材料工程基础复习资料(全)

材料工程基础复习要点

第一章粉体工程基础

粉体：粉末质粒与质粒之间的间隙所构成的集合。

*粉末：最大线尺寸介于0.1～500μm的质粒。

*粒度与粒径：表征粉体质粒空间尺度的物理量。

粉体颗粒的粒度及粒径的表征方法：

1.网目值表示——（目数越大粒径越小）直接表征，如果粉末颗粒系统的粒径相等时

可用单一粒度表示。

2.投影径——用显微镜测试，对于非球形颗粒测量其投影图的投影径。

①法莱特（Feret）径D F：与颗粒投影相切的两条平行线之间的距离

②马丁（Martin）径D M：在一定方向上将颗粒投影面积分为两等份的直径

③克伦贝恩（Krumbein）径D K：在一定方向上颗粒投影的最大尺度

④投影面积相当径D H：与颗粒投影面积相等的圆的直径

⑤投影周长相当径D C：与颗粒投影周长相等的圆的直径

3.轴径——被测颗粒外接立方体的长L、宽B、高T。

①二轴径长L与宽B

②三轴径长L与宽B及高T

4.球当量径——把颗粒看做相当的球，并以其直径代表颗粒的有效径的表示方法。（容

易处理）

*粉体的工艺特性：流动性、填充性、压缩性和成形性。

*粉体的基本物理特性：

1.粉体的能量——具备较同质的块状固体材料高得多的能量。

分体颗粒间的作用力——高表面能，固相颗粒之间容易聚集（分子间引力、颗粒间异性静电引力、固相侨联力、附着水分的毛细管力、磁性力、颗粒表面不平滑引起的机械咬合力）。

3.粉体颗粒的团聚。

第二章粉体加工与处理

粉体制备方法：

1.机械法——捣磨法、切磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法。

①脆性大的材料：捣磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法

②塑性较高材料：切磨法、涡旋磨法、气流喷射粉碎法

③超细粉与纳米粉：气流喷射粉碎法、高能球磨法

2.物理化学法

①物理法（雾化法、气化或蒸发-冷凝法）：只发生物理变化，不发生化学成分的

变化，适于各类材料粉末的制备

②物理-化学法：用于制备的金属粉末纯度高，粉末的粒度较细

③还原法：可直接利用矿物或利用冶金生产的废料及其他廉价物料作原料，制的

粉末的成本低

④电解法：几乎可制备所有金属粉末、合金粉末，纯度高

3.化学合成法——指由离子、原子、分子通过化学反应成核和长大、聚集来获得微细

颗粒的方法

①固相法：以固态物质为原始原料（热分解反应法、化合反应法、水热法等）

②液相沉淀法：最常见的方法沉淀法（直接沉淀法、均匀沉淀法、共沉淀法）、

溶胶-凝胶法

影响颗粒粉碎的因素：易碎性、碰撞速度（碎料例子碰撞速度、粉碎介质碰撞速度）

粉体的分级：把粉体材料按某种粒度大小或不同种类颗粒进行分选的操作。（筛分分级、流体分级）

影响筛分的因素——物料（堆积密度、粒度分布、含水量）、筛分机械（孔隙率、

筛孔大小、筛孔形状、振动的幅度和频率、加料的均匀性、料速及料层厚度）。

2.流体分级的种类及其优缺点——利用不同粒径颗粒在流体中的沉降速度差，针对超

微细粉体分级

①干式分级

湿式分离优点（精度高、范围窄、操作简单），缺点（过程中易固结、单位面

积产量低、对可溶于分散介质和易变质的物质不能使用）

造粒：“增大粒径”的过程

常用的造粒方法：凝聚造粒法、挤压造粒法、压缩造粒法、破碎造粒法、熔融造粒法、喷雾造粒法。

粉体成形：将粉末状态的材料制成具有一定形状、尺寸、孔隙率以及强度的预成形坯体的加工过程。

模压成形：单向压制、双向压制、浮动凹模压制

等静压成形：借助高压泵的作用把流体介质压入耐高压的刚体密闭容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性膜套内的粉末上，使粉末体在同一时间内各个方向均衡受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯。

第三章有机高分子材料成形加工基础

牛顿流变学：也称经典流变学，是把研究对象处理成简单的流体，再用数学描述简单流体中抽象质点的切应力与且应变的定量关。

*聚合物的成形性能：流动性、收缩性、结晶性、吸湿性和粘水性、热敏性和水敏性。

影响流动性的因素：（温度、压力、模具和聚合物的品质）

1.温度的影响——聚合物的温度越高流动性越好

2.压力的影响——压力增加流动性增大

3.模具的影响——浇注系统形式、尺寸与布置、冷却系统设置、流速阻力设置直接影

响

4.聚合物品质影响——热固性塑料粒度均匀、湿度大、含水分等利于改善流动性

影响聚合物成形性能的因素：聚合物粘度的影响、聚合物的聚集态及物理特性的影响。

第四章聚合物成形加工技术及原理

模压成形：（又称压制成形或压缩成形）是先将粉状,粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中,然后闭模加压而使其成型并固化的作业。包括模压成形前的准备和模压过程两个阶段。

模压成形阶段中应注意的问题：加料、合模、排气、交联固化、聚合物制品脱模、清理模具。

模压成形过程参数：成形温度、成形压力和成形时间。

挤出成形加工过程的工艺阶段：加料、输送、压缩、熔融、混合、排气。

注射成形：（注塑成形）将聚合物的颗粒注入注射机内，并经外热式加热熔融至流动状态，再以很高的压力和较快的速度注入温度较低的闭合模具内，凝固成形。

注射过程：加料、推进、熔融、注射

注射成形的主要工艺参数是机筒温度（包括喷嘴温度）、注射压力和成形周期（注射、高压、冷却等时间）；其次是加料量、剩料及模具温度等。（机筒温度、喷嘴温度、模具温度、注射压力、成形时间）。

气辅注射成形的影响因素与控制：熔体温度、熔体预注射量、气体注入延迟时间、气体注射压力和保压压力、气体注射时间。

吹塑成形的基本过程：型坯制备、吹胀赋形、定型、脱模。

吹塑成形的主要方法：中空聚合物制品吹塑、薄膜吹塑。

第五章硅酸盐类材料的生产及工艺原理

玻璃配合料制备的要求：

1.配比正确、稳定，保持水分、温度适宜

2.配合料混合均匀性良好

3.具有一定的颗粒级别

4.具有一定的气体率

玻璃的熔制：将配合料经过高温加热成为均匀的、无可见气泡并符合成形要求的玻璃液的过程。

硅酸盐玻璃熔制过程大体可分为：硅酸盐的形成、玻璃液的形成与澄清、均化与冷却。

玻璃制品的成形过程：成形（赋予制品以一定的几何形状）、定形（把制品的形状固定下来，在温度降低下想、进行）。

*日用玻璃器件成形方法：人工成形、机械成形。

玻璃中的应力三类：热应力、结构应力、机械应力。

玻璃为什么要退火：玻璃及玻璃制品在成形后的冷却过程中，经受激烈的、不均匀的温度变化，产生的热应力会导致大多数制品在存放、加工及使用中自行破裂，所以一般在成形后均要经过退火，以减少或消除应力。

*玻璃退火的原理：玻璃的永久热应力产生于从转变温度附近到退火温度区的结构调整（应力松弛），因此，为了消除永久应力，也必须将制品加热到质点可移动、调整的温度。玻璃在转变温度以下的相当温度范围内，玻璃中的质点仍能进行调整，而玻璃的粘度值也相当大，不至于造成可测出的变形，因此可以在该温度区内进行退火。

*玻璃的退火工艺：（按温度和时间变化）一次退火、二次退火及精密退火；（按退火设备）