发布时间 : 星期六 文章工程材料与机械制造基础课后习题答案更新完毕开始阅读
冷变形困难、硬度低、耐磨性差。主要用于航空、化工、造船及医疗行业。 6、与金属材料相比，工程塑料的主要性能特点是什么？
密度小，比强度大，耐蚀性、减摩性与自润滑性良好，绝缘性、耐电弧性、隔音性、吸振性良好，好易于成型和加工。缺点是强度、硬度、刚度低，耐热性、导热性差，热膨胀系数大，容易燃烧、老化。
7、简述制约高分子材料大量应用的因素，如何进一步提高其性能？
8、某厂使用库存数年的尼龙绳吊具时，在承受能力远大于吊装应力时却发生断裂事故，试分析其原因。
库存时间太长，因空气中氧气等作用而老化，使强度等下降。 9、对于下面列出的四种构件，选用下列那种塑料最合适？ 构件：（1）电源插座；（2）飞机窗玻璃；（3）化工管道；（4）齿轮。 材料：（1）酚醛树脂；（2）尼龙（3）聚氯乙烯；（4）聚甲基丙烯酸甲脂。 电源插座（酚醛树脂）；飞机窗玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）；化工管道（聚氯乙烯）；齿轮（尼龙）。
10、简述常用特种陶瓷材料的种类、性能特点及应用。
氧化铝陶瓷：熔点高，热强度大，抗氧化，并具有高的电阻率和低的热导率。主要用作高温结构材料、绝缘、绝热材料、模具材料及切削刀具。 氧化铍陶瓷：最大特点是导热性好，用于制作坩埚、真空陶瓷和原子反应堆陶瓷。 氧化锆陶瓷：
氧化物陶瓷：耐高温。
碳化物陶瓷：具有很高的熔点、硬度和耐磨性，但耐高温能力差。 氮化物陶瓷：
硼化物陶瓷：硬度高，较高的耐化学侵蚀能力。
11、陶瓷材料力学性能有何特性？如何进一步改善其性能？
强度、硬度高，化学和热稳定性好，耐高温、耐腐蚀，绝电绝热，但韧性差。面临的主要问题是“增韧”。
12、复合材料的性能有什么特点？
比强度和比模量高，抗疲劳性能和抗断裂性能好，减摩、耐磨、减振性能优良。金属基复合材料具有高韧性和抗热冲击性能。另外，复合材料还具有耐辐射性、蠕变性能高以及特殊的光、电、磁性能。
13、常用的增强纤维有哪些？试比较它们的性能特点。 14、与纤维增强塑料相比，纤维增强金属在性能上有何特点？举例说明它们的用途。 15、比较玻璃钢、碳纤维增强塑料、硼纤维增强塑料、碳化纤维增强塑料和Kevlar纤维增强塑料的性能特点，举例说明它们的用途。 16、纳米材料具有什么样的性能特点？
纳米材料指在一维方向上的线度在1~100nm之间的单元和由此单元作结构单元的材料，其具有小尺寸效应、表面效应和量子效应。 17、未来材料有何特点？其发展方向是什么？
第六章 失效及选材（P79）
1、零件的失效形式主要有哪些？分析零件失效的主要目的是什么？
零件的失效形式：变形、断裂、腐蚀、磨损。分析零件失效的主要目的是为了：正确的设计零件的结构形式、尺寸；正确的选择材料；正确的制订零件的加工
工艺；正确的安装及使用零件。 2.、选择零件材料应遵守哪些原则？在利用手册上的力学性能数据时应注意哪些问题？
选择零件材料应遵守：使用原则、工艺原则和经济性原则。在利用手册上的力学性能数据时应注意零件的使用性能，由零件的工作应力、使用寿命或安全性与力学性能指标的关系，确定对力学性能指标要求的具体数字。 3、试述常用力学指标在选材中的意义。 可根据零件的的工作条件、失效形式及其对力学性能的要求进行选材。塑性材料考虑屈服强度，脆性材料考虑抗拉强度。
4、零件的使用要求包括哪些？以车床主轴为例说明其使用要求。 包括力学性能、工作温度、工作介质及其它特殊性能。
车床主轴：１）受弯曲、扭转。２）承受的应力和冲击不大，运转平稳。３）滑动轴承、锥孔、外圆锥面处应有一定的耐磨性。 5、试确定下列齿轮的材料，并确定热处理方式。
（1）承受冲击的高速齿轮：选用20CrMnTi钢。锻造后正火，机加工后进行渗碳+高频淬火+低温回火，以提高表面硬和耐磨性。 （2）小模数表用无润滑小齿轮：选用45，调质。
（3）农用受力小、无润滑大型直齿圆柱齿轮：选用QT500-7，正火。 6、分析断裂韧度在选材中的意义。 断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展的能力。一般零件在制造过程中都会或多或少的存在某种缺陷和裂纹，有的重要零件或生产周期长、生产成本高的零件，为保证安全及减少废品率，应选择断裂韧度好的材料。
7、今有一储存液化气的压力容器，工作温度为-196℃，试回答下列问题，并说明理由。
（1）低温压力容器要求材料具有哪些力学性能？
低温下保持一定的韧性和强度，以满足容器的使用要求。 （2）在下列材料中选择何种材料较为合适？
低温合金高强度钢：奥氏体不锈钢：变形铝合金；黄铜；钛合金；工程塑料。 选择低温合金高强度钢（奥氏体不锈钢、变形铝合金），因此压力容器为低温压力容器，在-196℃时要承受一定压力，需材料在低温下具有较高的强度和韧性，低温合金高强度钢（奥氏体不锈钢）具有这种性能。
8、选择下列零件的材料并说明理由，制定加工工艺路线并说明各热处理工序的作用。
机床主轴；镗床镗杆；燃气轮主轴；汽车、拖拉机曲轴；中压汽轮机后叶片；钟表齿轮；内燃机的火花塞；赛艇艇身。
第七章 铸造(P109)
１、 什么是液态合金的充型能力？它对铸件质量有何影响？与合金的流动
性有何关系？化学成分对合金的流动性有何影响？
充型能力：液态合金充满铸腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。充型能力强能获得质量好的铸件。合金的流动性好，充型能力强，反之充型能力强弱。纯金属和共晶成分的合金在恒定温度下凝固，已凝固层和未凝固层之间界面分明、光滑，对未凝固液体阻力小，流动性好，结晶温度范围窄的合金流动性好。 ２、 既然提高浇注温度能提高合金的充型能力，为何又要防止浇注温度太
高？
因浇注温度太高，合金液体在铸腔中液态收缩与凝固收缩的量大，易产生缩孔与缩松。
3、液态合金浇入铸型后要经历哪几个收缩阶段？对铸件质量各有何影响？铸造模样尺寸与哪个收缩阶段密切相关？
液态合金浇入铸型后要经历：液态收缩 ；凝固收缩 ；固态收缩等三个收缩阶段。液态收缩，体积的缩小仅表现为型腔内液面的降低；凝固收缩引起铸件的缩孔与缩松；固态收缩引起铸件的内应力、变形，甚至裂纹。铸造摸样尺寸与固态收缩密切相关。
4、铸件中缩孔和缩松是如何形成的？根本原因何在？如何防止铸件的缩孔和缩松？从工艺上看哪种更难防止？为什么？
合金液体在逐层凝固时，因内部体积的收缩并得不到液体合金的补充，产生缩孔。合金液体在糊状凝固时，因内部体积的收缩并得不到液体合金的补充，产生缩松。从工艺上看缩松更难防止，因缩孔可采用顺序凝固方法使其产生在冒口中。而缩松是糊状凝固的产物，在糊状凝固时，已凝固的金属表面粗糙，阻碍液体金属的流动，收缩所需金属液体更难得到补充。 5、生产上经常采用哪些方法来确定缩孔的位置？
合理的安置冒口和冷铁的位置，使铸件按预定方向顺序凝固。
6、何谓顺序凝固原理？何谓同时凝固原理从工艺上如何实现这两种凝固原理？它们各适用于甚么场合？
顺序凝固原则：通过设置冷铁、布置浇、冒口位置等措施。保证铸件各部按照远离冒口的位置最先凝固，然后朝冒口的方向顺序凝固，使冒口最后凝固的凝固原则。
同时凝固原则：通过设置冷铁、布置浇口和冒口的位置等措施．使铸件各部分温差尽可能小的凝固过程。
顺序凝固原则适用于铸件壁厚，易产生缩孔和缩松的合金。同时凝固原则适用于壁厚均匀，结晶温度范围宽，致密度要求不高的的铸件，以防止铸件的内应力、变形及裂纹。
7、铸造内应力分为哪几类？热应力是如何形成的？在铸件不同部位的应力状态如何？
铸造内应力分为热应力和机械应力。热应力是由于铸件壁厚不均．各部分的冷却速度不一致，收缩量不同，铸件内部彼此相互制约产生的应力。厚部、心部受拉应力。薄部、表面受压应力，
8.铸件变形的原因何在？如何防止铸件的变形？ 铸件变形是由于内部存在内应力，铸件处于一种不稳定状态，厚的部分受拉应力，薄的部分受压应力。当应力超过屈服极限铸件本身总是力图通过变形来减缓内应力，铸件产生变形。防止铸件的变形：1）铸件的结构尽可能对称；2）铸件的壁厚尽可能均匀；3）采用同时凝固原则；4）采用时效处理。 9、球墨铸铁在化学成分、力学性能和铸造工艺方面有何特点？
化学成分：wc=～％．Wsi=～％、wMn=～％，ws＜％，wP＜％，wRe=～％ 。 力学性能：抗拉强度、塑性、韧性、疲劳强度较高。 铸造性能良好，在浇注前需向铁液中加入适量的球化剂和孕育剂，使碳呈球状析出。
10、分析如图7-49所示的槽型铸件的热应力形成过程，标出最终热应力状态，
并用虚线画出铸件的变形方向。
在固态收缩过程中，由于下部温度下降得快，上部与下部收缩不均匀，所以产生热应力。最终热应力为上拉下压。变形方向为沿对称轴向上凸。
11、铸造工艺图包括哪些内容？试确定如图7-50所示的机床床身的分型面和浇注位置，并说明原因。
铸造工艺图包括：铸件的浇注位置，分型面，型芯的数量、形状及固定方法，加工余量，起模斜度、收缩率，浇注系统，冒口，冷铁的尺寸及布置，砂箱形状及尺寸等。
12、图7-51所示的三种铸件应采用何种手工造型方法？试确定它们的分型面和浇注位置。
13、熔模铸造有何优缺点？和实型铸造相比有哪些不同？ 优缺点：（１）可生产形状复杂及薄壁铸件；（２）铸件尺寸精度高、表面质量好；（３）适应性广；（４）工艺过程复杂、不易控制，生产周期长，铸型的制造费用高，铸件不宜太大。
与实型铸造相比，工艺较复杂，需要两次造型，两次浇注，且不易控制；使用和消耗的材料较贵。
14、金属型铸造、压力铸造、反压铸造和挤压铸造有何不同？
金属型铸造：依靠合金液重力将熔融金属浇入金属铸型而获得铸件的方法。 压力铸造：将熔融金属在压铸机中以高速压射入金属铸型内，并结晶的铸造方法。 反压铸造：用较低的压力使金属液自下而上充填型腔，并在压力下结晶以获得铸件的铸造方法。
挤压铸造：对定量浇入铸型型腔中的液态金属施加较大的机械压力，使其成形、凝固获得零件毛坯的一种工艺方法。
15、离心浇注有何优缺点？主要适用于哪些场合
优点：工艺简单，铸件组织致密，无缩孔、气孔、夹渣等缺陷，力学性能好，便于铸造“双金属”铸件，铸造合金的种类不受限制。缺点：铸件内表面质量差，孔的尺寸不易控制。
主要适用于大批量生产灰铸铁及球墨铸铁管、汽缸套及滑动轴承等中空件，也可浇注刀具、齿轮等成形铸件。
16、在大批量生产时，铝活塞、照相机机身、机床机身、大直径铸铁管、汽轮机叶片和薄壁波导管最适宜采用哪一种铸造方法？
铝活塞、汽轮机叶片适宜采用反压铸造；照相机机身适宜采用压力铸造；机床机身适宜采用砂型铸造；大直径铸铁管、薄壁波导管适宜采用离心铸造 17、什么是铸件的最小壁厚？为何要规定铸件的最小壁厚？是否铸件壁厚越大越好？
铸件的最小壁厚指某种合金在一定的铸造工艺下能得到合格铸件的壁厚的最小值。如果铸件的壁厚小于规定的最小壁厚，铸件将可能出现浇不到等缺陷，而成为废品。铸件壁厚不是越大越好，而是根据使用要求选取，并需大于铸件的最小壁厚。
18、为什么要设计铸件的结构圆角？图7-52铸件的结构设计是否合理？如不合理，在不改变分型面和浇注位置的前提下加以修改。