材料制备与加工(福州大学) 中国大学MOOC答案2024版100分完整版

第一章 材料的熔炼 第一章 材料的熔炼测试

1、 在自然界中，铁多以氧化物的形式存在。工业生产中以下铁矿石中哪种铁含量最高。

答案: 磁铁矿石

2、 钢铁冶金中主要氧化物的稳定性由强到弱的顺序是

答案: CaO>MgO>Al2O3>SiO2

3、 熔渣是指主要由各种（）熔合而成的熔体

答案: 氧化物

4、 冶金熔体有几种类型

答案: 4种

5、 钢的可加工性能优于生铁，主要是因为（ ）

答案: 钢纯净度高

6、 铁水脱硫的主要脱硫剂是（ ）

答案: Mg＋CaO

7、 转炉炼钢前期熔池温度低，有利于( )反应

答案: 脱磷

8、 炼钢过程直接氧化是指 ( )

答案: 铁液中杂质组元与氧气作用被氧化

9、 转炉炼钢铁水的物理热约占总热量的（ ）

答案: 70%

10、 氧气转炉炼钢过程铁液升温所需热源主要来自（ ）

答案: 铁液中杂质组元氧化反应的热效应

11、 氧气炼钢炉渣中以下铁氧化物哪种最稳定（ ）

答案: FeO

12、 降低炉渣氧化铁含量有利于（ ）反应

答案: 脱硫

13、 以下脱氧元素中，哪一个（ ）脱氧能力最强？

答案: Al

14、 钢中内生类非金属夹杂物主要来自（ ）

答案: 脱氧反应产物

15、 超高功率电炉的功率级别为( )

答案: 500KW/t以上

16、 电炉炉壁氧燃枪的主要作用为( )

答案: 助熔

17、 常规RH精炼炉具有( )

答案: 脱锰

18、 VD炉具有（ ）功能

答案: 脱氧

19、 AOD精炼炉主要用于冶炼（ ）

答案: 不锈钢

20、 脱氧反应包括化学反应、脱氧产物形核、脱氧产物长大和( )四个阶段

答案: 脱氧产物上浮去除

21、 氧气炼钢过程脱碳反应生成的CO气体有利于（ ）

答案: 搅动熔池和均匀钢水的成分和温度

22、 钢水精炼脱硫的有利条件是（ ）

答案: 提高氧化铁含量

23、 铝的晶体结构为（）

答案: 面心立方

24、 铜火法精炼的主要原料是（ ）

答案: 冰铜

25、 黄铜其主要成份是（ ）合金

答案: 铜锌

26、 铜火法精炼中，下列中难除去的杂质为（ ）

答案: Ag、Au、Bi

27、 电解铝熔盐中冰晶石-氧化铝溶液为（）键型结构

答案: 离子键

28、 下列精炼剂在铝合金精炼过程容易造成空气污染的是（）

答案: 六氯乙烷

29、 铝熔炼过程中以下加热介质容易增加铝熔液的含气量

答案: 天然气加热

30、 铝熔盐电解过程中阴极产物为（）

答案: 金属铝

31、 中国在商周时期的青铜冶炼技术达到世界最高水平。

答案: 正确

32、 熔炼过程中常用的熔剂可分为碱性熔剂和酸性熔剂，通常使用石灰石就是一种发热碱性熔剂。

答案: 正确

33、 现代炼钢起始于1856年英国人发明的酸性底吹转炉炼钢法。

答案: 正确

34、 金属还原剂用位置低的元索还原位置高的氧化物时，两者位置相距愈远愈好。

答案: 正确

35、 火法冶金过程中没有水溶液参加，故又称干法冶金。

答案: 正确

36、 灰口铁和白口铁中的C都主要以石墨的形式存在。

答案: 错误

37、 碳含量低于0.02%的铁碳合金为超纯钢。

答案: 错误

38、 常见的熔盐——由碱金属或碱土金属的卤化物、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐等组成。

答案: 错误

39、 冶金分为火法冶金和湿法冶金两种。

答案: 错误

40、 高炉炼铁主要有还原过程、造渣过程、传热及渣铁反应过程三个主要阶段。

答案: 错误

41、 一般来讲，硫化铜矿采用火法冶炼；氧化铜矿采用湿法冶炼。

答案: 错误

42、 焦炭的主要质量要求是：含碳量高，反应性高，反应后强度高。

答案: 错误

43、 磁铁矿的理论含铁量为70％，黑色条痕，疏松结构，较易还原。

答案: 错误

44、 氧气转炉炼钢过程钢液中Si的氧化主要在吹炼后期进行。

答案: 错误

45、 铝的脱氧能力低于硅的脱氧能力。

答案: 错误

46、 通过AOD真空处理可降低钢液碳含量。

答案: 正确

47、 铝既可溶解于盐酸、硫酸又可以溶解于碱溶液。

答案: 正确

48、 铝不能从铝土矿中直接提取铝。

答案: 正确

49、 从矿床开采出来的铜矿石不能直接用于冶炼，

答案: 正确

50、 冰铜是Cu-Fe-S体系，一般经过吹炼转变成粗铜

答案: 正确

作业第一章 材料的熔炼 第一章 材料的熔炼

1、 铝液精炼与精炼方法
评分规则:  精炼是指铝液中气体和夹杂物的去除过程,分为吸附精炼与非吸附精炼。吸附精炼指在熔体中加入吸附剂（各种气体、液体和固体精炼剂等），与熔体中的气体和固态夹杂物发生物理化学的、物理或机械的作用，达到除气、除渣的方法。吸附精炼的方法有：吹气精炼、氯盐精炼、熔剂精炼、熔体过滤（包括陶瓷管过滤和氧化铝球过滤，滤掉夹杂物）。非吸附精炼的工艺有 静置处理：真空处理、超声波处理、预凝固处理、在线精炼系统包括FILD（无烟在线处理）和SNIF（惯性悬浮离心喷头）等

2、 高炉冶炼中涉及的主要化学反应有哪些， 炼钢的基本任务是什么？
评分规则:  (1) 高炉冶炼中涉及的主要化学反应有：燃料的燃烧、铁的还原、铁的增碳、其它元素的还原、去硫、造渣。(2) 炼钢的基本任务是，通过炉渣或高速喷入氧与生铁液发生氧化反应，实现脱碳、脱磷、脱硫、脱氧（四脱），去除有害气体和非金属夹杂物（两去），提高温度和调整成分（两调整），获得化学成分和浓度均符合要求的钢液。

3、 高炉炼铁过程中造渣的目的是什么
评分规则:  高炉造渣是指高炉炼铁过程中，熔剂同矿石的脉石和焦炭的灰分相互作用，将不进入生铁和煤气的物质溶解、汇集和熔化成液态炉渣的过程。（1）高炉造渣对生铁的品种和质量有着重大的影响和作用。通过造渣可控制炉渣的成分和性质，抑制一些元素的还原，或促进另一些元素的还原，达到富集元素，提高元素回收率。例如钒钛磁铁矿的冶炼中抑制Ti的还原，促进V的还原;又如高炉冶炼铁合金时，提高Mn的回收率;在冶炼普通生铁时，则控制Si的还原，使产品成为铸造生铁或炼钢生铁。造渣的另一个重要作用是脱硫，生产中可通过造渣选择合适的炉渣碱度控制生铁中的含硫量。（2）高炉造渣对炉衬有很大的影响和作用。含CaF2熔渣对炉衬有强烈的侵蚀作用，为此高炉造渣时添加足够的CaO，以防止炉渣的熔化性和粘度过低，削弱其侵蚀作用，以保护炉衬。（3）高炉造渣对冶炼过程极为重要，无论对炉内料柱透气性、炉况的稳定顺行和热状态等方面都有很大的影响。可以说：炼铁就是炼渣，要炼好铁就要炼好渣。

4、 什么是电解精炼？并简述铜的电解精炼过程与反应？
评分规则:  电解精炼是指利用不同元素的阳极溶解或阴极析出难易程度的差异而提取纯金属的技术。电解精炼常用于有色金属的精炼。如粗铜，粗银，粗镍等的精炼。铜火法精炼的产品是含铜99.0%～99.6%的粗铜，由于其纯度低，不能满足工业化要求，因此还必须经过电解精炼除去火法精炼中难以去除的杂质。用纯铜薄片作阴极，把阴、阳极放在电解槽中，用硫酸、硫酸铜水溶液作电解液，在直流电的作用下，阳极上铜溶解下来，进入溶液，而溶液中的铜在阴极上析出。在此过程中，阳极上比铜电位负的金属进入溶液，而不能在阴极上析出，留在电解液中，待电解液净化过程中去除；贵金属和某些金属由于其电位比铜溶解电位正而不溶，沉淀于槽底成为阳极泥，这样，阴极上析出的金属铜纯度很高，称为阴极铜或电铜。铜电解过程的电极反应：阳极：Cu－2e→Cu2+阴极：Cu2++2e→Cu阳极：火法精炼铜阴极：电解铜电解液：硫酸铜和硫酸的水溶液。过程：引入直流电，阳极铜溶解，在阴极析出纯铜， 杂质进入阳极泥或电解液，从而实现铜和杂质的分离。

5、 熔盐的冶金应用？
评分规则:  （1）在冶金领域，熔盐主要用于金属及其合金的电解生产与精炼（2）熔盐电解法广泛应用于铝、镁、钠、锂等轻金属和稀土金属的电解提取或精炼（3）其它的碱金属、碱土金属，钛、铌、钽等高熔点金属（4）利用熔盐电解法制取合金或化合物 如铝锂合金、铅钙合金、稀土铝合金、WC、TiB2等（5）某些氧化物料（如TiO2、MgO）的熔盐氯化，适合处理CaO、MgO含量高的高钛渣或金红石（6）用作某些金属的熔剂精炼法提纯过程中的熔剂，例如，为了降低粗镁中的非金属杂质和某些金属杂质，采用由碱金属和碱土金属的氯化物、氟化物的混合熔剂进行精炼。

作业第二章 粉末材料制备 第二章 粉末材料制备单元作业

1、 从制备过程来看，制粉方法可分为哪几大类？各自的主要特征是什么？
评分规则:  1 能回答出机械制粉、物理制粉和化学制粉三大类制粉方法的，给5分。2 能对三大类制粉方法给出简要解释的，给5分。3 能简要说明机械制粉方法主要特征的，给5分。4 能简要说明物理制粉和化学制粉方法主要特征的，给5分。其他情况请酌情给分。

第二章 粉末材料制备 第二章 粉末材料制备单元测验

1、 球磨制粉的四个基本要素分别为球磨筒、磨球、研磨物料和研磨介质。

答案: 正确

2、 提高球磨效率应遵循动能准则和能量交换准则。

答案: 错误

3、 粉末粒径是采用某种测量方法得到的具有统计学意义的一组值，包括统计平均值和统计分布。

答案: 正确

4、 颗粒与晶粒是两个不同的概念，颗粒可以是单晶、多晶和非晶形态。

答案: 正确

5、 高压气流通过拉瓦尔管时，会同时具有加速和加热效应。

答案: 错误

6、 雾化制粉有双流雾化和单流雾化两种形式。双流雾化是指被雾化的液体流和喷射的介质流，单流雾化则没有喷射介质流，是直接通过离心力、压力差或机械冲击力实现雾化的目的。

答案: 正确

7、 固相反应一般为均相反应系统，反应物之间有界面的存在，反应可以由扩散环节、化学反应环节或其他中间环节控制。

答案: 错误

8、 晶核形成时的临界晶核尺寸与体系的自由能变化有关，尺寸越小越不利于晶体的生成。

答案: 错误

9、 定向最大径指的是沿一定方向测得颗粒投影的两平行线间的距离。

答案: 错误

10、 同一个粉末样品，采用不同的方法测量时，所得到的粒径数据是不同的。

答案: 正确

作业第三章 高分子材料的合成 第三章单元作业

1、 何谓乳液聚合？请简述乳液聚合的体系组成及优缺点。
评分规则:  答：乳液聚合是指单体在水介质中由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。（4分） 乳液聚合的体系组成：单体：油溶性单体；引发剂：与单体、聚合物不相溶，水溶性引发剂；分散介质：与单体不相容，去离子水；乳化剂：含有亲水亲油结构的表面活性剂；助剂：相对分子质量调节剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂、紫外线吸收剂、缓冲剂、乳化剂稳定剂等。（8分） 优点：水为介质，价格低，易于散热，反应容易控制，便于大规模生产；聚合温度较低，速率快且分子量高；聚合的胶乳可直接用作涂料、粘合剂和织物处理剂等。（4分） 缺点：需要固体聚合物时，处理工艺复杂；组分多，乳化剂难以除净，致使产品纯度不高。（4分）

2、 简述离子聚合与自由基聚合反应的异同。
评分规则:  答：单体选择：离子聚合具有极高的选择性，阳离子聚合-带有1,1-二烷基、烷氧基等强推电子基的单体，如异丁烯、烷基乙烯基醚，阴离子聚合-带有腈基、硝基和羰基等强吸电子基的单体，如丙烯腈，甲基丙烯酸酯，丙烯酸酯，硝基乙烯，自由基聚合-带有弱吸电子取代基的单体特别是具有共轭作用的单体，如苯乙烯。（4分） 引发剂（催化剂）的种类：离子聚合具有很强的选择性，阳离子聚合-亲电试剂，阴离子聚合-亲核试剂，自由基聚合-过氧化物、偶氮化合物。（4分） 溶剂的影响：溶剂对离子聚合影响极大，主要影响聚合反应速率、聚合物分子量和立体规整性，自由基聚合主要影响链转移反应。（4分） 反应温度：离子聚合引发活化能低，可在低温下进行，自由基聚合反应温度取决于引发反应温度，反应活化能较高，需要一定的反应温度。（4分） 链终止方式：自由基聚合主要是耦合终止或歧化终止，离子聚合只能发生单分子终止反应，或向单体和溶剂发生转移反应而中断链增长，甚至无链终止。（2分） 阻聚剂种类：自由基聚合的阻聚剂是生成稳定自由基和稳定化合物的试剂，如酚类，离子聚合的阻聚剂主要是极性物质，如水、酸、碱。（2分）

3、 什么是悬浮聚合？简述悬浮聚合的体系组成及优缺点。
评分规则:  答：悬浮聚合是指单体以小液滴状态悬浮在水中进行的聚合。（4分） 悬浮聚合的体系组成：单体：油溶性单体；引发剂：与单体、聚合物相溶，油溶性引发剂；分散介质：与单体不相容，去离子水；分散剂（悬浮剂）：含有亲水亲油结构的合成或天然高分子或无机盐类；助剂：相对分子质量调节剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂、紫外线吸收剂等。（6分） 优点：单体液滴内相当于一个小本体聚合体系，因而具有本体聚合的主要优点，如单体浓度高、反应速率快等；由于单体液滴外部为大量的分散介质-水，因而单体液滴内的聚合反应热可以很方便地导出，具有溶液聚合的特点；综合看，可认为悬浮聚合同时兼具了本体聚合和溶液聚合两者的优点，又在一定程度上克服了两者的不足；非均相聚合，后处理简单，一般通过机械分离脱水、洗涤、干燥即可，生产成本低。（6分） 缺点：由于分散剂在聚合结束后不易除去，影响了产品的质量，如颜色、透明度、电性能等；单体液滴不稳定，反应后期易出现结块，对设备、工艺要求高。（4分）

4、 简述自由基聚合反应的特点。分别列出两种采用自由基聚合反应生产的塑料、橡胶和纤维。
评分规则:  答：自由基聚合反应的特点： ① 可明显区分出引发、增长、终止、转移等基元反应。慢引发、快增长、速终止。（2分） ② 大分子瞬时形成，聚合物的聚合度无大的变化。（2分） ③ 聚合过程中，单体浓度逐步降低，聚合物转化率逐步增大。（2分） ④ 绝大多数是不可逆反应，少量阻聚剂即可终止反应。（2分） 采用自由基聚合反应生产的塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等。（4分） 采用自由基聚合反应生产的橡胶：丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等。（4分） 采用自由基聚合反应生产的纤维：腈纶、维纶等。（4分）

5、 聚合反应如何分类？什么是自由基聚合反应和缩聚反应？自由基聚合反应和缩聚反应的实施方法各有哪几种？
评分规则:  答：聚合反应分类： 按反应过程中是否析出低分子可分为加聚反应和缩聚反应；（2分） 按聚合反应机理可分为连锁聚合（或链式聚合）和逐步聚合。（2分） 在连锁聚合反应中，其中一种形式是以自由基形式激活单体，即链增长活性中心为自由基，这种聚合反应称为自由基聚合反应。（4分） 聚合反应过程中，除形成聚合物外，同时还有低分子副产物产生的反应称为缩聚反应。（4分） 自由基聚合反应的实施方法：本体聚合、溶液聚合、乳液聚合和悬浮聚合。（4分）缩聚反应的实施方法：熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚和固相缩聚。（4分）

作业第六章 高分子材料成型与加工 第六章单元作业

1、 何谓注塑？请用框图描述注塑工艺流程，并分析注塑过程中出现飞边的主要原因。
评分规则:  答：注塑是指将热塑性的粒料或粉料在注射机料筒内加热熔化，呈流动状态时，在柱塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间冷却定型后，开启模具得到制品。（4分） 粒状热塑性塑料 → 干燥和预热 加料→ 塑化 → → 注射充模 → 保压 注射机料筒清洗 → 嵌件的预热 加料塑化 → 凝封→ 退螺杆→ 冷却固化→ 脱模→ 后处理→ 制品（8分） 注塑过程中出现飞边的主要原因：料筒、喷嘴及模具温度太高；注射压力太大，锁模力太小；模具密合不严，有杂质或模板已变形；型腔排气不良；塑料的流动性太好；加料量过大。（8分）

2、 什么是挤出螺杆的长径比和压缩比？长径比对挤出成型有何影响？注射螺杆和挤出螺杆有何异同？
评分规则:  答：长径比是指螺杆工作部分的有效长度与螺杆直径的比值。（2分） 压缩比是指螺杆加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积的比值。（2分） 长径比会影响挤出机的产量和挤出质量。长径比越大，塑料的停留时间越长，混合塑化效果越好，产量也会上升。（4分） 注射螺杆和挤出螺杆的异同： 作用不同：注射机螺杆起输送物料、塑化、传递注射压力的作用，而挤出机螺杆起输送物料和塑化作用。（2分） 运动形式不同：注射机螺杆为旋转+水平运动，而挤出机螺杆只能旋转。（2分） 结构上的异同：①注射螺杆的长径比较小，在10-15之间。（2分）②注射螺杆压缩比较小，在2-2.5之间。（2分）③注射螺杆均化段长度较短，但螺槽深度较深，以提高生产效率。为了提高塑化量，加料段较长，约为螺杆长度的一半。（2分）④注射螺杆的头部呈尖头型，与喷嘴能很好的吻合，以防止物料残存在料筒端部而引起降解。（2分）

3、 单螺杆挤出机主要由哪几部分组成？挤出成型工艺有何特点？请用框图描述挤出成型工艺流程。
评分规则:  答：单螺杆挤出主要由传动系统、挤出系统、加热和冷却系统、控制系统和附属装置五部分组成。（5分） 挤出成型工艺特点：连续成型，产量大，生产效率高。制品外形简单，是断面形状不变的连续型材。制品质量均匀密实，各向异性小，尺寸准确性较好。适应性很强。（8分） 挤出成型工艺流程：热塑性塑料 → 预热和干燥 → ︳→ 加料 → 调整 → 挤出成型→ 定型 → 冷却→挤出机加热 → 开动螺杆 →牵引 →卷取（切割）→ 后处理 → 挤出制品（7分）

4、 注射机主要由哪几部分组成？注射成型工艺有何特点？注射成型的关键和最重要的工艺条件分别是什么？
评分规则:  答：注射机主要由注射系统、锁模系统、液压系统和注射模具四部分组成。（4分） 注射成型工艺特点：间歇操作、周期短、生产效率高；可以成型形状复杂、尺寸准确的制品；生产过程自动化程度高；适应性较强。（6分） 注射成型的关键：塑料塑化良好，充模成型顺利。（4分） 注射成型最重要的工艺条件：影响塑化和注射充模质量的温度（料温、喷嘴温度、模具温度）、压力（注射压力、塑化压力）和相应的各个作用时间（注射时间、保压时间、冷却时间）等。（6分）

5、 何谓反应性挤出和反应注射成型？这两种成型方法各有何特点？
评分规则:  答：反应性挤出是指聚合物单体或低聚物熔体在螺杆挤出机内发生物理变化的同时发生化学反应，从而挤出直接得到高聚物或制品的一种新的工具性工艺方法。（4分） 反应性挤出特点：设备投资低；生产周期短；能耗低；无溶剂后处理过程；可小批量也可大批量连续反应和加工生产。（6分） 反应注射成型是一种将两种具有化学活性的低相对分子质量液体原料在高压下撞击混合，然后注入密闭的模具内进行聚合、交联固化等化学反应而形成制品的工艺方法。（4分） 反应注射成型特点：直接采用液态单体，省去了聚合、配料和塑化等操作，简化了制品的成型工艺过程；成型设备和模具的造价较低，且适宜生产大型及形状很复杂的制品；只要调整化学组分就可注射性能不同的产品，且反应速度可以很快，生产周期短。（6分）