作業(yè)(三)答案_12材料

1、作業(yè)（三）一、何謂合金調(diào)質(zhì)鋼？為什么調(diào)質(zhì)鋼的含碳量均為中碳？一、何謂合金調(diào)質(zhì)鋼？為什么調(diào)質(zhì)鋼的含碳量均為中碳？ 合金調(diào)質(zhì)鋼中常含哪合金調(diào)質(zhì)鋼中常含哪些合金元素？些合金元素？ 它們?cè)谡{(diào)質(zhì)鋼中起什么作用？它們?cè)谡{(diào)質(zhì)鋼中起什么作用？二、與灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵相比，為什么球墨鑄鐵的機(jī)械性能較高？二、與灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵相比，為什么球墨鑄鐵的機(jī)械性能較高？ 高強(qiáng)度球高強(qiáng)度球墨鑄鐵如何獲得？墨鑄鐵如何獲得？三、三、簡(jiǎn)要敘述鋁合金的強(qiáng)化工藝。簡(jiǎn)要敘述鋁合金的強(qiáng)化工藝。四、解釋普通陶瓷和特種陶瓷的區(qū)別？四、解釋普通陶瓷和特種陶瓷的區(qū)別？五、陶瓷材料的顯微組織中通常有哪三種相？它們對(duì)材料的性能有何影響？五、陶瓷材

2、料的顯微組織中通常有哪三種相？它們對(duì)材料的性能有何影響？六、陶瓷材料為何是脆性的？改善陶瓷脆性的途徑有哪些？試說明機(jī)理。六、陶瓷材料為何是脆性的？改善陶瓷脆性的途徑有哪些？試說明機(jī)理。七、請(qǐng)指出用工業(yè)氧化鋁粉末生產(chǎn)剛玉瓷的工藝步驟，并說明每一步驟的目的。七、請(qǐng)指出用工業(yè)氧化鋁粉末生產(chǎn)剛玉瓷的工藝步驟，并說明每一步驟的目的。八、何謂八、何謂“正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)”？何謂？何謂“逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)”？舉例說明兩種常用的壓電材料？舉例說明兩種常用的壓電材料？Assignment III Deadline: 2014-5-26一、何謂合金調(diào)質(zhì)鋼？一、何謂合金調(diào)質(zhì)鋼？(1) 為什么調(diào)質(zhì)鋼的含碳量均為中

3、碳？為什么調(diào)質(zhì)鋼的含碳量均為中碳？ (1) 合金調(diào)合金調(diào)質(zhì)鋼中常含哪些合金元素？質(zhì)鋼中常含哪些合金元素？ (1) 它們?cè)谡{(diào)質(zhì)鋼中起什么作用？它們?cè)谡{(diào)質(zhì)鋼中起什么作用？ (1) 通常把經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后才使用的鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。 從碳含量上看，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低，不易淬硬，回火強(qiáng)度不足；碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高， 則韌度不夠。因此，調(diào)質(zhì)鋼的含碳量均為中碳。 合金調(diào)質(zhì)鋼中常含合金元素有鉻、錳、鎳、硅、鉬、鎢、釩、鋁、鈦等。合金調(diào)質(zhì)鋼的主加元素有鉻、錳、鎳、硅等,以增加淬透性。它們?cè)阡撝谐黾哟阃感酝?還能強(qiáng)化鐵素體,起固溶強(qiáng)化作用。輔加元素有鉬、鎢、釩、鋁、鈦等。鉬、鎢的主要作用是防止或減輕第二類回火脆性,并增加回火

4、穩(wěn)定性;釩、鈦的作用是細(xì)化晶粒;加鋁能加速滲氮過程。 二、二、與灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵與灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵相比相比，為什么球墨鑄鐵的機(jī)械性能較高？，為什么球墨鑄鐵的機(jī)械性能較高？ (3)高強(qiáng)度球墨鑄鐵如何獲得？高強(qiáng)度球墨鑄鐵如何獲得？ (1) 灰口鑄鐵中石墨呈片狀，片狀石墨的強(qiáng)度、塑性、韌性幾乎為零,存在石墨地方就相當(dāng)于存在孔洞、微裂紋,它不僅破壞了基體的連續(xù)性,減少了基體受力有效面積,而且在石墨片尖端處形成應(yīng)為集中,使材料形成脆性斷裂?？慑戣T鐵中石墨呈團(tuán)絮狀。與灰口鑄鐵相比對(duì)金屬基體的割裂作用較小,可鍛鑄鐵具有較高的力學(xué)性能,尤其是塑性與韌性有明顯的提高。球墨鑄鐵中石墨石墨呈球狀，所以對(duì)金屬基體

5、的割裂作用最小,使得基體比較連續(xù),在拉伸時(shí)引起應(yīng)力集中的現(xiàn)象明顯下降,從而使球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性、疲勞強(qiáng)度不僅高于其它鑄鐵,而且可以與相應(yīng)組織的鑄鋼相比。 二、與灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵相比，為什么球墨鑄鐵的機(jī)械性能較高？二、與灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵相比，為什么球墨鑄鐵的機(jī)械性能較高？ (3)高強(qiáng)度球墨鑄鐵如何獲得？高強(qiáng)度球墨鑄鐵如何獲得？ (1) 生產(chǎn)球墨鑄鐵必須要進(jìn)行球化處理并伴隨孕育處理, 通常時(shí)在鐵水中加入一定量的球化劑和孕育劑。國外使用的球化劑主要是金屬鎂,我國普遍使用的是稀土鎂球化劑。然而, 鎂是強(qiáng)烈的反石墨化元素, 為了避免白口, 并使石墨球細(xì)小、均勻分布、光圓, 必須加入孕育劑

6、.常用的孕育劑為w=75%的硅鐵和硅鈣合金等。三、簡(jiǎn)要敘述鋁合金的強(qiáng)化工藝。三、簡(jiǎn)要敘述鋁合金的強(qiáng)化工藝。鋁合金的強(qiáng)化工藝主要包括：固溶強(qiáng)化；時(shí)效強(qiáng)化；過剩相強(qiáng)化（第二相強(qiáng)化）；細(xì)化組織強(qiáng)化；冷變形強(qiáng)化。（1）固溶強(qiáng)化：元素加入純鋁中后，形成鋁基固溶體，導(dǎo)致晶格發(fā)生畸變，增加了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，由此提高鋁的強(qiáng)度。 （1）時(shí)效強(qiáng)化（時(shí)效硬化、沉淀強(qiáng)化）是可熱處理強(qiáng)化鋁合金強(qiáng)化的重要手段。鋁合金經(jīng)固溶處理后在室溫或較高的環(huán)境溫度下，隨著停留時(shí)間的延長(zhǎng)其強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象（1）三、簡(jiǎn)要敘述鋁合金的強(qiáng)化工藝。三、簡(jiǎn)要敘述鋁合金的強(qiáng)化工藝。過剩相強(qiáng)化：當(dāng)鋁中加入的合金元素含量超過其極限溶

7、解度時(shí)，合金在淬火加熱時(shí)便有一部分不能溶入固溶體而以第二相存在，又稱為過剩相。過剩相多為硬而脆的金屬間化合物，在鋁合金中起阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的作用，使合金強(qiáng)度和硬度提高。 （1）細(xì)化組織強(qiáng)化：向合金液中加入微量元素（變質(zhì)劑），以細(xì)化合金組織，提高合金強(qiáng)度和塑性，這種處理稱為變質(zhì)處理。 （1）冷變形強(qiáng)化：對(duì)合金進(jìn)行冷變形，能增加其內(nèi)部的位錯(cuò)密度，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高合金強(qiáng)度。 （1）四、解釋普通陶瓷和特種陶瓷的區(qū)別？ 原料上（1）：傳統(tǒng)陶瓷主要指黏土制品。以天然硅酸鹽礦物為原料經(jīng)粉粹、成形、燒結(jié)制成的產(chǎn)品均屬傳統(tǒng)陶瓷。特種陶瓷是以高純化工原料和合成礦物為原料，沿用傳統(tǒng)陶瓷的工藝流程制備的陶瓷，是一些具有

8、各種特殊力學(xué)、物理或化學(xué)性能的陶瓷。制備工藝上（1）：特種陶瓷突破了傳統(tǒng)陶瓷以爐窯為主要燒結(jié)設(shè)備的界限，廣泛采用真空燒結(jié)、保護(hù)氣氛燒結(jié)，采用熱壓、熱等靜壓等手段性質(zhì)上（1）：特種陶瓷有不同的特殊性質(zhì)和功能。五、陶瓷材料的顯微組織中通常有哪三種相？ (1)它們對(duì)材料的性能有何影響？ (3) 陶瓷材料的顯微組織中通常有晶體相、玻璃相和氣相。 晶體相是陶瓷材料最主要的組成相，為某些固溶體或化合物，其結(jié)構(gòu)、形態(tài)、數(shù)量及分布決定了陶瓷的特性和應(yīng)用。 玻璃相將分散的晶體相黏接起來， 填充晶體之間的空隙，提高材料的致密度；降低燒成溫度，加快燒結(jié)過程；阻止晶體轉(zhuǎn)變，抑制晶體長(zhǎng)大并填充氣孔間隙；獲得一定程度的玻

9、璃特性，如透光性等。但是玻璃相對(duì)陶瓷的強(qiáng)度、介電性能、耐熱耐火性能是不利的，不能成為陶瓷的主導(dǎo)組成。 除了在多孔陶瓷中外，氣相的存在對(duì)陶瓷性能是不利的，它降低陶瓷的強(qiáng)度，是造成裂紋的根源，還會(huì)使介電損耗增大。六、陶瓷材料為何是脆性的？ (1)改善陶瓷脆性的途徑有哪些？(4) 脆性的本質(zhì)與陶瓷材料主要是共價(jià)鍵、離子鍵有關(guān)。一方面，陶瓷材料中位錯(cuò)的柏氏矢量大，位錯(cuò)形成能高，導(dǎo)致位錯(cuò)密度低，陶瓷中滑移系統(tǒng)少；另一方面，鍵的結(jié)合力強(qiáng)，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力高，使位錯(cuò)難于運(yùn)動(dòng)，如產(chǎn)生相對(duì)位移，將破壞結(jié)合鍵，引起破裂。 制造微晶、高密度、高純度的陶瓷，降低陶瓷微裂紋的尺寸，使陶瓷盡量“細(xì)、密、勻、純” 。因?yàn)閿嗔?/p>

10、強(qiáng)度與裂紋尺寸的平方根成反比，裂紋尺寸越大，斷裂強(qiáng)度越低。 在陶瓷表面引入壓應(yīng)力，可提高其強(qiáng)度。因?yàn)榇嘈詳嗔淹ǔＪ怯杀砻胬瓚?yīng)力引起的?？赏ㄟ^適當(dāng)工藝在陶瓷表面造成一層殘余壓應(yīng)力，以部分抵消外加拉應(yīng)力，從而減小表面拉應(yīng)力峰值。 相變?cè)鲰g（ZrO2）。通過陶瓷陶瓷材料存在的相反應(yīng)和同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變使陶瓷韌性增加。 纖維補(bǔ)強(qiáng)。利用強(qiáng)度及彈性模量均較高的纖維，使之均勻分布于陶瓷基體中。當(dāng)這種復(fù)合材料受到外加負(fù)荷時(shí)，可將一部分負(fù)荷傳遞到纖維上去，減輕陶瓷本身的負(fù)擔(dān)。其次，基體中的纖維可阻止裂紋的擴(kuò)展，從而改善了陶瓷材料的脆性。六、陶瓷材料為何是脆性的？ (1)改善陶瓷脆性的途徑有哪些？(4)七、說明七、說明

11、Al2O3陶瓷的制備工藝及各步的目的（陶瓷的制備工藝及各步的目的（6） 預(yù)燒減少燒成收縮，保證產(chǎn)品性能，提高原料純度 細(xì)磨采用鋼球?qū)⒃夏ハ?，以利于燒結(jié)致密 酸洗鹽酸與鐵生成FeCl2或FeCl3而溶解，可以用水洗達(dá)到除鐵的目的預(yù)燒預(yù)燒細(xì)磨細(xì)磨酸洗酸洗人工配比并人工配比并混合均勻混合均勻成形成形燒結(jié)燒結(jié)3232OAlOAl七、說明七、說明Al2O3陶瓷的制備工藝及各步的目的陶瓷的制備工藝及各步的目的人工配比（氧化鋁+添加劑）一是與Al2O3 能夠生成固溶體的，增加剛玉晶體缺陷，活化晶格，促進(jìn)燒結(jié)；但是，因?yàn)榫Ц裰腥毕葺^多，會(huì)增加電導(dǎo)和松弛化，降低材料的電阻率及提高了介質(zhì)損耗，對(duì)陶瓷的電氣性能不

12、利TiO2, Cr2O3, Fe2O3, Mn2O3等二是能生成液相的，可以大大降低燒結(jié)溫度，促進(jìn)燒結(jié)過程，減少氣孔率，提高致密度，對(duì)陶瓷的力學(xué)、電氣性能有利；但是也像不利于材料的高溫強(qiáng)度高嶺土（Al2(OH)4/Si2O5），硼鎂石（2MgOB2O3H2O），SiO2, MgO, CaO, SrO, BaO, MgF2, BaF2等七、說明七、說明Al2O3陶瓷的制備工藝及各步的目的陶瓷的制備工藝及各步的目的 氧化鋁與添加劑混合均勻 成形干壓、擠制、注漿、熱壓法等等 燒結(jié)燒成制度起決定性的作用： 溫度和保溫時(shí)間的選擇氣氛對(duì)燒結(jié)有顯著影響 對(duì)燒結(jié)的作用：Ar, H2, NH3, O2, N2, 空氣 對(duì)晶粒長(zhǎng)大的作用：NH3, H2, O2, N2, 空氣, Ar八、什么