1.简述材料加工技术的主要发展方向A 常规材料加工工艺的短流程化和高效化B 发展先进的成形加工技术，实现组织与性能的精确控制。

C 材料设计（包括成分设计、性能设计与工艺设计）、制备与成形加工一体化。

D 开发新型制备与加工技术，发展新材料和新制品E 发展计算机数值模拟与过程仿真技术，构筑完善的材料数据库。

F 材料的智能制备与成形加工技术.论述材料加工的主要研究方法，5次革命时代特点，发展趋势.主要研究方法：按传统三级学科分类：机加工（车刨铣磨等）、凝固加工（铸造）、粉末冶金、塑性加工（压力加工）、焊接（连接）、热处理等.按照被加工材料在加工时所处的相态不同进行分类，材料加工包括：气态加工、液态加工（凝固成形）、半固态加工、固态加工.5次革命：1.公元前4000年（中国公元前2000年）从漫长的石器时代进入青铜器时代。

2.公元前1350-1400年（中国公元前500-600年）从青铜器时代进入铁器时代3.公元1500年从铁器时代进入合金化时代4.20世纪初期合金材料时代的到来5.20世纪末期新材料设计与制备加工工艺时代的开始.发展趋势：材料加工技术的总体发展趋势，可以概括为三个综合：过程综合、技术综合、学科综合。

过程综合包括：一是指材料设计、制备、成形与加工的一体化，各个环节的关键越来越密；二是指多个过程（如凝固与成形）的综合化，或称短流程化。

技术综合是指材料加工工程越来越发展成为一门多种技术相结合的应用技术科学，尤其体现为制备、成形、加工技术与计算机技术、信息技术的综合，与各种先进控制技术的综合等.学科综合体现为传统三级学科（铸造、塑性加工、热处理、连接）之间的综合，与材料物理与化学、材料学等二级学科的综合，与计算机科学、信息工程、环境工程等材料科学与工程学科以外的其他一级学科的综合。

2.实现快速凝固的两种基本方法是什么？金属快凝的组织特征是什么？1)实现快速凝固的两种基本方法：一是通过提高热流的导出速度而实现的快速冷却；二是深过冷（通过抑制凝固过程的形核，使合金熔液获得很大的过冷度，从而凝固过程释放的潜热Δh被过冷熔体吸收，可大大减少凝固过程中要导出的热量）2）组织特征：①偏析形成倾向减小。

随着凝固速度的增大，溶质的分配系数将偏离平衡，实际溶质分配系数总是随着凝固速度的增大趋近于1，偏析倾向减小。

②形成非平衡相。

在快速凝固的条件下，平衡相的析出被抑制，常析出非平衡的亚稳相。

③细化凝固组织。

大的冷却速度不仅可以细化枝晶，而且由于形核速度的增大而使晶粒细化。

随着冷却速度的增大，晶粒尺寸减小，可获得微晶乃至纳米晶。

④析出相的结构发生变化。

大的冷却速度可使析出相的结构发生变化，某些相同成分的合金在不同的冷却速度下可获得完全不同的组织。

⑤形成非晶态。

当过冷度极大时，结晶过程将被完全抑制，从而获得非晶态的固体。

3.定向凝固的方法有哪些？简述连续定向凝固的基本原理？定向凝固是指在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和未凝固金属熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，最终得到具有特定取向柱状晶的技术。

方法：发热剂法、功率降低法、高速凝固法、液态金属冷却法、流态床冷却法、区域熔化液态金属冷却法和连续定向凝固技术.连续定向凝固的基本原理：在连续定向凝固过程中对铸型进行加热，使它的温度高于被铸金属的凝固温度，并通过在铸型出口附近的强制冷却，或同时对铸型进行分区加热与控制，在凝固金属与未凝固熔体中建立起沿拉坯方向的温度梯度，从而使熔体形核后沿着与热流（拉坯方向）相反的方向，按单一的结晶取向进行凝固，获得连续定向结晶组织（连续柱状晶组织），甚至单晶组织。

4.简述半固态加工的概念和特点？何为触变、流变成形？概念：是利用金属从液态向固态转变或从固态向液态转变（即液固共存）过程中所具有的特性进行成形的方法。

特点：半固态加工综合了凝固加工和塑性加工的长处，即加工温度比液态低，变形抗力比固态小，可一次大变形量加工成形形状复杂且精度和性能质量要求较高的零件。

与普通的加工方法相比，它有许多独特的优点：⑴黏度比液态金属高，容易控制：模具夹带的气体少，减少氧化，改善加工性，减少模具粘接，可进行更高速的部件成形，改善表面光洁度，易实现自动化和成形新加工工艺。

⑵流动应力比固态金属低：半固态浆料具有流变性和触变性，变形抗力非常小，可以更高的速度成形部件，而且可进行复杂件成形，缩短加工周期，提高材料的利用率，有利于节能节材，并可进行连续形状的高速成形（如挤压），加工成本低。

⑶应用范围广：凡具有固液两相区的合金均可实现半固态加工。

可适用于多种加工工艺，如铸造、轧制、挤压和锻压等，并可进行材料的复合及成形。

流变成形：在金属的凝固过程中，对其施以剧烈的搅拌作用，充分破碎树枝晶的初生固相，得到一种液态金属母液中均匀地悬浮着一定球状初生固相的固-液混合浆料，即流变浆料，利用这种流变浆料直接进行成形加工的方法称之为半固态金属的流变成形。

触变成形：如果将流变浆料凝固成锭，按需要将此金属锭切成一定的大小，然后重新加热至金属的半固态温度区，这时的金属锭一般称为半固态金属坯料。

利用金属的半固态坯料进行成形加工，这种方法称之为触变成形。

5. ⑴说出连续铸轧的工艺特点并列出3种目前在生产的金属材料的种类？⑵影响双辊薄带钢铸轧过程稳定性及产品质量的主要因素有哪些？(1)特点：结晶器为两个带水冷系统的旋转铸轧辊，熔体在辊缝间完成凝固和热轧两个过程，而且在很短的时间内（2～3s）完成的。

目前在生产的金属材料有铝板带、不锈钢及高速钢、普碳钢，硅钢等。

（2）影响因素主要有钢水流动的影响、凝固行为的影响、铸轧速度的影响、侧封的影响、铸轧力和辊缝控制问题6.连续挤压有哪些优缺点？优点：⑴由于挤压型腔与坯料之间的摩擦大部分得到有效利用，挤压变形的能耗大大降低。

⑵可以省略常规热挤压中坯料的加热工序，节省加热设备投资，可以通过有效利用摩擦发热而节省能耗。

⑶可以实现真正意义上的无间断连续生产，获得长度达到数千米乃至数万米的成卷制品，如小尺寸薄壁铝合金盘管、铝包钢导线等。

⑷具有较为广泛的适用范围。

⑸设备紧凑，占地面积小，设备造价及基建费用较低。

缺点：⑴对坯料预处理（除氧化皮、清洗、干燥等）的要求高。

⑵不如生产小断面型材时的优势大。

⑶连续挤压生产的空心制品在焊缝质量、耐高压性能等方面不如常规正挤压-拉拔法生产的制品好。

⑷对工模具材料的耐磨耐热性能要求高。

⑸工模具更换比常规挤压困难。

（6）对设备液压系统、控制系统要求高。

7. 双金属包覆铸造的方法有哪些？这些方法的共同关键技术是什么？常规铸造工艺有镶铸工艺、重力复合铸造、离心复合铸造。

近年来还出现了水平磁场制动复合铸造法、包覆层连续铸造法、电渣包覆铸造法、反向凝固连铸复合法、复合线材铸拉法、双流连铸梯度复合法、双结晶器连铸法、充芯连铸法等复合铸造新技术和新工艺。

共同关键技术是控制各工艺因素以获得理想的过渡层的成份、组织、性能和厚度。

8.按界面结合状态，层状复合材料可分为哪两大类？每类包括哪几种方法？一般分为机械结合和冶金结合两大类。

机械结合法主要有：镶套（包括热装盒冷压入）、液压扩管（胀形）、冷拉拔冶金结合法主要有：①爆炸成形，或爆炸成形后进行轧制；②扩散热处理；③轧制成形，包括热轧，冷轧+扩散热处理，液态轧制复合；④挤压成形，包括复合坯料热挤压、温静液挤压、热挤压包覆等；⑤粉末塑性加工，或粉末塑性加工后烧结；⑥摩擦焊接；⑦复合铸造，包括包覆铸造、反向凝固、双流铸造、双结晶器铸造9.激光焊和电子束焊传统称为高能束焊，试比较这两种方法在工艺上的应用？相似点：能量密度高，焊接速度快，焊缝金属冷却快，容易得到细晶组织，且焊缝窄、焊接热影响区小，焊接变形和应力小。

一般金属材料的电子束焊接性与激光焊相似，接头都具有良好的抗热裂和冷裂能力，焊接性比采用普通电弧焊时的焊接性要好。

不同：激光焊不需要真空，不产生X射线，被焊接材料可以不导电。

但是焊接厚度比电子束焊小，焊接高反射率金属还比较困难。

10.试说明粉末冶金的特点？并举出一种粉末冶金工艺？⑴可以直接制备出具有最终形状和尺寸的零件，是一种无切削、少切削的新工艺，从而可以有效地降低零部件生产的资源和能源消耗。

⑵可以容易得实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷基复合材料的工艺技术。

⑶可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品。

⑷可以最大限度地减少合金成份偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织，在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料具有重要的作用。

⑸可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和过饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

(6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

制粉工艺：快速冷凝雾化制粉技术、机械合金化制粉技术、超微粉或纳米粉制备技术、溶胶-凝胶技术、粉末注射成形、温压成形、粉末增塑挤压、热等静压、烧结/热等静压、场活化烧结等。

成形工艺：注射成形技术、温压成形技术、热压成形技术、等静压成形技术。

11．等温成形适用范围？⑴低塑性材料的成形。

目前，等温成形工艺已广泛地应用到合金钢、钛合金、铝合金、金属间化合物、复合材料以及粉末材料的成形加工方面。

随着材料科学的发展，等温成形工艺将在新型、难变形材料制备与加工方面发挥重要的作用。

⑵优质或贵重材料的成形。

可以成形小拔模斜度或无拔模斜度的锻件，以及有明显阶梯截面、过渡半径较小的锻件，大大减小加工余量，节约材料，降低成本。

⑶形状复杂的高精度零件的成形。

可以成形具有高窄筋、薄腹板以及形状复杂的高尺寸精度的结构零件。

⑷采用低压力成形大型结构零件。

⑸研究材料的塑性变形规律。