2025年大学材料科学与工程（材料制备技术）试题及答案.doc

2025年大学材料科学与工程（材料制备技术）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本卷共6题，每题5分。在每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
w1. 以下哪种材料制备技术常用于制备纳米材料？
A. 化学气相沉积法
B. 电弧熔炼法
C. 粉末冶金法
D. 铸造法
w2. 在材料制备过程中，控制晶体生长方向的主要目的是：
A. 提高材料的硬度
B. 改善材料的韧性
C. 优化材料的性能
D. 增加材料的密度
w3. 下列哪种材料制备技术属于物理气相沉积法？
A. 磁控溅射
B. 溶胶-凝胶法
C. 水热法
D. 化学镀
w4. 材料制备过程中，烧结温度对材料性能的影响主要体现在：
A. 改变材料的化学成分
B. 影响材料的晶体结构
C. 决定材料的密度
D. 以上都是
w5. 用于制备复合材料的常用方法是：
A. 机械合金化
B. 热压成型
C. 气相传输法
D. 离子注入法
w6. 材料制备技术中，能够精确控制材料微观结构的方法是：
A. 传统熔炼法
B. 先进的微纳加工技术
C. 铸造工艺改进
D. 简单的混合工艺

第II卷（非选择题 共70分）
w7. （10分）简述化学气相沉积法制备材料的基本原理及主要特点。

w8. （15分）在材料制备过程中，如何通过控制工艺参数来提高材料的纯度？请举例说明至少两种方法。

w9. （15分）材料的性能与制备技术密切相关。请阐述粉末冶金法制备的材料在性能方面的特点，并说明其与其他制备方法相比的优势和局限性。

材料：粉末冶金是一种将金属粉末或与其他添加剂混合后，经过压制和烧结等工艺制备材料的方法。它具有能精确控制材料成分、可制备具有特殊性能材料等优点。

w10. （20分）某研究团队计划制备一种新型的高强度金属材料。现有两种制备技术方案可供选择：方案一为传统的铸造工艺；方案二是先进的粉末冶金工艺。请根据材料制备技术的相关知识，对这两种方案进行分析比较，包括工艺过程、可能获得的材料性能特点等方面，并阐述选择其中一种方案的理由。

w11. （20分）材料制备技术不断发展创新。请结合当前材料科学与工程领域的研究热点，谈谈你对未来材料制备技术发展趋势的理解，以及这些趋势将如何推动材料性能的提升和新应用领域的开拓。

答案：
w1. A
w2. C
w3. A
w4. B
w5. B
w6. B
w7. 化学气相沉积法是利用气态物质在固体表面发生化学反应并沉积形成固态薄膜或涂层的方法。原理是将含有构成薄膜元素的气态反应物引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成固态产物并沉积下来。特点包括可在复杂形状表面沉积，能精确控制薄膜成分和厚度，可制备多种功能薄膜等。
w8. 控制工艺参数提高材料纯度的方法：一是在化学合成中，精确控制反应温度、时间、反应物浓度等，如在制备高纯金属氧化物时，严格控制反应条件可减少杂质生成。二是采用提纯工艺，如区域熔炼法，利用杂质在熔区和固相之间的分配系数差异，多次提纯金属，提高纯度。
w9. 粉末冶金法制备的材料性能特点：能精确控制成分，可制备具有特殊性能如高强度、高硬度、低密度等材料。优势是可近净成型，减少加工余量，提高材料利用率；能制备难熔金属材料。局限性是成本较高，工艺复杂，对设备要求高，制备大尺寸材料较困难。
w10. 方案一铸造工艺：工艺过程是将金属液浇入模具型腔凝固成型。能获得形状复杂的材料，但成分均匀性可能较差，组织粗大。方案二粉末冶金工艺：先混合粉末，压制，再烧结。可精确控制成分，组织细小均匀，能制备高性能材料。选择粉末冶金工艺理由：新型高强度金属材料对性能要求高，粉末冶金能更好满足成分和组织控制需求，获得更优异性能。
w11. 未来材料制备技术发展趋势：向微观尺度精确控制发展，如纳米制造技术可制备具有独特性能的材料。智能化制备技术将实现工艺自动优化。多功能集成制备技术可同时赋予材料多种性能。这些趋势将推动材料性能提升，如高强度、高韧性、多功能化等，开拓新应用领域像量子材料在量子计算领域的应用。