作用，从而提高了陶瓷的强度和韧度。
b.颗粒强化：用金属或高分子聚合物，把具有硬度高但不耐冲击的金属氧化物，氮化物，或碳化物等粒子粘沿起来形成的材料，它具有基体材料脆性小，耐冲击的优点，又具有陶瓷的高硬度的特点。 纤维增强型
a.短纤维及晶须增强： 纤维具有方向性，如果纤维或晶须在材料内的分布也具有一定的方向性，则其强化效果必然是各向异性的额，纤维增强了基体与增强体的界面面积，具有更为强烈的裂纹偏转和阻止裂纹扩展效果；
b.长纤维：承受载荷的主要是纤维增强体，纤维的强度和弹性模量远高于基体；基体与纤维具有足够的界面结合强度，使基体所受的力传递到纤维上。 30.先进陶瓷是如何分类的？
答：先进陶瓷材料一般是指以精制高纯人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结而制得的高性能陶瓷。
按其使用性能可以分为结构陶瓷、功能陶瓷和生物陶瓷三大类。
结构陶瓷：又称工程陶瓷，具有耐高温、耐磨、耐腐蚀、乃冲刷、抗氧化等性能； 功能陶瓷：是指检测、转化、耦合、传输及存储电、磁、声、光、力、热、化学和生物等信息的介质材料；
生物陶瓷：是指用作生物医学材料的陶瓷材料。
（也有将生物陶瓷纳入功能陶瓷类，将陶瓷基复合材料作为第三类：通过材料设计的方法来改善单组份陶瓷的性能或取得多组份材料性能互补的优势，扩大其应用范围） 31.简述陶瓷的主要成形方法。
答：从气态成型：气相沉积（PVD、CVD）
从液态成型：注浆、热压铸、凝胶注模、熔铸、流延、无模喷墨、喷丝等 可塑态成型：挤压、旋压、拉坯、车坯、注塑、轧模等 从固态成型：模压、等静压、热压、热等静压等
模压成形：将粉料加入少量的粘结剂进行造粒，然后将造粒后的粒料置于钢模中，在压力机上压成一定形状的坯体。
等静压成形：利用液态或橡胶等在各个方向传递压力相等的原理对坯体进行压制。 热压铸成形：不使用溶剂，而利用所用粘结剂——石蜡的高温流变特性，进行压力下的铸造成形。