注浆材料的工程基础

注浆材料的工程基础（通用5篇）

篇1：注浆材料的工程基础

膨润土注浆材料在注浆工程中的应用

2006-11-30 摘要: 以北京地铁 5 号线某区间隧道为例, 介绍了膨润土注浆材料的性能及其在工程中的注浆施工工艺。

关键词: 膨润土;注浆;地铁隧道 工程概况

北京地铁五号线 04 标段包括一个车站和一个区间工程, 即天坛东门站—磁器口站区间和磁器口车站, 总长度 1 175.19 m, 其中区间施工范围长 995.19m, 车站施工范围长 180 m。区间工程主要包括隧道及其所含的联络通道、迂回风道、泵房、人防防护段、施工横通道、竖井、与规划七号线的联络线节点等土建工程。天坛东门至磁器口区间隧道分左右两线, 采用矿山法施工, 工程防水采用复合式衬砌结构, 全外包防水模式, 不考虑引排二衬外的地下水, 防水层设在初支喷射

混凝土与二衬混凝土之间。根据模板台车的长度, 以每 9 m 长隧道为一段, 依次浇筑;同时,每段内设不少于 9 根的回填注浆管, 注浆管直径 25mm。

隧道结构完成后, 最初施工方采用传统的水泥浆回填, 但由于水泥浆含水量大、易收缩, 完成注浆后对混凝土裂缝和施工缝处的渗漏没有起到明显的改善作用, 不得不再次钻孔进行化学注浆, 因此大大增加了施工成本。在此情况下, 施工方最终选择用膨润土注浆粉(Bentogrout)进行注浆。2 膨润土注浆材料介绍

膨润土的主要成分为钠基蒙脱石, 它是一种由微观片状晶体结构组成的矿物;片状晶体通常小于 2μm 且呈胶状, 它们能够吸收水分子, 从而使得分子间距加大、膨润土颗粒膨胀;一旦膨润土颗粒吸水后,分子内电荷达到饱和即会阻止水分子通过, 这就保证了膨润土具有极低的透水性, 使之具有优良的防水屏障作

用。在国外, 数十年来膨润土防水材料被广泛应用于地下建筑防水工程。

钠基膨润土浆液作为一种堵漏用注浆材料, 在水合作用下, 一般可以膨胀到干燥时体积的 10？15 倍,防水功能能够得到保证;其使用成本也低于聚氨酯等其它化学注浆材料;注浆时不需要对结构进行过多开凿, 对已完工建筑的堵漏操作相对简单;一旦注浆完成, 膨润土浆液将凝结在一起, 并会保持一定的柔韧性。膨润土浆液具有如下特点: 1)膨润土浆液注浆后会保持柔性, 不会由于地质沉降和振动引起混凝土开裂而出现裂缝, 同时它还不受冻融循环的影响。

2)膨润土浆液注浆后可以形成一层稠密的薄膜,具有良好的胶凝强度和粘着性, 使得浆液稳定地附着在结构的表面, 适用于石砌或混凝土结构裂缝以及内墙湿迹部位的渗漏水封堵。

3)膨润土注浆可以通过遇水逐渐膨胀的特性, 进行自我修补、封堵混凝土日后可能产生的裂缝。

4)膨润土浆液不会产生热量, 不会被微生物腐蚀, 用于填充大而空的区域。

5)膨润土浆液主要是由惰性的天然材料组成, 因此它的使用寿命可与建筑结构本身等同。膨润土注浆材料施工工艺 1)加水搅拌

将每袋 22.6 kg 的膨润土注浆粉(Bentogrout)加入 53 L 清水中, 搅拌 3？5 min, 直至浆液中没有粉块且浆液均匀为止。搅拌时, 可以直接用木棒在桶中搅拌, 也可以使用专业的设备进行搅拌, 搅拌均匀后方可开始注浆。2)安装注浆嘴及送浆软管

送浆软管应选择适当的长度, 太短会造成施工速度过慢, 而太长则会损失过多注浆压力。注浆嘴可以根据现场注浆管内径的尺寸, 自行焊接制作。准备完毕后, 将送浆软管两头分别连接注浆泵与注浆嘴, 注浆嘴要尽量深入地插入注浆管中, 并务必使两头连接牢固。3)注浆施工

将注浆嘴插入注浆管内并固定牢固后, 以 0.6？0.8 MPa 的压力泵送浆液至注浆管内, 直至浆液从邻近的注浆管中流出(或注浆压力保持 0.8 MPa 而不回落时)停止注浆。膨润土浆液注浆不要求过高的注浆压力, 注浆泵的工作压力在 0.6？0.8 MPa 即可满足注浆要求, 但要注意注浆泵需满足泵送较为粘稠浆液的要求。在立面注浆时, 应按照由低到高的顺序对注浆管进行注浆。每根注浆管完成注浆后, 应慢慢将注浆嘴拔出, 并使用塞子将注浆管堵严, 防止浆液外漏。接着将注浆嘴移至下一根注浆管, 重复以上的步骤。注浆中断超过 45 min 时, 需要及时用清水清洗注浆泵,以防止浆液凝固影响下次注浆质量。

一定范围内的注浆管全部注浆完成后, 移动注浆泵等施工设备至下一区域中, 并重复以上三个步骤继续注浆。4 结语

膨润土浆液注浆施工完成后, 隧道混凝土结构施工缝及裂缝处的湿迹逐日缩小, 最终使混凝土表面完全干燥。膨润土浆液注浆把回填注浆与堵漏注浆合二为一, 简化了施工步骤, 缩短了施工时间, 降低了施工费用, 是继膨润土防水毯之后膨润土防水材料在地下防水工程中的又一次技术革新。

篇2：注浆材料的工程基础

一、信立华固，用心服务。

二、掇菁撷华，本固邦宁。

三、华固保，基础好。

四、品牌华固，泰山基础。

五、华固基础，基业永固。

六、驰名中华，稳固天下。

七、华固基础，保卫中国。

八、华固基础，筑您平安。

九、风雨如磐，唯我华固。

十、选择华固，义无反顾。

十一、用心华固，构筑蓝图。

十二、城市的捍卫者华固基础，基固事成。

十三、华筑天下，固基安达。

十四、华固施工;永保畅通

十五、华筑基业，鼎固百年。

十六、华固注浆，固若金汤。

十七、基础固实，华固真实。

十八、华固基础，根深蒂固。

十九、华固基础，稳固为本。

二十、华固基础，天下无忧。

二十一、华于基，固于础。

二十二、立中华，固天下。

二十三、选择华固，永享坚固。

二十四、华固基础，才能坚固。

二十五、固基天下，品质安达。

二十六、专于建筑，精于基础。

二十七、万丈高楼，基础华固。

二十八、固根基，筑未来。

二十九、品质华固，百年基础。

三十、华筑基业，固若金汤。

三十一、基础牢，顶层固。

三十二、华而属实，固而弥坚。

三十三、诚信华固，精品基础。

三十四、华夏基建，稳如泰山。

三十五、筑福中华，固基未来。

三十六、质传中华，固名天下华固施工，马到成功。

三十七、品凝若鼎，华固基础。

三十八、华筑基础，固本为根。

三十九、质立中华，安全永固。

四十、稳基础，选华固。

四十一、华固施工，工程永固。

四十二、良心工程，华固筑成。

四十三、华固基础，华夏永固。

四十四、中华固础，华固基础。

四十五、华固基础，品质构筑。

四十六、华美万家，固筑天下。

四十七、基础注浆，华固领航。

四十八、选择华固，基础永固。

四十九、华以信立，固以专基。

五十、稳天地之撼荣华富贵，基业永固。

五十一、华固基础，栋梁支柱。

篇3：浅谈基础加固工程注浆加固法

注浆加固法 (grouting) 是利用液压、气压或电化学原理, 通过注浆管把浆液均匀地注入地层中, 浆液以填充、渗透和挤密的等方式, 赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置, 经人工控制一定时间后, 浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体, 形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的“结石体”。能显著改善土的物理学性能及水理性能的一种加固方法。

注浆法 (亦称灌浆法) 是由法国工程师1802年首创。随着水泥的发明, 水泥注浆法广泛地应用于建筑工程中。1886年出现了化学灌浆法, 从此以后, 灌浆材料及灌浆技术逐渐得到改进和发展, 应用范围也逐渐扩大。现在, 注浆法已广泛应用于房屋地基加固与纠偏、铁道公路路基加固、矿井堵漏、坝基防渗、隧道开挖等工程中。

2 浆液材料

注浆加固中所用的浆液是由主剂 (原材料) 、溶剂 (水或其他溶剂) 及各种外加剂混和而成, 通常所指的灌浆材料是指浆液中所用的主剂。灌浆材料常分为粒状浆材和化学浆材, 而按材料的不同特点又可分为不稳定浆材、稳定浆材、无机化学浆材及有机化学浆材四类。

3 注浆加固机理

3.1 注浆法的加固机理

3.1.1 水泥水化反应

注浆材料的选取以无毒、无污染、施工简便、取材方便、价格低廉的原则结合工程特点。本工程选取以水泥浆液、水泥+水玻璃双液为材料。

水泥的主要成分为硅酸三钙3Ca O.Si O2、硅酸二钙2Ca O.Si O2、铝酸三钙3Ca O.AL2O3和铁铝酸四钙4Ca O.AL2O3.Fe2O3, 而前两种占水泥总量的70%~80%, 水泥配置浆液时, 不断的水解和水化成氢氧化钙Ca (OH) 2和其他水化物, 其水化方程式为:

上述两个反应均生成硅酸三钙水化物, 不溶于水, 即形成水硬性材料。

3.1.2 水玻璃与水泥的反应

水泥与水玻璃反应连续发生, 胶质体的强度不断提高, 其早期的强度是水玻璃和水泥水解产生活性氢氧化钙以及硅酸盐水化物。后期强度主要是碳酸化反应生成不溶于水的碳酸钙, 生成速率缓慢, 是后期强度持续增长的主要原因。其反应方程式如下:

3.2 注浆法加固和改良土体主要有以下三种作用

3.2.1 化学胶结作用

不论是料状浆材或化学浆材, 都具有能产生胶结力的化学反应, 把岩石或土粒粘在一起, 从而使岩土的整体结构得到加强。

3.2.2 惰性充填作用

填充在岩石裂隙及土体孔隙中的浆液凝固后, 因具有不同程度的刚性和强度而能改变岩层及土体对外力的反应机制。使岩土的变形受到约束。

3.2.3 离子交换作用

浆液在化学反应过程中, 某些化学剂能与岩石中的元素进行离子交换, 从而形成物理力学性质更好的物质。

4 注浆加固设计

注浆加固设计内容主要包括以下几个方面:

⑴注浆标准指设计者要求地基注浆后应达到的质量指标, 随着加固目的和要求的不同而变化。例如对于湿陷性黄土首先要求消除其湿陷性;而对于杂填土或软土则要求提高地基承载力和降低压缩性;

⑵材料包括浆材种类和浆液配方设计;

⑶加固范围包括加固深度、长度和宽度;

⑷浆液有效加固半径指浆液在设计压力下所能达到的灌注孔中心至有效加固体边缘的平均距离;

⑸根据浆液有效加固半径和灌浆体设计厚度, 确定合理的间距、排距和排数;

⑹注浆压力规定不同深度的允许最大灌浆压力, 既要尽可能扩大有效加固半径, 又要以不破坏地基或上部结构为原则。

5 注浆质量检验

注浆效果评估可通过静力或动力角探试验确定加固土密实度及强度的变化, 钻孔取样测定加固土的抗压强度, 量测加固体外形尺寸, 静载荷试验或浸水载荷试验确定加固土体承载力及湿陷性消除效果等。必要时还可通过钻孔弹性波试验测定加固土体弹性模量和剪切模量, 或用电探法与放射性同位素法测定浆液注入范围等。

6 基础灌浆加固

当基础由于机械损伤、不均匀沉降或冻胀等原因引起开裂或损坏时, 可采用灌浆 (亦称注浆) 法加固基础施工时可在基础中钻孔, 注浆管的倾角一般不超过60, 孔径应比注浆管的直径大2~3mm, 在孔内放置直径25mm的注浆管, 孔距可取0.5~1.0m。对单独基础每边打孔不应少于2个, 浆液可由水泥浆或氧树脂等制成, 注浆压力可取0.2~0.6MPa, 当15分钟内水泥浆未被吸收则应停止注浆, 注浆的有效直径约为0.6~1.2m。对条形基础施工应沿基础纵向分段进行, 每段长度可取2.0~2.5m。对有局部开裂的砖基础, 当然也可采用钢筋混凝土梁跨越加固。

7 加大基础底面

当既有建筑的基础产生裂缝或基底面积不足时, 可用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础。当原条形基础承受中心荷载时, 可采用双面加宽;对单独柱基础加固可沿基础底面四边扩大加固。当原基础承受偏心荷载时, 式受相邻建筑基础条件限制、或为不影响室内正常使用时, 可用单面加宽基础。当采用混凝土套式钢筋混凝土套时, 应注意以下几点施工要求:

⑴为使新旧基础牢固联结, 在灌注混凝土前应将原基础凿毛并刷洗干净, 再涂一层高标号水泥砂浆, 沿基础高度每隔一定距离应设置锚固钢筋;也可在墙脚式圈梁钻孔穿钢筋, 再用SW2100植筋胶填满, 穿孔钢筋须与加固筋焊牢。

⑵对加套的混凝土或钢筋混凝土的加宽部分, 其地上应铺设的垫料及其厚度, 应与原基础垫层的材料及厚度相同, 使加套后的基础与原基础的基底标高和应力扩散条件相同和变形协调。

⑶对条形基础应按1.5~2.0m划分成许多单独区段, 分别进行分批、分段、间隔施工, 决不能在基础全长挖成连续的坑槽和使全长土地基暴露过久, 以免导致地基土浸泡软化, 使基础随之产生很大的不均匀沉降。

8 基础加深

如经验算原地基承载力和变形不能满足规范要求时, 除了可采用将基底加宽外, 尚可将基础落深在较好的新持力层上的托换加固方法。这种托换加固方法国外称为墩式托换 (Pier Underpinning) , 亦有称坑式托盘 (Pier Underpinning) 。墩式托换基础施工步骤墩式托换适用于土层易于开挖;开挖深度范围内无地下水, 或虽地下水但采取降低地下水位措施较为方便者, 因为它难以解决在地下水位以下开挖后会产生土的流失问题, 所以一般坑深和托换深度一般都不大;既有建筑物的基础最好是条形基础, 亦即该基础可在纵向对荷载进行调整起梁的作用。

墩式托换的优点是费用低、施工简便, 由于托换工作大部分是在建筑物的外部进行, 所以在施工期间仍可使用建筑物。缺点是工期较长;由于建筑物的荷重被置换到新的地基土上, 对被托换建筑物而言, 将会产生一定附加新的沉降, 这是类似于其他托换方法而不能完全避免。

9 锚杆静压桩

锚杆静压桩是锚杆和静力压桩两项技术巧妙结合而形成的一种桩基施工新工艺, 是一项地基加固处理新技术, 加固机理类同于打入桩及大型压入桩, 受力直接和清晰。但施工工艺既不同于打入桩, 也不同于大型压入桩, 在对施工条件要求及“文明清洁施工”方面明显优越于打入桩及大型压入桩。其工艺是对需进行地基基础加固的既有建筑物基础上按设计开凿压桩也和锚杆孔, 用粘结剂埋好锚杆, 然后安装压桩架与建筑物基础连为一体, 并利用既有建筑物自重作反力, 用千斤顶将预制桩段压入土中, 桩段间用硫磺胶泥或焊接连接。当压入深度达到设计要求后, 将桩与基础微膨胀混凝土浇注在一起, 桩即可受力, 从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。既有建筑物地基基础加固采用锚杆静压桩工法, 主要可用于托换加固和纠偏加固工程中。工程实践表明, 加固工程中使用该工法与其他工法相比, 具有以下明显优点: (1) 保证工程质量; (2) 做到文明清洁施工; (3) 施工条件要求低; (4) 对既有倾斜的目的特别在完成难度很大的工程中, 显示出了无比的优越性。

1 0 结语

篇4：材料工程基础答案,考试必备

1.材料科学与材料工程研究的对象有何异同？

材料科学侧重于发现和揭示组成与结构、性能、使用效能，合成与加工等四要素之间的关系，提出新概念、新理论。而材料工程指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题，侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想并使之投入使用，两者相辅相成。2.材料的制备技术或方法主要有哪些？

金属：铸造（砂型铸造、特种铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、连续铸造、消失模铸造），塑性加工（锻造、板料冲压、轧制和挤压、拉拔），热处理，焊接（熔化焊、压力焊、钎焊）

橡胶：塑炼、混炼、压延、压出、硫化五部分

高分子：挤制成型、干压成型、热压铸成型、注浆成型、轧膜成型、等静压成型、热压成型和流延成型 3.如何区分传统材料与先进材料？

传统材料指已经成熟且已经在工业批量生产的材料，如水泥、钢铁，这些材料量大，产值高，涉及面广，是很多支柱产业的基础，先进材料是正在发展，具有优异性能和应用前景的一类材料。二者没有明显界限，传统材料采用新技术，提高技术含量、性能，大幅度增加附加值成为先进材料；先进材料长期生产应用后成为传统材料，传统材料是发展先进材料和高技术基础，先进材料推动传统材料进一步发展。4.纳米材料与纳米技术的异同？它们对科技发展的作用？ 纳米材料指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。纳米技术：能操作细小到1-100nm物件的一类新发展的高技术。作用：对于高端的技术，如在超导的应用方面，集成电路的发展方面纳米技术有重要作用。5.简述芯片的主要制备工艺步骤？

步骤如下：

1、氧化；

2、光刻；

3、浸蚀；

4、扩散；

5、离子注入；

6、互连；

7、封装；

8、装配。

6.简述熔体法生长单晶的特点以及主要方法？

答：特点：液相是均匀的单相熔体，熔点以下不发生相变。方法：提拉法，坩埚下降法，水平区熔法，浮区法，尖端形核法。7.为什么纤维通常具备高强度、高模量且韧性好的特点？ 当纤维材料制成时，拉伸强度变大是因为物体愈小，表面和内部包含一个能导致其脆性断裂的危险裂纹的可能性越小。对高聚物材料，在成纤过程中高分子链沿纤维轴向高度取向，而强度大大减少。

8.简述纤维的主要制备方法？

抽丝：使高聚物熔体或是高聚物溶液通过一个多孔的喷丝头并使之冷却或通过凝固浴凝固形成细丝。牵挂：将丝轴向拉伸形成纤维。

定型：使合成纤维在某一温度下作极短时间的处理，使纤维具有良好的柔软性和弹性。9.什么是复合材料？如何设计和制备复合材料？

复合材料：两种或两种以上在物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体。

如何设计制备：根据组分的性能、形状、分布与取向、组成对比等比复合材料的性能影响规律，设计所需性能充分考虑任意程度及后续加工的可能性，在此基础上进行制备与加工工艺的选择设计。10.简述复合材料的强韧化机理？

主要有三种：

1、弥散增强复合材料：基体-受外来载荷的主要相；颗粒-体位错成分子链运动，阻碍裂纹的扩展。

2、颗粒增强复合材料：基体和颗粒共同承受外来载荷；颗粒-限制颗粒邻近基体运动，阻碍裂纹扩展。

3、纤维增强复合材料：基体-传递载荷到增强、保护纤维，组织裂纹扩展，纤维-承受由基体传递来的有效载荷。

材料的液态成形技术

1、影响液态金属充型能力的因素有哪些？如何提高充型能力？

A、金属的流动性、铸型的性质、浇注条件、铸件结构 B、正确选择合金的成分和采用合理的熔炼工艺

调整铸型的性质

改善浇注条件

合理设计铸件结构

2、铸件的凝固方式有哪些？其主要的影响因素？

A、依据凝固区的宽窄分为逐层凝固、糊状凝固、中间凝固。

B、合金的凝固温度范围铸件凝固期间固液相界面前沿的温度梯度

3、什么是缩松和缩孔？其形成的基本条件和原因是什么？

A、液态金属在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现大而集中的孔洞，称为缩孔；细小而分散的孔洞则称为缩松。

B、缩孔：

形成的基本条件是金属在恒温或很窄的温度范围内

结晶，铸件由表及里逐层凝固。产生的基本原因是金属的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，且得不到补偿。缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域。

缩松：

形成的基本原因是金属的液态收缩和凝固收缩大于

固态收缩。

形成的基本条件是金属的结晶温度范围较宽，呈糊状凝固。

4、常见的特种铸造方法有哪些？各有何特点？

A、金属型铸造：

1、可重复使用，生产效率高，劳动条件好；

2、铸件精度高，表面粗糙度较低；

3、金属散热性能好，晶粒细化，力学性能好；

4、不透气且无退让性，易造成浇不足或开裂。

5、适于生产大批量有色金属铸件。B、熔模铸造/失蜡铸造：

1、铸件尺寸精度高，表面光洁；

2、可铸造形状复杂零件；

3、工艺过程复杂，生产周期长，成本高；

4、适于铸造小尺寸的各类合金铸件，特别是少切削或无切削精密铸件。

C、压力铸造（卧式压铸、立式压铸、热室压铸）

1、浇注时间短，易于机械化、自动化作业；

2、铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好；

3、铸件尺寸精度高，表面光洁；

4、凝固速度快，排气困难，易形成缩松和缩孔；

5、模具成本高，铸件尺寸受限； D、低压铸造

1、充型压力和速度易于控制，气孔、夹渣较少，组织致密，力学性能好；

2、无需冒口设置，金属利用率高；

3、适应性强，金属型、砂型和熔模型均可使用；

4、铸件尺寸精度高，表面光洁；

5、适用于质量要求高的铝、镁等有色金属铸件。

6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。E、离心铸造

1、离心力改善金属的流动性，提高了充型能力，改

善了补缩条件，缩孔等缺陷减少；

2、简化了中空圆柱形铸件的生产过程；

3、成分偏析严重，尺寸难以控制；

4、内表面质量较差、内孔不准确、加工余量较大；

5、特别适于横截面呈圆柱的铸件生产，如套、环、管、筒、辊和叶轮等，多用于黑色金属及铜合金

F、消失模铸造

1、不分型，不起模，工艺简化，精度提高；

2、能制造形状复杂的铸件和工艺品；

3、冒口可自由设置，不易产生缩孔、缩松等；

4、易产生有害气体，铸件易增碳，表面质量降低；

5、适于生产起模困难，形状复杂的铸件，例如汽车发动机进排气歧管、缸体等。

5、试述铸件产生变形、开裂的原因及其防止措施。

变形：当铸件中存在应力时，会使其处于不稳定状态，如铸造应力超过合金的屈服强度时，则会产生塑性变形，使铸件发生弯曲或扭曲。

裂纹：当铸造应力进一步增大、超过合金的塑性变形极限（抗拉强度）时，铸件便会开裂。

防止铸件变形、开裂的措施：合理选择合金成分，合理设计铸件结构，调整铸型的性质，改善浇注条件人工方法

6、陶瓷的液态成形方法有哪些？各有何特点？

粉浆浇注:设备简单，不需压力机，石膏模具费用低。但生产周期长，生产率低，且尺寸控制只有中等水平。所以粉浆浇注技术只是粉末成形技术的一种扩充，并不能取代普通的压制成形技术

流延成形：：一种陶瓷基片的专用成型方法，特别适合成型0.2MM--3MM厚度的片状陶瓷制品，生产此类产品具有速度快、自动化程度高、效率高、组织结构均匀、产品质量好等诸多优势。

压模成形：将粉状、片状或颗粒状原料，放在一定温度的模具中闭模加压，使之熔化，充满整个型腔而成形硬化。

注射成形： 主要用于热塑性塑料。周期短，生产率高。能生产形状复杂、薄壁、嵌有金属或非金属的塑料制品。

7、聚合物的液态成形方法有哪些？各有何特点？

压模成形：将粉状、片状或颗粒状原料，放在一定温度的模具中闭模加压，使之熔化，充满整个型腔而成形硬化。缺点：周期长，效率低，模具成本高。

传递模成形：优点：(1)原料在转移过程中接收到相当一部分能量，从而可缩短成形时间；(2)能确保制品中的金属嵌件位置正确。

注射成形： 主要用于热塑性塑料。周期短，生产率高。能生产形状复杂、薄壁、嵌有金属或非金属的塑料制品。

吹塑成形:又称为中空注模，熔融态的塑料坯通过挤出机或注射机挤出后，置于模具内，用压缩空气将此坯料吹胀，使其紧贴模内壁成型而获得中空制品。

材料的固态成形技术

1、金属为什么容易塑性变形？生产塑性变形的本质？

答：金属零件在外力作用下产生不可恢复的永久变形为金属塑性变形。原因：①单晶体：原子的滑移错位。②多晶体（实际使用的金属大多是多晶体）：晶内变形和晶间变形。本质：多晶体的塑性变形是晶内变形和晶间变形的总和。金属塑性变形的实质是晶体内部产生位错滑移的结果。

2、金属常见的塑性成形方法有哪些？

锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔

3、金属的冷变形和热变形是如何区分的？各有何特征？

冷变形：塑性变形温度低于该金属的再结晶温度

特征：晶粒沿变形最大的方向伸长，产生纤维组织；晶粒间产生碎晶。金属产生加工硬化现象。热变形：塑性变形温度高于该金属的再结晶温度 特征：经过再结晶组织均匀化，塑性好，消除内部缺陷，形成流线组织。

4、什么是金属的可煅性？其影响因素有哪些？

A、金属的可锻性是表示金属在热状态下经受压力加工时塑性变形的难易程度。

B、(1)金属的成分：纯金属好于合金，低碳钢优于高碳钢，低碳低合金钢优于高碳高合金钢；有害杂质元素一般使可锻性变坏(2)金属的组织：单相组织好于多相组织；铸态下的柱状组织、粗晶粒组织、晶界上存在偏析、或有共晶组织都会使可锻性变差(3)加工条件 1)变形温度：一般随变形温度的升高，可提高金属的可锻性；当温度接近熔点时，会引起过烧，使可锻性急剧降低2)变形速度：一方面随着变形速度的增加，回复与再结晶过程来不及进行，不能及时消除加工硬化现象，故使塑性降低，变形抗力增大，可锻性变坏。另一方面随着变形速度的增高，产生热效应，使金属的塑性升高，变形力降低，又有利于改善可锻性。3)应力状态：拉应力成分数量愈多，要求材料塑性愈好；压应力成分数量愈多，可降低对材料塑性的要求。

5、挤压成形方法的分类、工艺特点以及主要的工艺参数？

A、正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压

B、1、挤压时金属坯料在三向受压状态变形，因此可提高金属坯料的塑性变形能力；

2、生产灵活性大，可挤各种形状复杂、深孔、薄壁、异型断面的零件；

3、零件精度高、表面粗糙度低；

4、挤压件内部的纤维组织提高了力学性能；

5、制品在断面上和长度上组织性能不够均一；

6、工具消耗较大。

C、挤压温度、挤压速度、变形程度

6、聚合物的塑性成形方法有哪些？各有何特点？

答：热固性聚合物：压模、浇注、注射；热塑性聚合物：挤压、真空成形、吹塑成形。

7、陶瓷的塑性成形方法有哪些？与金属和聚合物比的特点？

答：挤制成形，轧膜成形。陶瓷硬而脆，不适合塑性成，而金属和聚合物可以。

材料的粉末成形技术

1、粉末冶金工艺有何特点？其主要的工艺过程包括？

A、1、粉末冶金能够制备普通熔铸法无法生产的具有特殊性能的材料

2、采用粉末冶金制备的材料，其性能较熔铸产品优越

3、粉末冶金制品表面光洁度高，尺寸精确，是一种少切削、无切削的新工艺，可节约大量的人力和物力。

4、不足之处：粉末本身的成本较高，制品的大小和形状受到一定的限制；零件的力学性能较锻件或铸件要低。

B、粉末的制备、粉末的成形、烧结、烧结后的处理

2、粉体物理制备方法主要有哪些？

雾化法：双流雾化法、离心雾化法、真空雾化法、机械作用力雾化法、特殊雾化法：多级雾化、固体雾化

物理蒸发冷凝/物理气相沉积(PVD)法

3、雾化制粉的方法有哪些？

雾化法：双流雾化法、离心雾化法、真空雾化法、机械作用力雾化法、特殊雾化法：多级雾化、固体雾化

4、粉末的化学制备方法有哪些？

液相沉淀法、化学气相沉积法（CVD）、还原反应法、电化学法

5、粉末的成形工艺性能取决于粉末的哪些特性？

松装密度、流动性、压制性

6、粉末的成形方法主要有哪些？如何获得结构均匀致密的成形坯体？

A、压力成形：模压成形、等静压成形

增塑成形：挤压成形、注射成形

料浆成形：注浆成形、热压铸成、形流延成形

B、措施：适当加压。

7、粉体为什么能烧结？烧结的推动力是什么？

A、通常是在高温作用下粉末成形体（坯体）表面积减小、气孔率降低、颗粒间接触面积增大、致密度和强度提高的致密化过程。

B、粉体的表面能降低和系统自由能降低

8、烧结方法主要有哪些？如何促进致密化烧结？

A、常压烧结、热压/热等静压烧结、活化烧结、真空烧结、反应烧结，方法：固、液、气相烧结。

B、促进措施：①提高烧结温度越高；延长保温时间，但长时保温易出现晶粒长大现象。③采用更小颗粒的粉末；④对粉末进行改性，提高其活化能等。

9、陶瓷烧结与金属的烧结有何异同？

① 原理不同；②压制区别：金属粉末压制得到的坏块的密度普遍比无机密度大；③陶瓷只能液相烧结，烧结时粘接剂挥发，留下孔洞，一般采用加压烧结；金属可以固相，液相或固液烧结。④烧结气氛：金属需要真空或氢气气氛，陶瓷不需要⑤金属烧结后需要抛光，陶瓷烧结后需要施釉。

材料的连接工艺

1、简述金属的可焊性及其影响因素。

A、指金属材料在一定的工艺条件下形成具有一定使用性能的焊接接头的能力。

B、1、母材和焊接材料

2、焊接工艺

3、焊接接头的结构

4、服役条件

2、简述焊接接头的组织和性能。

1——焊缝区（熔化区）

2——熔合区（半熔化区）

3——热影响区

4——母材

3、焊接缺陷主要有哪些？其形成的原因？

答：①焊瘤。焊条熔化太快；电弧过长；电流过大；焊速过慢；运条不当②夹渣。施焊中焊条未搅拌熔池，焊件不洁，电流过小，分层焊时，各层渣未除去③裂纹。焊件中含氮硫磷高，焊接结构设计不合理；焊接程序不当；焊缝冷却太快，应力过在；存在咬边气泡夹渣；未焊透④气孔。焊件不洁，焊条潮湿电弧过长；电流过大；焊速过快，焊件含碳高⑤咬边。电流过大，焊接角度不对，运条不当，电弧过长⑥未焊透。装配间隙过大，坡口开的太小，钝边太大，电流过大，焊速过快，焊条为对准焊缝；焊件不洁。

4、简述钎焊的工艺特点及常用的钎焊材料

A、⑴钎焊加热温度较低，接头光滑平整，组织和机械性能变化小，变形小，工件尺寸精确。⑵可焊异种金属，也可焊异种材料，且对工件厚度差无严格限制。

⑶有些钎焊方法可同时焊多焊件、多接头，生产率很高。⑷钎焊设备简单，生产投资费用少。

⑸接头强度低，耐热性差，且焊前清整要求严格，钎料价格较贵。

B、软钎焊（锡、铅基钎料）、硬钎焊（铜、银基钎料）

材料的表面处理工艺

1、热喷涂的方法主要有哪些？各有何特点？

火焰喷涂：：①一般金属、非金属基体均可喷涂，对基体的形状和尺寸通常也不受限制，但小孔目前尚不能喷涂；②涂层材料广泛，金属、合金、陶瓷、复合材料均可为涂层材料，可使表面具有各种性能，如耐腐蚀、耐磨；耐高温、隔热等：③涂层的多孔性组织有储油润滑和减摩性能，含有硬质相的喷涂层宏观硬度可达450HB，喷焊层可达65HRC；④火焰喷涂对基体影响小，基体表面受热温度为200～250℃，整体温度约70℃～80℃，故基体变形小，材料组织不发生变化。

电弧喷涂：长效防腐复合涂层对钢铁基体的防腐原理是物理屏蔽和阴极保护联合作用，封闭涂层的主要作用是物理隔离各种腐蚀介质对金属喷涂层和钢铁基体的侵蚀，电弧喷涂金属涂层对钢铁基体提供牺牲自己保护钢铁的阴极保护作用。喷锌或铝后封闭处理所形成的复合涂层，其耐蚀性比喷锌或铝涂层和封闭涂层两者单独耐蚀寿命值之和要高出50~130%。这种效应被称为最佳协同效应

等离子喷涂：：①超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。②喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。③由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。

2、简述电镀和化学镀的异同。

1）化学镀与电镀从原理上的区别就是电镀需要外加的电流和阳极，而化学镀是依靠在金属表面所发生的自催化反应。

2）化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀，但化学镀过以对任何形状工件施镀。

3）高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀层。

4）电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得我，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。

5）化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。

6）化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。

7）化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩。

3、简述对金属表面进行渗碳或渗氮的作用。

提高表面的硬度、耐磨性及疲劳强度，心部仍保持良好的韧性及塑性。

4、三束表面改性技术的定义，特点和局限性

A、将具有高能量密度的能源(一般大于103W/cm2)，施加到材料表面，使之发生物理、化学变化，获得特殊表面性能。高能量密度能源通常指离子束、激光束、电子束。

B、① 激光束能量密度大，极高的加热和冷却速度，可在材料表面制得微晶、非晶及一些奇特的、热平衡相图上不存在的亚稳合金（非平衡相），赋予材料表面以特殊性能。

② 利用离子束注入技术，可把异类原子直接引入表面层进行表面合金化，引入原子种类和数量不受任何常规合金化热力学条件的限制。

③ 三束表面处理，由于加热速度极快，基材的整体温度在加热过程中可以不受影响。

C、局限性：处理效果与材料表面的反射率、密度和导热系数等密切相关，对表面反射率高的材料，激光能量不能充分被吸收 ；激光本身是转换效率低的能源；设备费用较贵，成本高；处理效率低，不适宜大面积处理等等。

材料的热处理工艺

1、金属材料的主要强化方式有哪些？

固溶强化、细晶强化、加工硬化、时效强化、第二相强化、复合强化

2、对钢进行退火的方法有哪些？

完全退火、不完全退火(球化退火)、扩散退火、再结晶退火去、应力退火

3、什么是钢的淬硬性和淬透性？

淬硬性：表示钢能够淬硬的程度，用钢在正常淬火条件下能达到的最高硬度表示。淬硬性主要取决于碳含量。

淬透性：指钢在淬火时获得马氏体层深度的能力。淬透层的深度是从表面至半马氏体层（50%马氏体+50%屈氏体）的深度。钢的淬透性取决于其化学成分和临界冷却速度Vk。

篇5：材料工程基础思考题

1.为什么说柔顺性是高分子独有的性质？

答：因为柔顺性是高分子链通过内旋转作用改变其构象的性能，分子内旋转是导致分子链柔顺性的根本原因，因此只有在高分子内部，具有一定的内旋转自由度，出现分子链的内部旋转，才会表现出柔顺性。

2.高分子的分子量相对于小分子和无机物有何特点，主要的表示和描述方法有哪些？

高聚物分子量有两个特点：一是分子量大，二是分子量的多散性。

首先，从相对分子质量来看——小分子和无机化合物的相对分子质量只有几十到几百；

高聚物的相对分子质量相对高得多

其次，高聚物的晶态结构比小分子物质的晶态有序程度差得多，高聚物的非晶态结构比小分子物质液态的有序程度高。

综上，高分子的分子量可以用聚合物的多分散性、平均分子量、多分散系数来表示。

3.高分子的聚集体包括哪些内容，为什么聚合物不易形成100%的结晶以及宏观单晶？另外试述高分子的聚集体有哪些特点，以及成型加工条件、性能的关系？

4.如何理解高分子材料拉伸的应力-应变的时温等效性和蠕变特性？

时温等效原理;时间温度等效原理;时间温度对应原理;time temperature correspondence分子式：CAS号：性质：又称时间温度对应原理。观察高分子材料的某种力学响应（如力学松弛），既可在较低温度下通过足够长的观察时间来实现，也可在较高温度下短时间内观察来实现，简单地说，升高温度与延长观察时间具有相同的效果。

高分子材料蠕变指的是高分子材料在外界恒定应力作用下，由于材料内部分子的位移产生的应变（即外观形变）随着时间而变大。当应力去掉后，由于高分子材料有弹性记忆回复能力，形变可以部分回复。

5.高分子材料组成和结构的基本特征、高分子链的组成和结构、高分子链的聚集态结构。① 高分子材料组成和结构的基本特征是：

1、平均分子量大和存在分子量分布

2、具有多种形态

3、组成与结构的多层次性

② 高分子链的组成和结构主要指组成高分子链的结构单元的化学组成、键接方式、空间构型和高分子链的形态等。A、高分子链中的原子类型

根据主链上原子类型，高分子链可分为：碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子、梯形和螺旋形高分子。

B、结构单元的键接方式 共有三种可能的键接方式：头头接、尾尾接、头尾接。其造成的原子排列方式为：无规共聚、交替共聚、嵌段共聚和接枝共聚。Ｃ空间立体构型

全同立构；间同立构；无规立构。Ｄ支化和交联结构

线形，支化和交联高分子共同构成高分子链的主要形状。

③聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、部分晶态和液晶态结构。

6.热塑性塑料和热固性塑料的在物理、化学以及加工特性上的区别？

7.塑料和橡胶的加工温度和使用温度是由什么决定的，一般是在那个温度范围？

8.界定塑料和橡胶是通过他们的分子单元种类和分子量吗？

不是，塑料与橡胶最本质的区别在于塑料发生形变是塑性变形，而橡胶是弹性变形。二者都是高分子材料，塑料是以合成或天然高聚物为基本成分，橡胶是多组分组成的。塑料是加工后在常温下保持形状不变，高温下有可塑性的一类高分子材料；而橡胶是是一类在宽阔温度范围内表现良好高弹性的高分子材料 9.塑料成型加工的方法主要那几种以及各自特点？

主要有挤出成型、注射成型、压制成型、传递成型、压延成型 ① 挤出成型特点：

1、连续成型生产效率高，成本低

2、模具机构较简单，制造维修方便

3、塑料内部结构均衡紧密

4、使用大多数热塑性塑料。② 注塑成型特点：

1、成型期短，生产效率高

2、可以成型形状复杂，尺寸要求高及带嵌件的塑料制品。

3、注射和脱模可实现自动化作业。

4、适应性广

③吹塑成型特点：用于热塑性塑料成型，生产效率高，产品抗拉强度好 10.为何氟塑料具有优良的化学稳定性以及良好的抗沾污性？

化学稳定性：有机氟高分子的主链上带有大量的氟原子；氟原子吸引电子和束缚电子云的能力最强；而且氟原子的原子半径小、电子云密度大、电子云流动性小，难极化，与碳原子形成的C-F键的键能比C-H键大；c-f键稳定，不易被破坏，有机氟高分子特有的“a-氟代效应”，使与c-f相邻的化学键均得到加强；使得氟塑料具有很高的化学稳定性

良好的抗沾污性：c-f键有难极化的特点，这使有机氟高分子材料的表面能最低；表面能低使氟材料表面有很好的抗沾污性。

11.与金属和无机材料相比，合成高分子材料有什么优缺点？

高分子合成材料种类很多，这就是它的第一个优点，品种的多样性使其可以满足上天、下海等个方面的要求。

第二可以根据需要，满足各种功能性的需要。第三价格便宜。

第四纤维强度高、橡胶弹性好、塑料强又韧，再加上其它功能性材料，是生活、工业上不可缺少的。

缺点：通常耐温较差，当然现在也有部分耐温等级较高的高分子材料，但总体比金属、陶瓷差。

高分子是缺陷材料，由于其分子结构的显著不对称性，决定其形态结构上的缺陷结构，其强度往往比理论值差很多。耐候性较差。

生产过程中，许多会有一定污染。

回收困难，大多数高分子材料要被自然完全吸收，时间太长。

12.塑料的主要性能决定于什么，其加工温度是在什么范围，有哪些加工方法？ 13.何为功能高分子，他们与普通高分子的区别是什么？

功能高分子材料是指那些具有独特物理特性或化学特性或生物特性的新型高分子材料。一般说来，利用具力学性能的高分子称为一般高分子；而利用力学性能以外性能的高分子，叫做功能高分子。功能高分子一般带有官能团，化学结构较复杂。

区别：常规高分子材料由于其分子量巨大，分子内缺少活性官能团，通常表现为难以形成完整晶体，难溶于常规溶剂，没有明显熔点，不导电，并呈现化学惰性等共同特性。功能高分子材料带有特殊的物化性质和功能，其性能和特征都大大超出了常规高分子。

14.试述高分子的玻璃态和无机玻璃的有何相同和不同之处？

15.正确分析和理解无机材料的结构与性能的关系,无机材料相对于金属及高分子材料在性能方面有何特点? 16.金属材料、高分子材料、以及无机非金属材料之间的在化学组成、结构、性能以及使用效能和生产工艺有何差异.结合键 金属材料 金属键

无机非金属材料 共价键 离子键 高分子材料 共价键 范德华力

制备方法

金属材料 冶炼（火法、湿法、电解、粉冶等）、（铸造）

无机非金属材料 混料、成形、烧结（陶瓷，耐火材料）、熔炼，吹（瓶等）、拉（平板玻璃）（玻璃）、焙烧、混料、浇注（水泥-混凝土，不定形耐火材料），熔炼-提拉（人工晶体）等等

高分子材料 有机单体聚合、缩合（人工合成高分子），（天然的如木材棉花之类各自不同）性能特点

金属 相比之下通常强度较高，韧性较好，导电，常有金属光泽，常具延展性 无机非金属材料 通常硬度高，常表现为脆性。有丰富的种类，具体类别之间性能-用途差别极大。包括有各种不同的物理性质用作功能材料。

高分子材料 通常硬度低，韧性好，弹性模量小（通常说的有弹性之类，）

17.陶瓷材料的结构及性能特点是什么？陶瓷材料的增韧方法有哪些？了解工程陶瓷，压电陶瓷、介电陶瓷和结构和基本性质特点以及主要的制备方法。陶瓷材料结构：晶体相（硅酸盐结构、氧化物结构、非氧化物结构）、玻璃相、气相

Ps:晶体相是陶瓷的主要组成相，决定陶瓷的性能和应用，非氧化物结构是特种陶瓷特别是金属陶瓷的主要组成和晶体相。玻璃相的作用是把晶体粘接起来。气孔是造成裂纹的根源。陶瓷材料性能特点：

1、力学性能

①弹性模量。陶瓷的弹性模量比金属材料的大得多。

②强度。陶瓷材料在理论上具有很高的断裂强度，但实际上却比金属材料低得多。③ 塑性与韧性。陶瓷材料的塑性和韧性都较低。④ 硬度

2、热性能

①热容。陶瓷材料的摩尔热容对结构的变化不敏感。②热膨胀系数。③导热率

④热压力和抗热震性

3、电性能

①导电性。绝大多数陶瓷都是良好的绝缘体。②极化和介电常数 ③介电消耗

陶瓷的增韧方法有：颗粒增韧、纤维/晶须增韧、自增韧、相变增韧、纳米增韧。结构和基本性质特点以及主要的制备方法

工程陶瓷（特种陶瓷）：又叫氮化硅陶瓷或高强度陶瓷，以硅粉为原料，分别采用反应烧结和热压两种工艺方法制造而成。它强度很高，具有极优良的耐磨性和耐化学腐蚀，还是一种良好的电绝缘材料。

压电陶瓷：压电陶瓷属于铁电体一类的物质，它具有类似贴磁材料磁畴结构的电畴结构。压电陶瓷之所以具有压电效应，是因为其内部存在自发极化。压电陶瓷具有较大的机电耦合系数，转换效率高，形状和尺寸不受限制，工艺简单，成本低廉

介电陶瓷：这类材料主要分为非铁电陶瓷和铁电陶瓷两类。非铁电陶瓷比如二氧化钛、钛酸镁等，高频损耗小，也称为补偿电容器陶瓷。铁电陶瓷比如钛酸钡、锆钛酸铅等，介电常数高，也称为强介电陶瓷。除此以外还有一些比如反铁电陶瓷等等，数量比较少。

18..功能陶瓷相对于普通陶瓷有何区别？

功能陶瓷和传统普通陶瓷的区别主要体现在以下四个方面：

1、所用原材料不同。传统陶瓷以天然矿物为原料；功能陶瓷则选用高度精选或人工合成的高纯度原料。

结构不同。传统陶瓷结构复杂多样，功能陶瓷的化学组成和相组成则相对较简单。

制备工艺不同。传统陶瓷可直接采用湿法成型，而功能陶瓷则必须添加一定的添加剂后再用干法或湿法成型。2、3、4、性能不同。传统陶瓷一般仅限于日常和建筑使用，而功能陶瓷则在光、电、声、磁等各个方面有特殊功能。

19.玻璃的定义，结构和性质以及的形成及其条件；

20.复合材料的组成与结构：复合材料定义及分类、复合材料的组成及特性、复合材料的结构、复合材料的界面。复合材料的性能：复合材料性质的复合效应、复合材料的力学性能；

1、什么是复合材料？

复合材料：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分，通过人工复合而成的具有特殊性能的多相固体材料。

2、复合材料的设计因素有哪些？

物理相容、化学相容、界面以及界面相

3、增强体和功能体以及界面在复合材料中起的各起什么作用？

复合材料主要的基体类型、种类有哪些？复合材料的增强体材料主要有哪些？ 增强体（纤维）起承力作用（增加强度、改善性能），基体（树脂）（粘结和固定增强相、分配增强体的载荷、保护增强体免受环境影响）起粘结、保护纤维的作用；界面起传递载荷的作用（传递作用、阻断作用、诱导效应··）；增强相起承受应力和现实功能的作用

按基体材料的性质分类，复合材料可分为金属基复合材料、无机非金属基复合材料和聚合物基复合材料

复合材料的增强体材料：纤维增强体、颗粒增强体、片材增强体、层叠式复合材料

4、复合材料的显著特征是什么？

复合材料的基本特点：比强度，比模量大；可设计性强；各向异性

复合材料的缺点：制备工艺复杂，性能离散性较大；增强体、基体可供选择的种类有限；断裂伸长较小，抗冲击能力较低；成本较高 5复合效应中加和效应和乘积效应指的是什么？ 1）加和效应（混合效应）：在复合材料中，在已知各组分材料的力学性能、物理性能的情况下，复合材料的力学性能和物理性能主要取决于组成复合材料的材料组分的体积百分比（vol.%）： NPcPiVi i1

Pc ：复合材料的某性能，如强度、弹性模量、热导率等； Pi ：各组分材料的对应复合材料的某性能； V ：组成复合材料各组分的体积百分比； i：表示组成复合材料的组分数。

2）乘积效应(Product Properties)传递特性、交叉耦合效应。

定义：将两种具有能量（信息）转换功能的组分复合起来，使其相同的功能得到复合，不同的功能得到新的转换的效应。常用于功能复合材料。乘积效应的数学表示：

（Y/X）(Z/Y)=(Z/X)

6界面对于复合材料制备以及性能的意义和作用。