材料制备技术考试

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1、第一章金属材料的冶炼和提取・要获得各种金属及其合金材料，必须首先将金属元素从其矿物中提取出来，然后对提取的粗金属产品进行精炼提纯及合金化处理，并浇注成锭，制备出所需成分、组织和规格的金属材料。火法冶金：・利用高温加热从矿石中提取金属或其化合物的方法称火法冶金。将矿石或原材料加热熔化为液态，经过与熔剂的冶金及物理化学反应再冷凝为固体的金属原材料制取过程。・火法冶金的基本过程：・利用火法冶金提取金属或其化合物时通常包括矿石准备、冶炼和精炼三个过程。・火法冶金的主要方法火法冶金的主要方法有提炼冶金、氯化冶金、喷射冶金和真空冶金等。

2、・钢铁材料的制备・一、生铁的冶炼・生铁是用铁矿石在高炉中经过一系列的物理化学反应过程冶炼出来的。从矿石中提取铁过程称为炼铁，进行炼铁的炉子叫高炉。从原料来说，除了铁矿石以外，还需要燃料和造渣用的熔剂。・二、钢的冶炼・生铁含较多碳和硫、磷等有害杂质元素而强度低、塑性差。需再经冶炼成钢后才能进行成型加工用于工程结构和制造机器零件。炼钢的目的就是去除生铁中多余的碳和大量杂质元素，使其化学成分达到钢的标准。・1.炼钢的基本过程・a.元素的氧化。向液体金属供氧，使多余的碳和杂质元素被氧化去除。・b.造渣脱磷和脱硫。加入石灰石造渣，去除

3、磷和硫这两种元素。・c.脱氧及合金化。常加入硅铁、铝或镁等易氧化元素来完成。・三.铸铁的熔制・高炉冶炼得到的铸造生铁是工程用铸铁材料的原材料，还需要通过重新熔炼进行合金化及变质处理使其成分、组织和性能满足要求。°炉前处理的目的是改变或改善铁水凝固后的组织。除普通灰口铸铁铁水出炉后直接进行浇注外，绝大多数铸铁材料的铁水要在炉前进行变质处理。主要的炉前处理方法和工艺有以下两种。■第三节.铝与铝合金的制备・铝矶土矿是炼铝的主要原料。从这些矿物中提取金属铝一般分为两个步骤：氧化铝的制备和氧化铝的电解。制备氧化铝的方法主要有湿碱法和干

4、碱法两种。铝合金的制备铝合金是根据不同材料的成分和性能要求，在堆埸中将纯铝重熔并通过合金化处理后获得的。根据成分和成形方法的不同可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。・变形铝合金是经过热态或冷态压力加工，制成板材、管材、棒材以及各种异型材使用。要求具有相当高的塑性。・铸造铝合金是将液体金属铝直接浇注在铸型内制成各种形状复杂的零件。要求具有良好的铸造性,即良好的流动性，小的收缩及高的抗热裂性等。・1・铝合金的熔炼特点(1)熔化时间长。铝的熔化潜热大，比热大，黑度小。与铁、铜相比较，熔化时消耗热量多。因而熔化速度慢，熔化时间长。(

5、2)易氧化。在熔体表面形成的氧化铝薄膜虽然有保护作用，但氧化膜一旦破坏，氧气进入融体，便很难除去。2铝合金的熔制工艺铝合轟以电解铝、中间合金及低熔点纯金属为原材料，在电阻炉或反射炉中进行重熔和合金化制备的。熔炼的关键是除气和除渣（熔体精炼），提高铝液的纯净度。此外，对于铝硅系合金，浇注前还要进行变质处理。精炼处理:精炼的目的是除气除渣。精炼方法很多,主要应用的有吹气精炼和氯盐精炼这两种方法。变质处理：对于铸造铝硅合金等，因成分接近共晶点，为细化有害的初生硅和共晶硅，需要在浇注前对铝液进行变质处理，如Na变质或Sr变质。第四节

6、镁与镁合金的制备一.金属镁的冶金和提取镁的生产方法分为两大类，即氯化镁熔盐电解法和热还原法。提取到的粗镁再经过溶剂精炼或升华精炼提纯。二.镁合金的制备工程上应用的大多是镁合金材料，需对镁进行重熔和合金化以制备镁合金铸件或锭坯。镁合金以铸造镁合金用量最大，且大多为以压铸方法生产。镁合金的配料是根据合金成分的要求，以镁锭、中间合金和纯金属等通过计算进行的。应注意元素的烧损和加料顺序。在熔炼镁合金时必须进行熔体保护。目前常用的方法有熔剂保护和气体保护。熔剂保护：使用碱金属和碱土金属的氯化物和氟化物，以及某些不活泼的氧化物。熔剂在熔

7、体表面形成一层连续完整的覆盖层，隔绝空气，防止氧化。此外，熔剂在精炼时对非金属夹杂物具有良好的润湿和吸附能力，可起到精炼净化作用。气体保护：对镁液具有保护作用的气体SO2、CO2、SF6和惰性气体等，常用的是SF6、CO2与空气的混合气体。气体保护可避免造成熔剂夹渣并改善生产环境，但不具有精炼作用，而且SF6是严重污染大气的气体。精炼：目的是除去镁熔液中的氧化镁等夹杂物，使熔体净化。主要使用的精炼剂是MgCl2o通过强烈搅拌使熔融MgCb进入金属液，密度低而上浮，吸附并携带悬浮于镁液中的氧化镁等非金属夹杂物，达到净化熔体的目

8、的。变质处理：目的是细化晶粒，提高性能。镁铝系合金常用碳变质或熔体过热变质法，而镁锌系及镁稀土系合金用错变质。目前，国内外对镁合金变质剂和变质方法的研究很多，不断出现新的成果。第二章铸造技术铸造是指将金属、合金或复合材料熔化成为液体（熔体），浇注于具有特定型腔的铸型中凝固成形的一种金属材料