材料成型及加工原理复习 (1)
第一章
1.聚合物材料的加工性质：可模塑性、可挤压性、可纺性、可延性
2.什么是可挤压性？
答：可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力。
发生地点：主要有挤出机、注塑机料筒、压延机辊筒间、模具中等
聚合物力学状态：粘流态
表征参数：熔融指数
3.什么是可模塑性？
答：可模塑性指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。
发生地点：主要有挤出机、注塑机、模具中等
聚合物力学状态：高弹态、粘流态
表征方法：螺旋流动试验
在成型加工过程中，聚合物的可模塑性常用在一定温度、压力下熔体的流动长度来表示。
4.什么是可纺性？
答：可纺性是指聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。
发生地点：主要有熔融纺丝
聚合物力学状态：粘流态
表征方法：纺丝实验
5.什么是可延性？
答：可延性表示无定型或半结晶聚合物在一个或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。
发生地点：压延或拉伸工艺
聚合物力学状态：高弹态或玻璃态
表征方法：拉伸试验（速率快慢、试样）
可延性源于：
1)大分子结构
非晶高聚物单个分子空间形态：无规线团；
结晶高聚物：折叠链状；
细而长的长链结构和巨大的长径比；
2)大分子链的柔性
6.什么是粘弹性？
答：粘弹性是纯弹性和纯粘性的有机组合。
1)粘性：物体受力后，形变随时间发生变化，除去外力后，形变不能回复。
2)弹性：物体受力后，发生形变，除去外力后，形变能回复
（1) 普弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能迅速回复，与时间无关。
（符合胡克定律）
（2) 高弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能回复，与时间有关。（不符合胡克定律
7.什么是滞后效应？
答：在外作用力下，聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。
形成原因：
长链结构和大分子的运动具有逐步性，存在松弛过程，需要松弛时间。
(聚合物的可挤压性：粘度——流动性——MFR表征、表征意义及使用意义；
聚合物的可模塑性：可模塑性的影响因素；
聚合物的可延性：冷拉伸、热拉伸、可延性的表征
聚合物加工过程中的粘弹行为：粘弹形变、滞后效应
线型高聚物的聚集态与成型加工：力学三态的特征（分子运动状态、宏观力学状态）及适应的成型加工方法；
重要的成型加工特征温度： T b 、T g 、T m 、T f 、T d)
习题：
1.请用粘弹性的滞后效应相关理论解释塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。
答：
1)粘弹性的滞后效应是指在外作用力下，聚合物分子链由于跟不上外力作用
速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。
2)当注射制件脱模时大分子的形变并非已经停止，在贮存和使用过程中，大
分子重排运动的发展，以致密度增加，体积收缩。
3)在Tg-Tf温度范围对成型制品进行热处理（退火、正火），可以缩短大
分子形态的松弛时间，加速结晶聚合物的结晶速度，使制品的形状能加
快的稳定下来。
2. 比较塑性形变和粘性形变的异同点。
答：同：
都是不可逆形变。
异：
1)温度区间不同，塑性形变温度区间为Tg-Tf；粘性形变温度区间为Tf
以上。
2)作用力和时间不同，塑性形变需较大外力和较长时间；粘性形变要很小
的外力和时间。
3.什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么？各适用于什么加工方法？
答：力学三态：玻璃态，高弹态，粘流态
（1）玻璃态（结晶态）
聚合物模量高，形变小，故不宜进行大形变的成型加工。
适用：二次加工：
（2）高弹态
产生较大的可逆形变；聚合物粘性大，且具有一定的强度。
适用：较大变形的成型工艺。
（3）粘流态
很大的不可逆形变；熔体黏度低。
适用：流动性要求较高的成型加工技术。
4.聚合物具有一些特有的加工性质，如具有良好的（可模塑性）（可挤压性）（可
纺性）和（可延性）
5.（熔融指数）是评价聚合物材料的可挤压性这一加工性质的一种简单实用的
方法。而（螺旋流动实验）是评价聚合物材料可模塑性这一加工性质的方法。
6. 在通常加工条件下，聚合物的形变主要由（高弹形变）（粘流形变）所组成，
从形变性质来看，包括（可逆变形）（不可逆变形）两种成分，只是由于加工条件不同而存在两种成分的相差异。
7. 聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系，当（T>Tf？）时，主要发生
粘性形变，也有弹性效应，当（T＞Tg ？）时，主要发生弹性形变，也有粘性形变。
8. 按照经典的粘弹性理论，加工过程线型聚合物的总形变可以看成是（普弹性
变）、（推迟高弹性变）和（粘性形变）三部分所组成。
8.图为典型的模塑面积图，请结合该图说明注射产品质量和温度、注射压力的关系。
（必考，分析）
图中四条线所构成的面积（交叉线区）为模塑的最佳区域。
分析：
（1）温度：过高的温度，虽然熔体流动性大，易于成型，但会引起分解; 制品收缩率大；低温，流动难，成型性差，制品产生熔接不良；若低温下增加压力，强迫分子发生变形，制品内部存在内应力，开模后，制品尺寸、形状不稳定。
（2）压力压力过高：将引起溢料并使制品内应力增大；压力过低：造成缺料，制品成型不全；
第二章
牛顿流体：剪切应力与剪切速率成线性关系的流体称为牛顿流体(各种版本都行)
类型：层流流动、湍流流动
非牛顿流体：不遵从牛顿流动定律的流体的统称。
非牛顿流体类型：宾汉流体、膨胀性流体、假塑性流体、复合型流体
PS、PC、PMMA等刚性聚合物对T比较敏感。
PE、PP、PVC、POM等柔性链分子对剪切速率敏感，PS、PC、PA、PET等刚性分子对剪切速率不敏感。
作业：
1、画出几种典型流体的剪切力-剪切速率流动曲线，并简单说明各自的流变行为特征。
（必考）
1)宾汉流体：与牛顿流体相同，剪切速率～剪切应力的关系也是一条直线，
不同处：它的流动只有当τ高到一定程度后才开始。（需要使液体产生流动
的最小应力τy称为屈服应力。当τ＜τy时，完全不流动）
2)假塑性流体：流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。也即切力变稀现象。
3)膨胀性流体：流体的表观粘度随剪切应力的增加而增加，也即切力增稠现象。
4)牛顿流体：在一维剪切流动情况下，当有剪切应力于定温下施加到两个相距
dr的流体平行层面并以相对速度dv运动，剪切应力与剪切速率成线性关系
的流体称为牛顿流体.
2、怎么样根据聚合物粘度的温敏特性以及切敏特性选择加工条件？（仅供参考）
1)对于对T敏感的物料来说，在成型过程中提高熔体的温度，可以有效降
低粘度，对成型有利；
2)对于对T不太敏感的聚合物来说，仅凭增加温度来增加其流动性而要使
它成型是错误的。因为: 1）温度幅度增加很大，而它的表观粘度却降
低有限（PP、PE、POM）。 2）大幅度的增加温度很可能使它降解，从
而降低产品质量，能量设备损耗加大，工件条件恶化。
3)在加工时，如果聚合物熔体的粘度在很宽的剪切速率范围内部是可用
的，则选择在粘度对剪切速率不敏感的区域下操作更为合适。
3、在成型加工怎样才能有效地调节聚碳酸酯和聚甲醛的流动性？
答：
（1）当聚碳酸酯处于粘流温度以上不宽的温度范围内时，选择尽可能大的温度作为加
工条件。当温度从Tg-Tm时，用W.L.F 方程计算此时的粘度选择加工条件。
（2）根据切敏特性，加工过程中，通过调整敏感参数来实现对粘度的有效控制。对于聚甲醛可以通过调整熔体剪切速率（或剪切力）来改变熔体粘度。
4、就流动性而言，PC对温度更敏感，而PE对切变速率更敏感，为什么？
答：
1)链的刚硬性增加和分子间吸引力愈大，熔体粘度对温度的敏感性增加，所以，
PC对温度更敏感。
2)长支链的存在增大了聚合物粘度对剪切速率的敏感性。所以PE对切变速率更敏
感。
5、影响聚合物粘度的因素分别有哪些？（不考）
答：对于高聚物熔体来说，影响粘度的因素有许多，如温度、压力、剪切速率以
及聚合物结构和相对分子质量分布等。但归结起来有两个方面：
(1)熔体内的自由体积因素，自由体积增大，粘度减小。
(2)大分子长链间的缠结，凡能减少缠结作用因素，都能加速分子运动，粘度减
小。
6、影响聚合物流变形为的的主要因素有（应力）、（应变速率）、（温度）、
（压力）和（分子、、参数和结构）等。
7、假塑性流体在较宽的剪切速率范围内的流动曲线，按照变化特征可以分为三
个区域，分别是（第一牛顿区）（非牛顿区）（第二牛顿区）。
Ⅰ和Ⅲ-牛顿流动区；Ⅱ-非牛顿流动区；
第三章
端末效应：入口效应和模口膨化效应
管子进口端与出口端这种与聚合物液体弹性行为有紧密联系的现象就称为端末效应，亦可分别称为入口效应和模口膨化效应。
不稳定流动和熔体破裂
熔体破裂:聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏。
出现“熔体破裂”时的应力或剪切速率称为临界应力和临界剪切速率。
流变仪：用于测定聚合物流变性质的仪器一般称为流变仪或粘度计。
作业：
1.聚合物液体在管和槽中的流动时，按照受力方式划分可以分为：压力流动、收敛流
动和拖拽流动；按流动方向分布划分：一维流动、二维流动和三维流动。
2.用于测定聚合物流变性质的仪器一般称为流变仪或粘度计。目前用得最广泛的主要
有毛细管粘度计、旋转粘度计、落球粘度计和锥板粘度计等几种。
3.聚合物流动行为最常见的弹性行为是端末效应和不稳定流动，它们具体包括：入口
效应、出口膨胀效应、鲨鱼皮现象和熔体破裂。
4.压力流动、收敛流动、拖拽流动的定义及各自常见发生场合。
答：压力流动：在简单的形状管道中因受压力作用而产生的流动。
收敛流动：在截面积逐渐减小的流道中的流动。
拖拽流动：如果液体流动的管道或口模的一部分能以一定速度和规律进行运动，
而聚合物随管道和口模的运动部分而运动。在具有部分运动的流道中流动。
5.牛顿流体（必考）及非牛顿流体在圆管中的流动特征各是什么？
剪切应力：管壁处剪切应力最大，中心处为零；剪切应力在液体中的分布与半径成正比，并呈直线关系。
流体速度：液体在圆形管道中的流动时具有抛物线型的速率分布；管中心处的速率最大，管壁处为零，圆管中的等速线为一些同心圆。
（非牛顿流体流动的特征：）
剪切应力：管壁处剪切应力最大，中心处为零；剪切应力在液体中的分布与半径成正比，并呈直线关系。（与牛顿流体相同）
流体速度：对于膨胀性非牛顿液体(n＞1)，速度分布曲线变得较为陡峭，n值愈大，愈接近于锥形；对假塑性非牛顿液体(n＜1)，分布曲线则较抛物线平坦；n
愈小，管中心部分的速度分布愈平坦，曲线形状类似于柱塞。管中心处的速率最大，管壁处为零，圆管中的等速线为一些同心圆。
6.聚合物加工中，对于尺寸变化的管道中通常采用一段有收敛作用的管道来连接，是
何原因？
1)避免死角的存在，减少聚合物因过久停留而引起的分解
2)同时有利于降低流动过程中因强烈扰动带来的总压力降
3)减少能耗，减少流动缺陷
4)提高产品质量和设备生产能力
7.入口效应和出口效应对聚合物加工有何不利？一般怎样去降低？
答：在注射、挤出和纤维纺丝过程中，可能导致产品变形和扭曲，降低制品尺寸稳定，甚至引起制品内应力，降低产品机械性能。
办法：
1)适当降低加工应力，提高加工温度
2)适当减小剪切应力
3)增加L/D（增加管子长度、增加管径，减小入口端的收敛角）
4)对挤出物加以适当牵引
8.什么是鲨鱼皮症？试总结产生的原因（不考）。
答：是指发生在挤出物熔体流柱表面上的一种缺陷现象，其特点是在挤出物表面形成很多细微的皱纹，类似于鲨鱼皮。
第四章
作业：
1.解释下列名词术语：结晶、取向、降解、交联。
结晶：物质从液态或气态形成晶体的过程。
取向：聚合物结构单元或纤维状填料在某种程度上顺着流动的方向作平行排列。
交联：聚合物的加工过程，形成三向网状结构的反映。
降解：分子量降低的作用为降解。
2.加工成型过程中影响结晶的因素。
1)熔融温度和熔融时间：加工时的熔融温度高，或熔融时间长，则结晶速度慢，
结晶尺寸较大。（温度：T高（低）→t长（短）→结晶速度慢（快））
2)压力：应力有利于成核：应力→大分子取向→诱发成核（低压→生成大而完整
的晶球；高压→生成小而形状不很规整的晶球）
3)冷却速度的影响：通常采用中等的冷却速度，冷却温度选择在Tg～最大结晶
速度的温度Tmax之间。
4)低分子物和固体杂质的影响：阻碍或促进结晶作用。起促进作用的类似于晶核，
能形成结晶中心，成为成核剂。
3.聚合物结晶对制件性能的影响有哪些？(强度、韧性)
答：
1)结晶对制品密度影响
由于结晶时聚合物分子链做规则、紧密排列，所以晶区密度高于非晶区密度。制品密度随结晶度增加而增大。
2)结晶对制品力学性能的影响
a.一般随着结晶度的提高，制品硬度提高、弹性模量提高、拉伸强度提高、冲击强度下降、断裂伸长率等韧性指标下降。
b.结晶形态、晶粒尺寸和数量也对制品的力学性能产生影响。细小而均匀的晶粒结构，制品综合力学性能好。
3）结晶对热及其它方面的影响
4.聚合物成型加工过程中在管道或模具中取向结构分布规律？（为什么会
出现这种情况？）
答：
1)在等温流动区域，由于管道截面小，故管壁处速度梯度增大，紧靠管壁附近的
熔体中取向程度最高；
2)在非等温流动区域，熔体进入截面尺寸较大的模腔后压力逐渐降低，故熔体中
的速度梯度也由浇口处的最大值逐渐降低到料流前沿的最小值。
3)在模腔中，既然熔体中的速度梯度沿流动方向降低，故流动方向上分子的取向
程度是逐渐减小的。
5.聚合物取向对制件性能的影响有哪些？（各向异性）
答：①单轴取向：取向方向上制品的拉伸屈服强度↑，模量↑，压缩屈服强度↓，非晶聚合物断裂伸长率↑，结晶聚合物断裂伸长率↓；非取向方向上性能变化和上
述相反。
②双轴取向：两个取向方向上制品的模量、抗拉强度和断裂伸长率↑，但取向度
小的取向方向上的性能变化程度低于另一个方向上的。
6.成型加工过程中如何避免聚合物的降解？（不考）
答：(1)严格控制原材料技术指标，使用合格原材料； (2)使用前对聚合物进行严格干燥； (3)确定合理的加工工艺和加工条件，使聚合物能在不易产生降解的条件下加工成型； (4)加工设备和模具应有良好的结构； (5)在配方中考虑使用抗氧剂、稳定剂等以加强聚合物对降解的抵抗能力。
第五章
物料的组成：
由树脂和多种具有一定功能的辅助材料或添加剂组成。 作业：
1. 塑料制品中有哪些原材料和添加剂？
原料：聚合物或树脂
添加剂：增塑剂、防老剂、填料、润滑剂、着色剂、固化剂 2. 分别指出理想的增塑剂和防老剂所具有的性质。（不考）
1) 理想增塑剂：增塑剂和聚合物有良好的相容性、塑化效率高 、低挥发性 、耐寒性好
2) 理想防老剂：防老效果好 无着色性和污染性 对硫化无影响 挥发性小 分散性好、无水解性 无毒、无臭
3. 一般如何区分混合、捏合、塑炼这三种混合过程？
答：
1) 混合和捏和是在低于聚合物的流动温度和较缓和的剪切速率下进行的， 混合后的物料各组分本质基本上没有什么变化，
2) 塑炼是在高于流动温度和较强的剪切速率下进行的，塑炼后的物料中各组分在化学性质（分子量↓、交联）或物理性质上（粒度）会有所改变。
4. 常见的混合设备有哪些？并说明每种设备主要采用什么作用实现混合的？ 答：
1) 主要用于初混合的有：捏合机、高速混合机、管道式捏合机等，主要采用对流作用实现混合。
2) 主要用于混合塑炼的有：双辊塑炼机、密炼机和挤出机等，主要是利用剪切作用实现混合。
补充：
混合的定义：使原来两种或两种以上各自均匀分散的物料，从一种物料按照可接受的概率分布到另一种物料中去。（参考）
第六章
作业：
1.比较注塑螺杆和挤出螺杆在结构上的主要差别。
答：长径比小，压缩比小，均化段短，加料段长，螺杆头尖，带止逆环。 a) 注塑螺杆长径比比挤出螺杆小；
b)
注塑螺杆均化段螺槽深度比挤出螺杆深；
c) 注塑螺杆压缩比比挤出螺杆小；
d)
注塑螺杆加料段长度比挤出螺杆长，而均化段长度比挤出螺杆短； e)
挤出螺杆多为圆头或锥头，而注塑螺杆多为尖头并带有特殊结构。 f) 注塑螺杆只起预塑化和注射作用，对塑化能力、压力稳定性以及操作连续性和稳定性
没有挤出螺杆要求高。
2.根据图6-35中模腔中压力时间关系，分析注射过程的几个阶段。
答：
①柱塞空载期：在 t0~t1 时间内，物料在料桶中加热塑化，柱塞开始向前移动，但处于空载状态，物料高速经过喷嘴和浇口时，引起柱塞和喷嘴储压力增大。
②充模期：时间 t1 时，塑料熔体开始注入型腔，内压力迅速上升，值 t2 时，型腔被充满，膜腔内压力达最大值。
③保压期：t2~t3 时间内，塑料仍为熔体，柱塞需保持对塑料的压力，使模腔中塑料得到压实和成型，并缓慢的向模腔中补压入少量塑料，以补充塑料冷却时的体积收缩。
④反料期：柱塞从 t3 开始，逐渐后移，由于料筒喷嘴和浇口处压力下降，而模腔内压力较高，尚未冻结的塑料熔体被模具内压反推回浇口和喷嘴，出现倒流现象。
⑤凝封期：t4~t5 内，料温继续下降到凝结硬化温度时，浇口冻结倒流停止。
⑥继冷期：在浇口冻结后的冷却期，实际上型腔内塑料的冷却是从冲模结束后就开始的。
3.分析在注射成型中确定料筒温度的依据（不考）
答：料筒温度选定的原则：保证塑料塑化良好，能顺利充模，不至于引起塑料的降解。一般T f（m） 4.根据物料的变化特征可将螺杆分为几个阶段，它们各自的作用是什么？ 答:螺杆沿长度方向一般分为三段，各段的作用和结构是不同的：加料段（Ⅰ）、压缩段（Ⅱ）、均化段（Ⅲ） 加料段（Ⅰ）作用：将料斗供给的料送往压缩段，塑料在移动过程中一般保持固体状态由于受热而部分熔化。 压缩段（Ⅱ）作用：压实物料，使物料由固体转化为熔体，并排除物料中的空气。 均化段(计量段)的作用：是将熔融物料，定容(定量)定压地送入机头使其在口模中成型。均化段的螺槽容积与加料一样恒定不变。 5. 简单叙述挤出成型、注射成型、压制成型、压延成型各自的工艺过程。 答： a) 挤出成型工艺主要程序：物料的干燥，成型，定型与冷却，制品的牵引与卷取， 制品的后处理。 b) 注射过程：塑化→充模→保压→冷却→脱模 c) 压制成型过程主要包括：加料、闭模、排气、固化、脱模与清理模具。 d) 压延工艺过程：供料阶段：捏合 → 塑化 → 供料 ；压延阶段：压延 → 牵 引 → 刻花 → 冷却定型 → 输送 → 切割、卷取 6.有哪些成型方法属于一次成型？ 答：1、挤出成型2、注射成型3、模压成型4、压延成型5、铸塑成型6、传递模塑成型7、模压烧结成型和泡沫塑料和成型 7.分析在注射成型中确定模温的依据 答： a) 料筒末端温度要高于Tf 或Tm ，但不能超过分解温度 b) 一般地，螺杆式注射机的料筒温度要比柱塞式的低10~20℃ c) 薄制品采用较高料筒温度，厚制品需要较低的料筒温度，形状复杂或有嵌件的制品采 用较高温度。 8.注射制品产生内应力如何消除？（考） 答：退火处理： 1) 使强迫冻结的分子链得到松弛，消除内应力； 2) 提高结晶度，稳定结晶结构。 调湿处理： 将刚从模具中脱出的塑件放在热水中(100~120℃)，隔绝空气，进行防氧化处理， 且快速达到吸湿平衡。待调湿后缓慢冷却至室温。 名词解释 一次成型：通过材料的流动或塑性形变，伴有状态和相态转变，而将塑料制 成各种形状的产品的方法。 二次成型：在一定条件下，将一次成型得到的聚合物型材通过再次成型加工，以获得制品的最终型样。 挤出成型：借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热融化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续 型材的一种成型方法。 分流梭：分流梭是装在料筒靠前端的中心部分，形状似鱼雷的金属部件。（作用：混合均匀：减少料层厚度；提高流速：产生剪切，加强热扩散，增大传热面积。） 第七章 1.中空吹塑成型和热成型各自主要的工艺方法有哪些？ 答：1、中空吹塑的主要的工艺方法：挤出吹塑成型、注射吹塑成型、注射拉伸吹 塑成型。 2、热成型的主要的工艺方法：真空成型、压力成型、覆盖成型、柱塞辅助成 型、推气成型、对模成型。 2.对于一次成型和二次成型中常见的成型方法各有哪些？每种方法各举出至少一例对 应的制品。(考) 答：一次成型： 1)挤出成型：管材、板材、薄膜等 2)注射成型：洗脸盆, 暖壶外壳, 手机外壳, 显示器外壳, 鼠标外壳等 3)模压成型：拉线开关、闸刀开关上的塑料件等 4)压延成型品：人造革、涂层纸 5)铸造成型：有机玻璃 6)模压烧结成型：聚四氟乙烯薄膜 二次成型： 1)中空吹塑成型：桶、壶、儿童玩具 2)热成型：电子仪表外壳、雷达罩、飞机罩、立体地图等 3)拉幅薄膜的成型：管材、薄膜 3.在拉幅薄膜生产中，如何控制工艺方法和条件以满足得到的薄膜中形成适度结晶与 取向结构的要求。（应该不会考） 答：要通过适当的方法和工艺条件，是薄膜中聚合物分子链能形成取向结构；未取向的无定形薄膜没有多大实用价值。结晶而未取向的薄膜脆性答，透明性差，同样使用价值不高；取向但不结晶或结晶不足的薄膜，对热收缩十分敏感，适用范围受到限制；结晶适当（并且有微晶结构）而又取向的薄膜，不仅抗张强度和模量高，而且透明性好，尺寸稳定，热收缩小，具有良好地使用性能。 题型：名词解释、填空、简答、分析与论述 材料成型与加工复习 一、填空题 （1）聚合物加工通常包括两个过程，其一是：使原材料产生变形或流动并取得所需要的形状，其二是：设法保持取得的形状 （2）聚合物所具有的四种加工性质是：可挤压性、可模塑性、可延性、可纺性。P3 （3）物料的混合有扩散、对流、剪切三种基本运动形式，聚合物成型时熔融物料的混合以剪切运动形式为主。 （4）单螺杆挤出机的基本结构包括：传动部分、加料装置、料筒、螺杆、机头与口模五部分P119 （5）挤出成型工艺过程大体相同，其程序为物料干燥、挤出成型、制品的定型与冷却、制品的牵引与卷取，有时还包括制品的后处理。P113 （6）注塑机的基本结构由注射系统、锁模系统和模具三部分组成。P137 （7）橡胶塑炼的实质是使橡胶分子链断裂，降低大分子长度。P207 （8）碳黑在橡胶中分散分三个阶段，分别是第一阶段：润湿；第二阶段：分散；第三阶段：生胶的电化学降解。 （9）成纤聚合物的纺丝过程是在粘流态进行的，而加工过程是在高弹态进行的。 （10）热敏性的PVC宜用深螺槽；熔体粘度低和热稳定性较高的PA宜用浅螺槽螺杆 二、名词解释： 1．均相成核 又称散线成核，是纯净的聚合物中由于热起伏而自发地生成晶核的过程。过程中晶核密度能连续上升。 2．异相成核 又称瞬时成核，是不纯净的聚合物中某些物质（如成核剂，杂质或加热时未完全熔化的残余结晶）起晶核作用成为结晶中心，引起晶体生长过程，过程中晶核密度不发生变化。 3．二次结晶 是在一次结晶完了后在一些残留的非晶区域和晶区不完整部分即晶体间的缺陷或不完善区域，继续进行结晶和进一步完整化过程。聚合物的二次结晶速度很慢。4．后结晶 聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域在加工后的继续结晶的过程，它发生在球晶的界面上，并不断形成新的结晶区域，使晶体进一步长大，是加工中初始结晶的继续。 5．热处理（退火） 为一松弛过程，通过适当的加热能促使分子链段加速重排以提高结晶度和使晶体结构趋于完善。 6．淬火： 是一种很快冻结大分子及链段欲动以防止结晶的过程。 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 成型加工复习 名词解释： 1.成型加工：将高分子材料成型加工为高分子材料制品的过程。 2.共混物的均匀性：指被分散物在共混体中浓度分布的均一性。 3.共混物的分散程度：分散相在共混体中的破碎程度。 4.初混合设备：是指物料在非熔融状态下进行混合所用的设备。 5.混炼胶：将各种配合剂混入并均匀分散在橡胶中的过程的产物。 6.塑化料：将各种配合剂混入并均匀分散在塑料熔体中的过程的产物。 7.塑炼：增加橡胶可塑性的工艺过程。 8.混炼：就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。塑料的初混合工艺：指聚合物与各种粉状、粒状或液体配合剂的简单混合工艺。 9.塑料的塑化：是借助加热和剪切作用使物料熔化、剪切变形、进一步混合，使树脂及各种配合剂组分分散均匀。 10.挤出成型：是将物料送入加热的机筒与旋转着的螺杆之间进行物料的输送，熔融压缩、熔体均化，并定量、定压、定速地通过机头口模而获得所需的挤出制品。 11.挤出机工作点：是螺杆特性线与口模特性线的交点。 12.挤出物膨胀：聚合物熔体在模内所受形变的弹性回复。 13.注射成型：将固体聚合物加热塑化成熔融体，并高压、高速注射入模具中，赋予模腔的形状，经冷却（或交联、硫化）成型的过程。 14.注射量：是指注射机对空注射条件下，注射螺杆或柱塞在作一次最大注射行程时，注射系统所能达到的最大注射量。 15.注射压力：:指在注射时，螺杆或柱塞端面施加于料筒中熔料单位面积上的压力。 16.合模力：注射机合模机构对模具所施加的最大夹紧力。 17.注射速度：指注射时，螺杆或柱塞移动速度。 18.注射速率:指单位时间内熔料从喷嘴射出的容量。 19.注射时间：指螺杆或柱塞完成一次注射量所需的时间。 20.塑化：指聚合物在料筒内经加热由固态转化为熔融的流动状态并具有良好的可塑性的过程。 21.注射过程：塑化良好的聚合物熔体，在柱塞或螺杆的压力作用下，由料筒经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模腔这一重要而又复杂的阶段。 22.塑化压力（背压）：螺杆顶部熔体在螺杆后退时受到的压力。 23.压延成型：将接近粘流温度的物料通过几个相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压和延展作用，得到表面光洁的薄片状连续制品。 24.一次成型：通过加热使塑料处于粘流态的条件下，经过流动、成型和冷却硬化，而将塑料制成各种形状产品的方法。 25.二次成型：指在一定条件下将高分子材料一次成型所得的型材通过再次成型加工，以获得制品的最终型样的技术。 26.中空吹塑成型:借助于气体的压力，把在闭合模具中呈橡胶态的塑料型坯吹胀形成中空制品的二次成型技术。 27.拉伸吹塑：将挤出或塑料注射成型的型坯，经冷却，再加热，然后用机械的方法及压缩空气，使型坯沿纵向及横向进行吹胀拉伸、冷却定型的方法. 28.泡沫塑料：以树脂为基质而内部具有无数微孔性气体的塑料制品。 简答题： 1.高分子材料成型加工的实际？ 高分子材料加工成型原理作 业 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 《高分子材料加工成型原理》主要习题 第二章聚合物成型加工的理论基础 1、名词解释：牛顿流体、非牛顿流体、假塑性流体、胀塑性流体、拉伸粘度、剪 切粘度、滑移、端末效应、鲨鱼皮症。 牛顿流体：流体的剪切应力和剪切速率之间呈现线性关系的流体，服从牛顿黏性定律的流体称为非牛顿流体。 非牛顿流体：流体的剪切应力和剪切速率之间呈现非线性关系的流体，凡不服从牛顿黏性定律的流体称为非牛顿流体。 假塑性流体：是指无屈服应力,并具有黏度随剪切速率或剪切应力的增大而降低的流动特性的流体，常称为“剪切变稀的流体”。 胀塑性流体：是指无屈服应力,并具有黏度随剪切速率或剪切应力的增大而升高的流动特性的流体，常称为“剪切增稠的流体”。P13 拉伸粘度：用拉伸应力计算的粘度，称为拉伸粘度，表示流体对拉伸流动的阻力。 剪切粘度：在剪切流动时，流动产生的速度梯度的方向与流动方向垂直，此时流体的粘度称为剪切粘度。 滑移：是指塑料熔体在高剪切应力下流动时，贴近管壁处的一层流体会发生间断的流动。P31端末效应：适当增加长径比聚合物熔体在进入喷丝孔喇叭口时，由于空间变小，熔体流速增大所损失的能量以弹性能贮存于体系之中，这种特征称为“入口效应”也称"端末效应"。鲨鱼皮症：鲨鱼皮症是发生在挤出物表面上的一种缺陷，挤出物表面像鲨鱼皮那样,非常毛糙。如果用显微镜观察,制品表面是细纹状。它是不正常流动引起的不良现象,只有当挤出速度很大时才能看到。 6、大多数聚合物熔体表现出什么流体的流动行为为什么P16 大多数聚合物熔体表现出假塑性流体的流动行为。假塑性流体是非牛顿型流体中最常见的一种，聚合物熔体的一个显著特征是具有非牛顿行为，其黏度随剪切速率的增加而下降。此外，高聚物的细长分子链，在流动方向的取向粘度下降。 7、剪切流动和拉伸流动有什么区别？ 拉伸流动与剪切流动是根据流体内质点速度分布与流动方向的关系区分，拉伸流动是一个平面两个质点的距离拉长，剪切流动是一个平面在另一个平面的滑动。 8、影响粘度的因素有那些是如何影响的 剪切速率的影响：粘度随剪切速率的增加而下降； 温度的影响：随温度升高，粘度降低； 压力的影响：压力增加，粘度增加； 分子参数和结构的影响：相对分子质量大，粘度高；相对分子质量分布宽，粘度低；支化程度高，粘度高； 添加剂的影响：加入增塑剂会降低成型过程中熔体的粘度；加入润滑剂，熔体的粘度降低；加入填料，粘度升高。 12、何谓熔体破裂产生熔体破裂的原因是什么如何避免高聚物熔体在挤出过程中，当挤压速率超过某一临界值时挤出物表面出现众多的不规则的结节、扭曲或竹节纹，甚至支离和断裂成碎片或柱段，这种现象称为熔体破裂。 原因：一种认为是由于熔体流动时，在口模壁上出现了滑移现象和熔体中弹性恢复所引起；另一种是认为在口模内由于熔体各处受应力作用的历史不尽相同，因而在离开口模后所出现的弹 第二章高分子材料学 1、热固性塑料：未成型前受热软化，熔融可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型。受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。在溶剂中不溶。化学结构是由线型分子变为体型结构。举例：PF、UF、MF 2、热塑性塑料：受热软化、熔融、塑制成一定形状，冷却后固化成型。再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。在溶剂中可溶。化学结构是线型高分子。举例：PE聚乙烯，PP聚丙烯，PVC聚氯乙烯。 3、通用塑料：是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。 4、工程塑料：具有较好的力学性能，拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。举例：PA聚酰胺类、ABS、PET、PC 5、缓冷：Tc=Tmax，结晶度提高，球晶大。透明度不好，强度较大。 6、骤冷（淬火）：Tc 8、二次结晶：是指一次结晶后，在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域，继续结晶并逐步完善的过程。 9、后结晶：是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程。 第三章添加剂 1、添加剂的分类包括工艺性添加剂（如润滑剂）和功能性添加剂（除润滑剂之外的都是，如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂） 2、稳定剂：防止或延缓高分子材料的老化，使其保持原有使用性能的添加剂。针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素，可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂（防老剂）、光稳定剂。 热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。主要用于热敏性聚合物（如PVC聚氯乙烯树脂），是生产PVC塑料最重要的添加剂。 抗氧剂是可抑制或延缓高分子材料自动氧化速度，延长其使用寿命的物质。 光稳定剂是指可有效抑制光致降解物理和化学过程的一类添加剂。 3、热稳定剂分为 材料成型原理 第一章（第二章的内容） 第一部分：液态金属凝固学 1.1 答：（1）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。原子集团的空穴或 裂纹内分布着排列无规则的游离的原子，这样的结构处于瞬息万变的状态，液体内部 存在着能量起伏。 （2）实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡 组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外， 还存在结构起伏。 1.2答：液态金属的表面张力是界面张力的一个特例。表面张力对应于液－气的交界面，而 界面张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。 表面张力σ和界面张力ρ的关系如（1）ρ＝2σ/r,因表面张力而长生的曲面为球面时，r为球面的半径；（2）ρ＝σ（1/r1+1/r2）,式中r1、r2分别为曲面的曲率半径。 附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。 1.3答：液态金属的流动性和冲型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确 定条件下的冲型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂 质含量决定，与外界因素无关。而冲型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、 浇注条件及铸型等条件有关。 提高液态金属的冲型能力的措施： （1）金属性质方面：①改善合金成分；②结晶潜热L要大；③比热、密度、导热系大; ④粘度、表面张力大。 （2）铸型性质方面：①蓄热系数大；②适当提高铸型温度；③提高透气性。 （3）浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力。 （4）铸件结构方面：①在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度； ②降低结构复杂程度。 1.4 解：浇注模型如下： 1.以硬质PVC为例说明管材挤出成型加工工艺及其特点以及影响因素（10分） 答：挤出工艺：物料经挤出机塑化、机头口模成型后，经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割，得到管材制品。（3分） 特点：①口模横截面积不能大于挤出机料筒横截面积的40％。②挤出机头有直通式和偏移式两类，后者只用于内径尺寸要求精确的产品，很少采用。③定径套内径略大于管材外径；机头上调节螺钉可调节管材同心度；牵引速度可调节管材尺寸；（4分）④PVC，粘度大，流动性差，热稳定性差；生成热多，结合缝不易愈合，管材易定型。（3分）。 影响因素：温度、螺杆转速及冷却、牵引速度、压缩空气 2.简述挤出成型原理并讨论提高加料段固体输送速率的措施。 原理：粉（粒）料，加入挤出机经①加热、塑化成熔体，再经机头口模②流动成型成连续体，最后经冷却装置③冷却定型成制品。（4分）。措施：提高螺杆转速，提高料筒内表面摩擦系数fb，降低螺杆外表面摩擦系数fs（4分）。 3.简述管材挤出的工艺过程及管材挤出的定径方法。 答：管材挤出的基本工艺是：物料经挤出机塑化、机头口模成型后，经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割，得到管材制品。（3分）（4分) 管材的内外径应分别等于管芯的外径和口模的内径。管材挤出的定径方法分为定内径和定外径两种。（2分) 外径定型是使挤出的管子的外壁与定径套的内壁相接触而起定型作用的，为此，可用向管内通入压缩空气的内压法或在管子外壁抽真空法来实现外径定型。（2分) 内径定型法是将定径套装于挤出的塑料管内，即使挤出管子的内壁与定径套的外壁相接触， 在定径套内通以冷水对管子冷却定径。（2分) 4.挤出时，渐变螺杆和突变螺杆具有不同的加工特点。已知：PVC软化点75~165℃；尼龙的熔融温度范 围则较窄，约10℃，它们应分别选用何种螺杆进行加工？简要说明理由。（12分） 答： PVC应选用渐变螺杆而尼龙应选择突变螺杆进行加工。（4分）因为PVC是无定形塑料，无固定的熔点，软化温度范围较宽，其熔融过程是逐渐进行的，所以选择熔融段较长的渐变螺杆；PA是结晶性塑料，有固定的熔点，熔融温度范围较窄，温度达到熔点后，熔融较快，应选择熔化区较短的突变螺杆。（3分） 5.根据挤出理论和实践，物料在挤出过程中热量的来源主要有两个，一是物料与物料之间，物料与螺杆、 机筒之间的剪切、摩擦产生的热量，另一个是料筒提供的热量。 6.根据最简流动方程，熔体在螺杆计量段的流动有正流、逆流、横流和漏流四种 7.试分析螺杆挤出机生产中产生物料架桥现象的原因。 答：（1）原料配方中有黏度较大的助剂造成物料结块导致无法下料。 （2）下料段设定的温度过高，引起物料熔化，螺杆无法推进物料，造成物料架桥。 （3）喂料系统发生故障，无法正常工作，造成物料架桥。 8.请问为什么挤出机要在料斗座处加冷却装置？ 答：为避免加料斗出现“架桥”现象而影响加料及固体输送效率。 9.机筒加热和冷却的目的是什么？ 答：加热促进物料塑化；冷却为防物料过热。 10.什么叫螺杆的长径比？螺杆长径比的增加对物料的加工有何好处？ 答：螺杆有效工作长度与直径之比。n一定时，L/D增加，物料在螺杆中运行时间延长，有利于物料塑化与混合，使升温过程变缓；可使均化段长度增加，可减少逆流和漏流，有利提高生产能力。 11.挤出成型是在什么温度之间进行的？物料在什么温度范围容易挤出？挤出温度由什么决定？ 答：在黏流温度Tf与分解Td之间挤出成型；范围越宽越易挤出成型。具体温度应根据原料的配方、挤出机头结构、螺杆转速来定。 材料成型工艺基础考试 复习要点 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI- 材料成型工艺基础 复习资料 13上午九到十一点 一号公教楼407 1铸件的凝固方式及其影响因素 凝固方式：（l）逐层凝固方式 （2）糊状凝固方式 （3）中间凝固方式 影响因素：（l)合金的结晶温度范围：结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。低碳钢近共晶成分铸铁倾向于逐层凝固，高碳 钢、远共晶成分铸铁倾向于糊状凝固。 （2）逐渐的温度梯度：在合金的结晶温度范围已定时，若铸件的温度梯度↑由小到大，则凝固区由宽变窄，倾向于逐层凝固。 2铸造性能含义及其包括内容，充型能力含义，影响合金流动性因素（合金种类、成分、浇注条件、铸型条件） 铸造性能：合金铸造成形获得优质铸件的能力，、 合金的铸造性能：主要指合金的流动性、收缩性和吸收性等 充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力。 影响合金流动性因素：（l)合金的种类。灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铝合金次 之，铸钢最 差。 （2）合金的成分。同种合金，成分不同，其结晶特点不 同，流动性也不同。 （3）浇注温度越高，保持液态的时间越长，流动性越好； 温度越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越强。 在保证充型能力的前提下温度应尽量低。 生产中薄壁件常采用较高温度，厚壁件采用较低浇注温 度， （4） l.铸型的蓄热能力越强，充型能力越差 2．铸型温度越高，充型能力越好 3．铸型中的气体阻碍充型 3合金的收缩三阶段，缩孔、缩松、应力、变形、裂纹产生阶段 l.收缩。合金从液态冷却至常温的过程中，体积或尺寸缩小的现象。 合金的收缩过程可分为三阶段（l）液态收缩 （2）凝固收缩 （3）固态收缩 缩孔（1）形成条件：金属在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件壁以逐层凝固方式凝固。（2）产生原因：是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，且得不到补偿。 （3）形成部位：在铸件最后凝固区域，次区域也称热节。 缩松（1）形成条件：形成铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范 围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存， 硕士研究生入学考试《材料成形原理》命题大纲 第一部分考试说明 一、考试性质 《材料成形原理》考试科目是我校为招收材料成形及控制工程、材料加工工程专业硕士研究生而设置的,由我校材料科学与工程学院命题。考试的评价标准是普通高等学校材料成形及控制工程和相近专业优秀本科毕业生能达到的及格或及格以上水平。 二、考试的学科范围 应考范围包括:焊接热源及热过程,熔池凝固及焊缝固态相变,焊接化学冶金,焊接热影响区的组织与性能,焊接缺陷与控制;金属塑性成形的物理基础,应力分析,应变分析,屈服准则,应力应变关系,变形与流动问题,塑性成形力学的工程应用。 三、评价目标 《材料成形原理》是材料成形及控制工程和相关专业重要的专业基础课。本课程考试旨在考查考生是否了解材料成形的基本过程、基本特点、基本概念和基本理论,是否掌握了材料成形的基本原理、基本规律及应用。 四、考试形式与试卷结构 (一) 答卷方式:闭卷,笔试; (二) 答题时间:180分钟; 第二部分考查要点 一、焊接热源及热过程 1、与焊接热过程相关的基本概念 2、熔焊过程温度场 3、焊接热循环 二、熔池凝固及焊缝固态相变 1、焊接熔池凝固特点 2、焊接熔池结晶形态 3、结晶组织的细化 4、焊缝金属的化学成分不均匀性 5、焊缝固态相变 6、焊缝性能的控制 三、焊接化学冶金 1、焊接化学冶金过程的特点 2、焊缝金属与气相的相互作用 3、焊缝金属与熔渣的相互作用 4、焊缝金属的脱氧与脱硫 5、合金过渡 四、焊接热影响区的组织与性能 1、焊接热循环条件下的金属组织转变特点 2、焊接热影响区的组织与性能 五、焊接缺陷与控制 1、焊缝中的夹杂与气孔 2、焊接裂纹 六、金属塑性成形的物理基础 1、冷塑性变形与热塑性变形 2、影响塑性与变形抗力的因素 七、应力分析 1、应力张量的性质 2、点的应力状态与任意斜面上的应力 3、主应力,主切应力,等效应力 4、应力球张量与偏张量 八、应变分析 1、应变张量的性质 2、工程应变、对数应变、真实应变 九、屈服准则 1、Tresca屈服准则与Mises屈服准则 2、屈服轨迹与屈服表面 十、应力应变关系 1、塑性应力应变关系 2、增量理论与全量理论 十一、变形与流动问题 1、影响变形与流动的因素 2、摩擦及其影响 十二、塑性成形力学的工程应用。 1、主应力法的应用 2、滑移线法的应用 2014试题范围：今年的真题跟去年论坛里回忆的真题考的内容有80%都不一样。还是分为必做题和选做题，必做题100分，选做题50分。必做题包括塑性和焊接，选做题塑性焊接二选一。必做题前四题是塑性，后五题为焊接。选做题中：塑性部分是三题计算题，焊接部分有五题，第一题是计算题，后四题为分析简答题。 必做题：塑性考了 1.冷塑性变形对金属组织和性能的影响。2.什么是应力偏张量，应力球张量以及它们的物理意义。 3.考了对数应变和相对应变。4.还考了塑性成形过程中的力学方程。焊接考了 1.结晶裂纹的影响因素，防治措施 2.还考了熔渣的脱氧 3.熔渣的碱度对金属氧化，脱氧等等的影响。其他的忘了，跟去年考的很不一样，好多不会。 选作题；塑性是考了三个计算题，我没注意看，反正考了利用屈服准则来计算，还考了正应力，切应力，主应力的计算。最后一题利用主应力法来计算什么，我选做题选的是焊接， 1聚合物主要有哪几种聚集态形式？ 玻璃态(结晶态)、高弹态与粘流态 2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb < T 材料成型技术基础复 习重点 1.1 1.常用的力学性能判据各用什么符号表示？它们的物理含义各是什么？ 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 1.2 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 1.3 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 1.4 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 1.5 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 1.6 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 1.8工程材料的发展趋势 据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 2.0材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 2.1 《材料成形原理》阶段测验 （第一章） 班级：姓名：学号成绩： 1、下图中偶分布函数g(r)，液体g(r)为c图，晶态固体g(r)为a图，气体g(r)为 b 图。 （a）（b）（c） 2、液态金属是由大量不停“游动”着的原子团簇组成，团簇内为某种有序结构，团簇周围是一些散乱无序的原子。由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，此起彼伏，不断发生着这样的涨落过程，似乎原子团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及其内部原子数量都随时间和空间发生着改变，这种现象称为结构起伏。 3、对于液态合金，若同种元素的原子间结合力F(A-A、B-B) 大于异类元素的原子间结合力F(A-B)，则形成富A及富B的原子团簇，具有这样的原子团簇的液体仅有“拓扑短程序”；若熔体的异类组元具有负的混合热，往往F(A -B)＞F(A-A、B-B)，则在液体中形成具有A-B化学键的原子团簇，具有这样的原子团簇的液体同时还有“化学短程序”。 4、液体的原子之间结合力（或原子间结合能U）越大，则内摩擦阻力越大，粘度也就越大。液 体粘度η随原子间结合能U按指数关系增加，即（公式）：?? ? ? ? ? = T U T B B k exp k 2 3 τ δ η。 5、加入价电子多的溶质元素，由于造成合金表面双电层的电荷密度大，从而造成对表面压力大，而使整个系统的表面张力增大。 6、铸件的浇注系统静压头H越大，液态金属密度 1 ρ及比热 1 C、合金的结晶潜热H ?越大，浇注温 度 浇 T、铸型温度T型越高，充型能力越强。 7、两相质点间结合力越大，界面能越小，界面张力就越小。两相间的界面张力越大，则润湿角越大，表示两相间润湿性越差。 8、铸件的浇注系统静压头H越大，液态金属密度 1 ρ及比热 1 C、 合金的结晶潜热H ?越小，浇注温度 浇 T、铸型温度T型越高， 充型能力越强。 9、右图为碱金属液态的径向分布函数RDF，请在图中标注液 态K的平均原子间距r1的位置，并以积分面积（涂剖面线）表 达液态K的配位数N1的求法。见图中标注 10、试总结原子间相互作用力、温度、原子间距、表面活性元 素对液态金属的粘度、表面张力的总体规律。（可写于背面） 作业 第一章液态金属的结构与性质 1、如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征？ 理想纯金属液态结构能量起伏和结构起伏；实际纯金属液态结构存在大量多种分布不均匀、存在方式（溶质或化合物）不同的杂质原子；金属（二元合金）液态结构存在第二组元时，表现为能量起伏、结构起伏和浓度起伏；实际金属（多元合金）液态结构相当复杂，存在着大量时聚时散，此起彼伏的原子团簇、空穴等，同时也含有各种固态、气态杂质或化合物，表现为三种起伏特征交替；能量起伏指液态金属中处于热运动的原子能量有高有低，同一原子的能量也会随时间而不停变化，出现时高时低的现象。结构起伏指液态金属中大量不停“游动”着的原子团簇不断分化组合，由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，这样此起彼伏，不断发生着的涨落过程，似乎团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及内部原子数量都随时间和空间发生着改变的现象。浓度起伏指在多组元液态金属中，由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，结合力较强的原子容易聚集在一起，把别的原于排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异，而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化的现象 2、根据图1-8及式（1-7）说明动力学粘度的物理意义和影响粘度的因素，并讨论粘度在材料成形中的意义 动力学粘度的物理意义：表示作用于液体表面的外加切应力大小与垂直于该平面方向上的速度梯度的比例系数。是液体内摩擦阻力大小的表征 影响粘度的因素：1）液体的原子之间结合力越大，则内摩擦阻力越大，粘度也就越高；2）粘度随原子间距δ增大而降低，与δ3成反比；3）η与温度T 的关系总的趋势随温度T 而下降。（实际金属液的原子间距δ也非定值，温度升高，原子热振动加剧，原子间距随之而增大，因此η会随之下降。）4）合金组元（或微量元素）对合金液粘度的影响，如果混合热H m为负值，合金元素的增加会使合金液的粘度上升（H m 为负值表明异类原子间结合力大于同类原子，因此摩擦阻力及粘度随之提高）如果溶质与溶剂在固态形成金属间化合物，则合金液的粘度将会明显高于纯溶剂金属液的粘度，这归因于合金液中存在异类原子间较强的化学结合键。通常，表面活性元素使液体粘度降低，非表面活性杂质的存在使粘度提高 粘度在材料成形中的意义： 1）粘度对铸件轮廓的清晰程度将有很大影响：在薄壁铸件的铸造过程中，流动管道直径较小，雷诺数值小，流动性质属于层流。此时，为提高铸件轮廓清晰度，可降低液体粘度，此时应适当提高过热度或者加入表面活性物质等；2）影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向：由于凝固收缩形成压力差而造成的自然对流均属于层流性质，此时粘度对流动的影响就会直接影响到铸件的质量；3）影响精炼效果及夹杂或气孔的形成：粘度η较大时，夹杂或气泡上浮速度较小，会影响精炼效果；铸件及焊缝的凝固中，夹杂物和气泡难以上浮排除，易形成夹杂或气孔；4、影响钢铁材料的脱硫、脱磷、扩散脱氧：而金属液和熔渣中的动力学粘度η低则有利于扩散的进行，从而有利于脱去金属中的杂质元素；5、熔渣及金属液粘度降低对焊缝的合金过渡的进行有利；6、对缩孔、缩松、晶粒大小和偏析的影响，即η愈大，铸件内部缩孔或缩松倾向增大。另外，η大时，将使凝固过程中对流困难而造成晶粒粗化；影响凝固界面前端的熔点物质向后扩散而导致区域偏析 材料成形技术基础复习题 一、选择题 1．铸造中，设置冒口的目的是（）。 a. 改善冷却条件 b. 排出型腔中的空气 c. 减少砂型用量 d. 有效地补充收缩 2．铸造时不需要使用型芯而能获得圆筒形铸件的铸造方法是( )。 a. 砂型铸造 b. 离心铸造 c. 熔模铸造 d. 压力铸造 3．车间使用的划线平板，工作表面要求组织致密均匀，不允许有铸造缺陷。其铸件的浇注位置应使工作面（）。 a. 朝上 b. 朝下 c. 位于侧面 d. 倾斜 4．铸件产生缩松、缩孔的根本原因（）。 a. 固态收缩 b. 液体收缩 c. 凝固收缩 d. 液体收缩和凝固收缩 5．为提高铸件的流动性，在下列铁碳合金中应选用（）。 a. C=3.5% b. C=3.8% c. C=4.0% d. C=4.7% 6．下列合金中，锻造性能最好的是（），最差的是（）。 a.高合金钢 b.铝合金 c.中碳钢 d.低碳钢 7．大型锻件的锻造方法应该选用（）。 a.自由锻 b.锤上模锻 c.胎膜锻 8．锻造时，坯料的始锻温度以不出现（）为上限；终锻温度也不宜过低，否则会出现（）。 a.晶粒长大 b.过热 c.过烧 d.加工硬化 9．材料经过锻压后，能提高力学性能是因为（）。 a.金属中杂质减少 b.出现加工硬化 c.晶粒细小，组织致密 材料和制造方法应选（）。 a.30钢铸造成形 b.30钢锻造成形 c.30钢板气割除 d.QT60-2铸造成形11．设计板料弯曲模时，模具的角度等于成品角（）回弹角。 a.加上 b.减少 c.乘以 d.除以 12．酸性焊条用得比较广泛的原因之一（）。 a. 焊缝美观 b. 焊缝抗裂性好 c. 焊接工艺性好 13．低碳钢焊接接头中性能最差区域（）。 a. 焊缝区 b. 正火区 c. 部分相变区 d. 过热区 14．焊接应力与变形的产生，主要是因为（）。 a. 材料导热性差 b. 焊接时组织变化 c.局部不均匀加热与冷却15．焊接热影响区，在焊接过程中是（）。 a. 不可避免 b. 可以避免 c. 不会形成的 16．灰口铁的壁越厚，其强度越低，这主要是由于（）。 a. 气孔多 b. 冷隔严重 c. 浇不足 d. 晶粒粗大且缩孔、缩松。17．圆柱齿轮铸件的浇注位置，它的外圈面应( )。 a. 朝上 b. 朝下 c. 位于侧面 d. 倾斜 18．合金的体收缩大,浇注温度过高, 铸件易产生（）缺陷; 合金结晶温度围广, 浇注温度过低,易使铸件产生（）缺陷。 a. 浇不足与冷隔 b. 气孔 c. 应力与变形 d. 缩孔与缩松19．绘制铸造工艺图确定拔模斜度时，其壁斜度关系时（）。 a. 与外壁斜度相同 b. 比外壁斜度大 c. 比外壁斜度小 20．引起锻件晶粒粗大的原因是（）。 a.终锻温度太高 b.始锻温度太低 c.终锻温度太低 《材料成型原理》试卷 一、铸件形成原理部分（共40分） (1)过冷度；(2)液态成形；(3)复合材料；(4) 定向凝固； （1）过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度的差，称为过冷度。 （2）液态成形：将液态金属浇入铸型后，凝固后获得一定形状和性能的铸件或铸锭的加工法。 （3）复合材料：有两种或两种以上物理和化学性质不同的物质复合组成的一种多相固体。（4）定向凝固:定向凝固是使金属或合金在熔体中定向生长晶体的一种工艺方法。 （5）溶质再分配系数：凝固过程中固－液界面固相侧溶质质量分数与液相中溶质质量分数之比，称为溶质再分配系数。 2、回答下列问题 （1）影响液态金属凝固过程的因素有哪些？影响液态金属凝固的过程的主要因素是化学成分；冷却速率是影响凝固过程的主要工艺因素；液态合金的结构和性质等对液态金属的凝固也具有重要影响。 （2）热过冷与成分过冷有什么本质区别？热过冷完全由热扩散控制。成分过冷由固－液界前方溶质的再分配引起的，成分过冷不仅受热扩散控制，更受溶质扩散控制。 （3）简述铸件（锭）典型宏观凝固组织的三个晶区.表面细晶粒区是紧靠型壁的激冷组织，由无规则排列的细小等轴晶组成；中间柱状晶区由垂直于型壁彼此平行排列的柱状晶粒组成；内部等轴晶区由各向同性的等轴晶组成。 3、对于厚大金属型钢锭如何获得细等轴晶组织？降低浇注温度，有利于游离晶粒的残存和产生较多的游离晶粒；对金属液处理，向液态金属中添加生核剂，强化非均质形核；浇注系统的设计要考虑到低温快速浇注，使游离晶不重熔；引起铸型内液体流动，游离晶增多，获得等轴晶。 二、焊接原理部分1简述氢在金属中的有害作用。氢脆，白点，气孔，冷裂纹2写出锰沉淀脱氧反应式，并说明熔渣的酸碱性对锰脱氧效果的影响.[Mn] + [FeO] = [Fe] + (MnO),酸性渣脱氧效果好，碱度越大，锰的脱氧效果越差。3冷裂纹的三大形成要素是什麽？钢材的淬硬倾向，氢含量及其分布，拘束应力状态4说明低碳钢或不易淬火钢热影响区组织分布.（1）熔合区：组织不均匀;（2）过热区：组织粗大; （3）相变重结晶区（正火区）：组织均匀细小;（4）不完全重结晶区：晶粒大小不一，组织分布不均匀. 一、填空题 1．液态金属本身的流动能力主要由液态金属的成分、温度和杂质含量等决定。 2．液态金属或合金凝固的驱动力由过冷度提供。 3．晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度，当温度梯度为正时，晶体的宏观生长方式为平面长大方式，当温度梯度为负时，晶体的宏观生长方式为树枝晶长大方式。 4．液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。 5．液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为热过冷。 6．铸件宏观凝固组织一般包括表层细晶粒区、中间柱状晶区和内部等轴晶区不同形态的晶区。 7．内应力按其产生的原因可分为热应力、相变应力和机械应力三种。 8．铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个收缩阶段。 9．铸件中的成分偏析按范围大小可分为微观偏析和宏观偏析二大类。 高分子材料成型加工塑料成型工艺学考试复习 题 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN# 挤出1.以硬质PVC为例说明管材挤出成型加工工艺及其特点以及影响因素（10 分） 2. 答：挤出工艺：物料经挤出机塑化、机头口模成型后，经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割，得到管材制品。（3分） 特点：①口模横截面积不能大于挤出机料筒横截面积的40％。②挤出机头有直通式和偏移式两类，后者只用于内径尺寸要求精确的产品，很少采用。③定径套内径略大于管材外径；机头上调节螺钉可调节管材同心度；牵引速度可调节管材尺寸；（4分）④PVC，粘度大，流动性差，热稳定性差；生成热多，结合缝不易愈合，管材易定型。（3分）。 影响因素：温度、螺杆转速及冷却、牵引速度、压缩空气 3.简述挤出成型原理并讨论提高加料段固体输送速率的措施。 4. 原理：粉（粒）料，加入挤出机经①加热、塑化成熔体，再经机头口模②流动成型成连续体，最后经冷却装置③冷却定型成制品。（4分）。措施：提高螺杆转速，提高料筒内表面摩擦系数fb，降低螺杆外表面摩擦系数fs（4分）。 5.简述管材挤出的工艺过程及管材挤出的定径方法。 6. 答：管材挤出的基本工艺是：物料经挤出机塑化、机头口模成型后，经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割，得到管材制品。（3分）（4分) 管材的内外径应分别等于管芯的外径和口模的内径。管材挤出的定径方法分为定内径和定外径两种。（2分) 外径定型是使挤出的管子的外壁与定径套的内壁相接触而起定型作用的，为此，可用向管内通入压缩空气的内压法或在管子外壁抽真空法来实现外径定型。（2分) 内径定型法是将定径套装于挤出的塑料管内，即使挤出管子的内壁与定径套的外壁相接触， 在定径套内通以冷水对管子冷却定径。（2分) 材料成型复习题(答案) 一、 1落料和冲孔：落料和冲孔又称冲裁，是使坯料按封闭轮廓分离。落料是被分离的部分为所需要的工件，而留下的周边是废料；冲孔则相反。 2 焊接：将分离的金属用局部加热或加压，或两者兼而使用等手段，借助于金属内部原子的 结合和扩散作用牢固的连接起来，形成永久性接头的过程。 3顺序凝固：是采用各种措施保证铸件结构各部分，从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒口的部分最先凝固，在向冒口方向顺序凝固，使缩孔移至冒口中，切除冒口即可获得合格零件的铸造工艺 同时凝固：是指采取一些工艺措施，使铸件个部分温差很小，几乎同时进行凝固获得合格零件的铸造工艺 4．缩孔、缩松液态金属在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞，这种孔洞称为缩孔，而细小而分散的孔洞称为分散性缩孔，简称缩松。 5.直流正接：将焊件接电焊机的正极，焊条接其负极；用于较厚或高熔点金属的焊接。 直流反接：将焊件接电焊机的负极，焊条接其正极；用于轻薄或低熔点金属的焊接。 6 自由锻造：利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件的成形过程。 模型锻造：它包括模锻和镦锻，它是将加热或不加热的坯料置于锻模模膛内，然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的锻造成型过程。 7.钎焊：利用熔点比钎焊金属低的钎料作填充金属，适当加热后，钎料熔化将处于固态的焊件连接起来的一种方法。 8.金属焊接性：金属在一定条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性。 9，粉末冶金：是用金属粉末做原料，经压制后烧结而制造各种零件和产品的方法。 二、 1、铸件中可能存在的气孔有侵入气孔、析出气孔、反应气孔三种。 2、金属粉末的基本性能包括成分、粒径分布、颗粒形状和大小以及技术特征等。 3、砂型铸造常用的机器造型方法有震实造型、微震实造型、高压造型、抛砂造型等。 4、影响金属焊接的主要因素有温度、压力。 5、粉末压制生产技术流程为粉末制取、配混、压制成形、烧结、其他处理加工。 6、影响液态金属充型能力的因素有金属流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构四个方面。 7、金属材料的可锻性常用金属的塑性指标和变形抗力来综合衡量。 8、熔化焊接用焊条通常由焊芯和药皮组成，其中焊芯的主要作用为作为电源的一个电极，传导电流，产生电弧、熔化后作为填充材料，与母材一起构成焊缝金属等。 9、金属塑性变形的基本规律是体积不变定律和最小阻力定律。 10、一般砂型铸造技术的浇注系统结构主要由浇口杯，直浇道，横浇道，内浇道组成。 11、硬质合金是将一些难熔的金属碳化物和金属黏结剂材料成型与加工复习详细版
材料成型原理题库
成型加工复习题
高分子材料加工成型原理作业
高分子材料成型加工考试重点复习内容
材料成形原理课后习题解答汇总
高分子材料成型加工(塑料成型工艺学)考试复习题
材料成型工艺基础考试复习要点精编版
材料成型原理
高分子材料成型加工原理 期末复习重点
材料成型技术基础复习重点资料讲解
材料成型原理(上)考试重点复习题
材料加工原理作业答案
材料成型技术基础复习题
材料成型原理复习
高分子材料成型加工塑料成型工艺学考试复习题精修订
#材料成型复习题(答案)