福州大学2012材料工程基础考试重点.docx

第 2 章粉末材料的制备（出 2 道问答题 A 、B 卷各一道及名词解释）3、请比较机械研磨法中几种不同球磨方式的定义、工作原理及异同点 答：机械研磨法中三种不同球磨方式① 定义：滚筒式球磨：滚筒式球磨是磨球对粉料的撞击来实现的 振动球磨：是通过机械振动使磨球产生很强的惯性力，从而使磨球间及磨球与磨筒间产生激烈冲击、摩擦等作用 力，达到细化颗粒的目的搅拌球磨：又称为高能球磨，在球磨过程中，磨筒并不转动，磨球与粉料的运动是通过带有横臂的中心搅拌棒高 速转动实现的② 工作原理：滚筒式球磨：滚筒以速度V （V 〈V 〈V ）转动，磨球开始抛落下来，形成磨球与滚筒及磨实际 临 1 实际 临 2球与磨球之间的碰撞，从而将颗粒细化的过程 振动球磨：装有粉料及磨球的磨筒固定于工作台上，整个工作台置于弹簧支撑上，工作台偏心激振装置使磨筒产 生高频振动，然后将振动的能量传递到筒内的磨球，从而将颗粒细化的过程搅拌球磨：搅拌磨球的横臂均匀分布在不同高度上，并呈现一定角度球磨过程中，磨球与粉料一起呈螺旋上升， 到了上端后中心搅拌棒周围产生漩涡，然后沿轴线下降，如此循环往复，从而将颗粒细化的过程③ 异同点：以上三种的相同点是：都是利用动能来破坏材料的内结合力，使材料分裂产生新的界面；不同点是： 滚动式球墨主要是利用磨球与磨球及磨球和磨球与筒的撞击来实现研磨的；而震动球墨是利用磨球的惯性力来产 生冲击，摩擦等；搅拌球磨则是利用中心搅拌的高速转动来实现运动的。

4、 气流研磨法制粉有几种类型?请比较各自的定义、工作原理及工艺特点 答：气流研磨法制粉有三种类型① 定义：旋涡研磨：为了研磨软金属粉末而开发出的一种制粉方法 冷流冲击：利用金属的冷脆性而开发的一种粉末制取技术 流态化床气流磨：粉碎作业时，高压气体通过特殊的喷嘴进入研磨室，使物料流态化，粉末颗粒被压缩气体加速 后，自身相互碰撞、摩擦，达到粉末细化的目的② 工作原理：旋涡研磨：研磨时，气体的流动是通过一对高速旋转的螺旋桨产生的，形成的两股相对气流，夹带 着被研磨的粉末物料，使颗粒间或颗粒与螺旋桨间相互碰撞、摩擦，达到粉末细化的目的 冷流冲击：将高速运动的粉末颗粒喷射到一个固定的硬质靶上，通过强烈碰撞而使粉末颗粒破碎流态化床气流磨：粉碎作业时，高压气体通过特殊的喷嘴进入研磨室，使物料流态化，粉末颗粒被压缩气体加速 后，自身相互碰撞、摩擦，达到粉末细化的目的③ 工艺特点：旋涡研磨：为了防止金属氧化和安全起见，在研磨时需要通入惰性气体或还原性气体作为保护气氛 使用的原料可以是细金属丝、切削等冷流冲击：加速后的气体可超过音速，气粉混合物的温度迅速降低，这两点对颗粒的粉碎十分有利粉末粒度与 气流压力有关，气压越大，则粉末越细。

流态化床气流磨：可获得超细粉体，并且粉末粒度均匀；由于气体绝热膨胀造成温度下降，所以可研磨低熔点 物料；粉末不与研磨系统部件发生过度的摩损，因此粉末杂质含量少；针对不同性质的粉末，可使用空气、N2、 Ar 等惰性气体5、 请叙述雾化法的类型、定义、基本原理及工艺特点 答：雾化法的类型有：双流雾化法、离心雾化法① 定义：双流雾化法：分为气雾化和水雾化两种方法，适合于金属粉末制备 离心雾化法：是借助离心力的作用，将液态金属破碎为小液滴，然后凝固为固态粉末颗粒的方法② 基本原理：双流雾化法原理：通过高压的雾化介质强烈冲击液流 离心雾化法原理：通过离心力使之破碎冷却凝固③ 工艺特点：双流雾化法：有喷射的介质流 离心雾化法：无介质流有离心力6、 请叙述物理蒸发冷凝法的类型、定义、基本原理及工艺特点 答：物理蒸发冷凝法的类型有：电阻加热方式、等离子加热方式、激光加热方式、电子束加热方式、高频感应加 热方式① 定义：利用金属蒸气冷凝制备超微金属粉末的方法根据能量输入方式的不同可分为电阻加热方式、等离子 加热方式、激光加热方式、电子束加热方式、高频感应加热方式② 基本原理：③ 工艺特点：7、请叙述化学气相沉积的定义、基本原理、步骤、类型及工艺特点。

答：（一）定义：化学气相沉积：通过某种形式的能量输入，使气体原料发生化学反应，生成固态金属或陶瓷粉 体的制粉方法二） 基本原理：（1）反应类型：①分解反应：aA（气）一m M （固）+ nN（气）② 化合反应：aA（气）+ bB（气）一 m M （固）+ nN（气） “（三） 步骤：①化学反应：热力学判据a.分解反应 b.化合反应昭 玖② 均匀形核：产物蒸气浓度过饱和等形成产物晶核（均匀形核过程）（a） 临界晶核r*i） 当r〈r*时，随r增加，G增大，体系不稳定，r应减小至消失；ii） 当r>r*时，随r增加，G减少，体系稳定，r应不断增大； 故临界晶核越小越好b） 温度升高，r*增大；过饱和程度P/PO增大和r*减小，均有利于晶核形成③ 晶粒生长：受产物分子从反应体系中向晶粒表面扩散迁移速率控制④ 团聚： 颗粒之间聚集作用颗粒越小越明显，应予以消除四） 类型：（ 1）热分解法（ 2）气相还原法（ 3）复合反应法（五） 工艺特点：（1）可以在常压或者真空条件下（2）可以控制涂层的密度和涂层纯度（3）可以通过各种反应形成多种金属、合金、陶瓷和化合物涂层第 1 章第 6 节玻璃的熔炼与凝固（出 1 道问答题及名词解释）1、 简述玻璃的性质与结构特征。

答：①性质：五点特性；各向同性、无固定熔点、亚稳性、变化的可逆性、可变性②结构特征：从目前有关玻璃性质及其结构的研究资料看，可以认为短程有序和长程无序是玻璃态物质的结构特 点在宏观上玻璃主要表现在无序均匀和连续性方面，而在微观上它又是有序、不均匀和不连续的2、 请叙述熔融冷却法形成非晶态玻璃的动力学条件，熔制原理与工艺流程答： 动力学条件：析晶过程必须克服一定的势垒，包括成核所需建立新界面的界面能以及晶核长大所需的质点扩 散的激活能等关键是熔体的冷却速度熔制原理：利用高温加热熔化配合料，制成均匀、无气泡并能成形的玻璃熔融液的过程 工艺流程：原料选取、配合料制备、玻璃的熔制、玻璃的成形、玻璃的退火、玻璃制品的加工第3章高分子材料的聚合（出1 道问答题及名词解释）2、请写出加聚反应、缩聚反应、连锁聚合反应与逐步聚合反应的定义与连锁聚合反应相比，逐步聚合反应有 哪些特点?答：①定义：加聚反应：将单体相互之间加成而聚合起来形成高分子的反应称作加聚反应 缩聚反应：将单体相互化合形成高分子化合物，同时还有低分子副产物产生的反应，称作缩聚反应连锁聚合反应：用物理或化学方法产生活性中心，并且一个个向下传递的连续反应称为连锁反应。

烯类单体一经 引发产生了活性中心，若此活性中心有足够的能量，即能打开烯烃类单体的n键，连续反应生成活性链，称为连 锁聚合反应逐步聚合反应：具有两个或两个以上反应官能团的低分子化合物相互作用，形成具有新的键合基团的聚合物的反 应过程②特点：(a)由单体合成聚合物的过程是逐步完成的b)单体的转化率在反应初期就很大，中、末期转化率随 反应时间变化不大c)聚合物的相对分子质量随反应时间的增加而增大d)反应活化能较高，反应热效应小， 放热较少3、 什么是自由基聚合?请叙述自由基聚合的特征答：①自由基聚合：在连锁聚合反应中，其中有一种形式是以自由基形式激活单体，即链增长活性中心为自由基， 这种聚合反应称为自由基聚合②特征：①自由基聚合反应在微观上可以明显的分为链引发、链增长、链终止［如偶合终止、歧化终止］及链转 移等基元反应其中引发速率最小，是控制总聚合速率的关键，可以概括为慢引发、快增长、速终止② 绝大 多数是不可逆反应③绝大多数是连锁反应，只有增长反应才使聚合度增加，一个单体分子转变成大分子时间 极短，不能停留在中间聚合度阶段④聚合过程中，单体浓度逐渐减小，聚合物浓度相应提高延长时间主要 提高转化率，对分子质量影响较小。

⑤少量(0.01%〜0.1%)阻聚剂足以使自由基聚合反应终止4、 请叙述本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合与乳液聚合的定义及各自的优缺点答：①定义：本体聚合：除少量引发剂外，不另加溶剂或分散介质，只有单体本身在或催化剂、热、光、辐射的 作用下进行的聚合反应溶液聚合：将单体和引发剂溶解于溶剂中进行聚合的方法称为溶液聚合，又将溶液聚合分为均相和非均相两种， 后者也称为沉淀聚合悬浮聚合：是以水为介质并加入分散剂，在强烈搅拌之下将单体分散为无数个液珠，经溶于单体内的引发剂引发 而进行的聚合乳液聚合：单体借助于乳化剂和机械搅拌作用分散在水中形成乳状液而进行的聚合反应②优缺点：本体聚合的特点：(A) 优点：(a) 组分少，产品纯度高，是制备高分子透明材料常采用的方法 (b) 制成工艺较简单，操作也较容易B) 缺点：(a) 由于不加入溶剂或介质，使聚合体系粘度大，聚合热不易散除，反应温度难以控制，易产生局部过热，反 应不均，生成气泡，甚至爆聚等但这些缺点可通过缓和反应或在聚合前先溶入少量聚合物以及严格控制反应温 度(逐渐升温)得以克服b) 由于聚合物的密度通常大于单体密度，而本体聚合又通常是在封闭的模具中进行的，所以聚合过程中的体 积收缩问题比较突出，如处理不当，则会因收缩不均而产生皱纹，影响产品的光学及力学性能。

溶液聚合的特点：(A) 优点：(a) 大量溶剂作为传热介质存在，使聚合热容易去，反应温度也较容易控制b) 对均相溶液聚合来说，产物粘壁的较少，容易实现大型化、连续化生产B) 缺点：(a) 由于溶剂的存在，常常会引起活性大分子链的溶剂链转移反应，使产物的相对分子质量降低，并产生支化b) 聚合速率低，聚合度较小c)除净溶剂难悬浮聚合特点(A) 优点：(a) 体系组分较少，产品纯度较高；所以产品透明性和电性能均较好b) 由于小液滴的比表面较大，水的比热容较大，所以散热、控温都比本体聚合好得多通常悬浮聚合产品都为 珠胶状，故又称为珠状聚合 (c) 悬浮聚合产品的分离、提纯比较容易 B) 缺点： 产品多少附有少量分散剂残留物，要生产透明和绝缘性能高的产品，须将残留分散剂除净乳液聚合特点：（A） 优点：以大量水为介质，成本低，易于散热，反应过程容易控制，便于大规模生产，聚合反应温度较低， 聚合速率快同时相对分子质量高B） 缺点：需要固体聚合物时，要经过凝聚、洗涤、脱水、干燥等程序，因而工艺过程复杂；由于聚合体系组 分多，产品中乳化剂难以除净，致使产品纯度不够高，产品热稳定性、透明度、电性能均受到影响。

第 6 章粉末材料的成形和固结（出 3 道问答题及名词解释） 2、叙述传统模压成形的主要步骤答：步骤：原料准备（粉末退火、混合、筛分、制粒、以及添加润滑剂和成形剂）f装模f加压f保压f脱模3、 等静压成型有几种类型?请比较各自的定义、工艺特点答： 等静压成型有四种类型① 定义：湿法等静压：将粉末装入橡胶等可变形的容器中，密封后放入液压油或水等流体介质中，加压获得所需 的形状干式等静压：将模具固定在高压容器中密封，加料后的弹性模送入压力室中，加压成形后退出来脱模 软模压制：利用橡胶、塑料等弹性好、能装入其中，然后将装有粉末的软模放入钢模中，在普通压力机上加压， 获得所需的形状热等静压：② 工艺特点：湿法等静压：无需粘合剂，烧结性能好，制品尺寸不受限 干式等静压：适于大量同类型形状简单产品软模压制：生产效率不高，但在生产高密度的小型、异形等形状复杂制品上，应用起来比较方便 热等静压：将加热与加压同时结合的方法4、 增塑成形有哪几种方法?请比较其各自。