一、名词解释：
比表面:单位质量粉末具有的总表面积或单位体积粉末所具有的总表面积
流动性：用50克粉末流过标准流速漏斗所需要的时间
成型性：压制后粉末压胚保持既定形状的能力
烧结:指粉末或压胚在一定的外界条件和低于主要组元熔点的烧结温度下所发生粉末颗粒表面减少，孔隙体积降低的过程
韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力
抗压应力:指外力是压力时的强度极限
砂轮动不平衡：是指旋转零件在运转时，由于零件形体不规则或密度不均匀而造成的震动现象。
弹性内应力：内聚力又称粘结强度，是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力，这种相互吸引力是同种物质分子之间存在分子力的表现。
弹性后效：弹性后效指的是材料在弹性范围内受某一不变载荷作用，其弹性变形随时间缓缓增长的现象
松装密度：粉末自然填充规定的容器时单位容积内粉末的质量。
热压烧结：在一定的温度下进行压制成型或一定的压力下进行烧结的工艺。
固相烧结：按其组元多少可分为单元系固相烧结和多元系固相烧结两类。
液相烧结：在生成的液相参与下，通过粘性流动，润湿，溶解，沉淀等快速物质迁移过程最终消除几乎所有的空隙可获得高密度，高性能的烧结产品。
冲击磨损：超载荷的机械的和热的作用，或疲劳引起金刚石的碎裂而脱落。
耐磨性：材料抵抗磨损的性能。
强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
硬度：结合剂对磨粒的把持力。
粉末冶金：是以金属粉末压缩性：粉末在压制过程中被压紧的能力。
金刚石浓度：单位体积工作层内金刚石或CBN磨粒含量。
粉末冶金：金属与非金属的混合物为原料通过成型烧结或热成型制成金属制品或材料的一种冶金工艺。
二、填空：
1金刚石锯片水槽类型常用的有：_匙孔水槽_，平底直水槽__，_非标准水槽_.
2磨具的后加工包括_车加工_和__磨加工__.
3高频焊接时，焊剂的作用是_去除表面氧化物、__保护焊缝金属__填满焊缝__
4浸渍法烧结生产钻头时，钻头的烧结温度要高于粘结金属的熔点，目的是让黏结金属充分熔化_和__有一定流动性___.
5为了提高压制层和基体的结合强度，需要基体上进行____________和___________等机械加工，也可以对其表面进行
______________化学处理。
6粉末的压制性包括__压缩性_和_成型性__两个方面。
7改善密度的方法有_降低压胚的高径比_、_降低横壁粗糙度__、_添加润滑剂等.
8金刚石锯切工具结合剂基本类型有：钴基结合剂，铁基结合剂，青铜基结合剂，和碳化钨基结合剂
9酸性溶法主要用来检测金属粉末中_二氧化硅、三氧化二铝、碳化物、硅酸盐、粘土___等杂质的总含量。氢损值只是近似反映了粉末中的__氧___含量。
10比表面为单位质量粉末具有的总表面积或单位体积粉末具有的总表面积。它与单颗粒性质_、_粉末体性质_、等有关。
11金刚石地质钻头主要由钻头体，胎体，__金刚石__，_骨架材料_和粘结金属___等几个部分组成。
12粉末受力后，压坯除受到了正压力和摩擦力之外，还受到侧压力（垂直于模壁上的力，较小）、弹性内应力、脱模力等的作用。
13粉末对阴模壁的静摩擦系数主要与粉末性能、润滑剂、模具质量、压制压力等因素有关。
14从热力学观点看，坯体的烧结过程是系统自由能减小的过程，对等温烧结来说，也就是系统过剩自由能降低的过程，过剩自由能包括表面能和晶格畸变能。
15表面扩散只涉及到质点的表面迁移，颗粒之间并不会发生收缩低温时，表面扩散起主导作用，而在高温下，让位于体积扩散；烧结早期孔隙连通，表面扩散的结果导致小孔隙的缩小与消失，大孔隙长大；烧结后期表面扩散导致孔隙球化。
16金刚石浓度的涵义是：单位体积工作层内金刚石或CBN磨料含量（或所占体积）。国内外通用的浓度表示方法是，工作层内磨料所占体积比为25%，金刚石（密度3.25g/㎝3）含量0.88g/㎝3，规定为100%浓度。其余浓度以此为基准。
17对基体的结构进行合理的设计。在Ⅰ、Ⅱ类基体中，采用径向的单燕尾槽和轴向凹槽相结合的形式；Ⅲ类基体在金刚石较宽条件下采用，它除了有轴向沟槽外还有径向沟槽等，其目的是增加平面刚体表面与金刚石层的结合强度。
18对金刚石磨具中金刚石选择的一般原则是：粗糙、高切除率的磨削，要求粗粒度和高浓度；而粒度细和低浓度，则适用于精磨。
19金属结合剂磨具中，金属结合剂中加入镍增加强度和耐磨性，加入钛、钴、钼、铬增加强度和热学性能，加入镍、镉耐腐蚀性，加入铁改善金刚石的润湿性和出刃性差。
20磨具组织三要素（磨料、结合剂和气孔）是影响磨具强度和磨削性能的重要因素。一般的规律是：组织致密，则强度高、硬度高、耐磨性好、几何形状保持好，但磨削时的冷却润滑性能差，容易产生烧伤和堵塞现象。
21冲击磨损主要是由于对金刚石冲击太大和金刚石与胎体材料结合力弱引起的，解决的方法是：采用高强度金刚石、降低金刚石吃入深度、降低切割速度、强包镶、加强胎体的耐磨性;
22金刚石锯片磨损失效影响因素有：（1）胎体的耐磨性（2）金刚石性能(强度\热稳定性)（3）切割速度（4）金刚石吃入深度（5）金刚石与胎体结合强度等
23锯片基体主要作用：（1）承接切割单元（节块）；（2）连接设备的刚性部件；所以：（1）与节块有很的结合性能；（2）强度满足要求。
24金刚石锯片基体中水槽的作用：排屑，冷却，减少应力集中。
25钻头唇面直接与孔底岩石接触，结构形状影响钻头的受力、排粉、冷却及钻进效果。
26水路系统是钻头钻进过程中进行冷却、排粉的主要通道。主要有三个部分：水口和水槽、孔底岩石与金属胎体之间的间隙、钻头外表面与岩石孔壁、钻头内表面与岩芯之间的间隙。
27软、中硬地层采用高硬度胎体；硬、坚地层，弱研磨性地层采用低硬度胎体；强研磨、破碎地层用高硬度、强研磨性胎体；28钻头中金刚石的选择主要采用MBD6-MBD12或SMD型号金刚石, 粒度选择一般为80/100,70/80,60/70,50/60,40/50。一般是岩石越硬，则品质越高，粒度越细；岩石越软，则低强度，粗粒度；
29非金属粉末的添加剂主要有石墨和四氧化铁。其中石墨的主要作用是润滑作用、造孔作用、吸氧作用。
30薄壁工程钻头中胎体必须具有高的冲击韧性，以应付钢筋，卵石，松动的混凝土的钻进。并且对金刚石有良好的润湿性，以牢固包镶金刚石，烧结温度不易过高，防止金刚石烧结温度下降。
三、简答题：
1、何谓粉末冶金？粉末冶金的主要工序有哪些？
答：粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。
2、氢损法及其目的？】
答：氢损法即是将5g有润滑剂的金属粉末试样放在刚玉皿内在纯氧气流中煅烧一段时间，各种金属或合金的煅烧工艺。目的是除去金属粉末中的杂质氧和酸不溶物
3、沉降分级的原理？
答，在静态的流体介质中，不同粒度的颗粒，其自由沉降快，细颗粒沉降慢，如果让粒度不同的颗粒从同一高度同时沉降，经过一段距离或时间后，即能将粉末按粒度的差别分开，这就是最简单的沉降分级原理。
4、、粉末的变形有几种形式？
答：1.弹性变形。2.塑性变形。3.脆性裂变
5、压坯的强度的影响因素有哪些？
答：1粉末颗粒的表面粗糙度 2 粉末颗粒的表面积 3 粉末的粒度4粉末颗粒的杂志 5 成型压力6 成型料中的添加剂
6、推导侧压力的分析。
答，当压坯受到正压力p作用时，它力图在y轴上膨胀，由力学原理可知，此膨胀值与材料的泊松比和正压力成正比，，，，，，，这题看书上吧，符号都不好打出来
7、改善压力降的方法有哪些？
答，1添加润滑剂 2.提高模具光洁度和硬度 3.尽量使用粒度大和形状简单的粉末 4.使用其它成型方法，如双向型制，静压制和热压制等。
8、压制压力与压坯的密度的关系？
答，第一阶段，压坯密度随压力增加而迅速增大；第二阶段，压坯密度增加缓慢或几乎保持不变；第三阶段，当压力继续增大超过某一定值后，随着压力的增大，压坯密度又继续增加，达到屈服极限后，会产生塑性变形或脆性裂变，也会导致压坯密度增大。
9、单向压坏中密度分布不均匀的状况及其产生的原因是什么？
答，状况：压头附近密度最大，随着离压头距离增加，密度逐渐减小。原因：粉末并非是完全表现为一种流体的性质，即是在粉末各处的压力不一致，在压坯内部有很大差异，内应力分布不均匀造成的。
10、在金刚石磨具制造中，比较冷压法与热压法工艺的特点。
答：冷压法优点1.成型不需要加热设备，操作方便 2.模具寿命比热压模具长 3.成型效率高且课成批烧结 4.成型坯体密度较热压法小，孔隙度较高，有利于磨削时的冷却 5.成型废品可及时回收冷压法缺点 1.压坯烧结后尺寸，形状变化较大，特别是复杂形状的砂轮 2.压坯与基体结合强度低，结合部位常出问题 3.冷压成型压力高，在较高的压力下，金刚石容易破碎，影响砂轮使用性能，降低磨削效果 4.坯体中的弹性内应力较大，压坯的弹性后较大，易出现成型废品热压法 1.可用较低的压力（50~250MPa）压制砂轮。2.粘结强度高，可以成型复杂的制品并降低废品率。 3.由于烧结是带模进行，不存在压坯脱模的弹性后效。 4.采用热压同时烧结工艺，由于成型料封闭在模具内，不暴露在空气中，而且加热时间短，因此甚至可以不用保护气体，若使用石墨模具，从某种程度上其本身也起到固体保护介质的作用，从而简化了烧结工艺条件。5.坯体在模内烧结不同于在自由状态在的烧结，膨胀和收缩受到模具限制，从而保证了模具的形状和尺寸。
11、改善密度分布的方法有哪些？
答：1.降低压坯的高径比。2.改变模璧粗糙度。3.添加润滑剂.
12、液相烧结的条件？
答1.润湿角小于90度；2.固相在液相中有一定的溶解度；3.有一定的液相数量
13、粉末等温烧结的基本过程（或三个阶段）？(p30)
答：1.烧结颈形成阶段。这一阶段，颗粒形状粉末形状发生明显变化，烧结体也没用明显的收缩。2.烧结颈长大和闭孔形成阶段。烧结体发生明显收缩，密度明显提高，强度继续增加。3.闭孔减少和球化阶段。这一阶段可以延续很长时间，但最终仍要残留少量闭孔隙，同时还要发生晶粒粗化现象。
14、叙述扩散传质的几种形式及特点？
答：1.蒸发与凝聚。可以使烧结颈长大，但并不引起颗粒间的距离收缩。2.表面扩散。总的孔隙数量和体积减少，同时有明显收缩现象。3.体积扩散。体积扩散主要发生在孔隙表面过剩空位向邻近晶界的迁移过程中。4.晶界扩散。在颗粒接触面处形成稳定的晶界，特别是细粉末颗粒，烧结后能形成许多与孔隙交错的网状晶界。
15、液相烧结致密化过程？
答。等温烧结初期，粘结相熔化为液相，固气界面优先消失，取而代之的是液相完全或部分包围固相颗粒，使得颗粒在液相中近似悬浮状态并受液相的推动发生滑移，重排而趋于最紧密排列的过程。
16、为什么热压烧结工艺适合金属结合剂金刚石制品制造？ (p45-46, p123)
答：采用热压工艺所需成型压力低，低压还有利于孔隙中的气体的排出。除外还可适当降低烧结温度和时间，从而减少金刚石磨料的氧化和石墨化，还能使基体与结合剂紧密焊接；粘结强度高，可以成型复杂的制品并降低废品率。
17、改善金刚石与金属结合剂粘结性能的方法有哪些？
答：采用镀金属的金刚石品种②选择能侵润金刚石的金属结合剂
18、分别叙述铁、钴、铜、锡、钛在金属结合剂金刚石工具的作用？
答：铁：恰当的比例会使结合剂的烧结温度保持在900°C以下。钴：对金刚石的粘结强度好，调节胎体硬度，耐磨性较好，抗冲击。铜：青铜结合剂硬度较低，耐磨性差，对金刚石的结合也较弱。锡：与铜粉混在一起使用，降低对金刚石的结合。钛：对金刚石的润湿性好，进而对金刚石有良好的粘结性。
19、带过渡层平行砂轮冷压成型操作工艺。(p123)
答：空模装配检查→涂润滑剂→模具组装→装入已清洗的基体→投料→预压过渡层→卸过渡层与模具→外圆面打毛→装工作层模套→投工作料层→预压→换总压头压制→卸模
20、金属结合剂金刚石工具烧结温度的确定方法？
答：Cu-Sn二元系结合剂金刚石磨具的烧结温度一般为650～700，结合剂中添加高熔点金属时，烧结温度可适当提高一些，但一般不希望超过800℃，但对短时间烧结和采用优质金刚石磨料时，烧结温度可以提高，磨具可提高到800℃以上，锯片和钻头
可提高到900℃甚至超过1000℃，烧结温度的确定可采用实验方法和采用比表面开始出现变形和麻点的温度低40℃作为烧结温度
21、金刚石有几种磨损？
答①粘附磨损，金刚石被粘附在石材表面上，微粒被剪离；②摩擦磨损；岩石上的许多硬质点擦刮金刚石表面；③扩散磨损；岩石与金刚石表面的化学作用使金刚石强度和硬度下降，磨损加剧。
22、金刚石锯片切割速度与磨损的关系？
答当磨削速度增加时总的磨耗下降。在速度增加到一个临界速度时Vo，磨耗达到最低。当速度继续增加大于Vo时，磨耗开始慢慢增大。
23、如何调整金属结合剂的耐磨性、强度？p193-194, p198-199
答添加一定量的WC的结合剂硬度更高，较耐磨。严格控制热压烧结工艺流程，避免因温度偏高或偏低，压力不足等致使胎体密度比理论少得多，孔隙度增加，进而导致强度下降的情况发生。
24、金刚石锯片工具结合剂类型，其特点是什么？其应用领域？
答：钴基结合剂这种结合剂对金刚石的粘结强度好，胎体硬度可通过加入其他金属加以调节，耐磨性较好，抗冲击用于据切工具②铁基结合剂，铁和金刚石的比例适当使结合剂的烧结温度保持在900℃以下是没有问题的，在国内发展比较快③青铜基结合剂可适量的添加Ag,Ni,Co,Fe······等金属粉末加以改性，以获得所需的特性，主它的硬度低，耐磨性差，对金刚石的结合也比较弱，所以主要作玻璃，水晶等的切割④碳化钨基结合剂硬度高，很耐磨主要适合砂石，混凝土，沥青等含摩擦性成分的材料切割
25、稀土对胎体性能的影响？
答：稀土元素可以有效降低合金的熔点②Ce具有很强的脱氧，脱氮，脱硫作用，并能抑制氧氮硫的偏折③可以降低液态合金对石墨的接触角④Ce对合金晶粒细化作用明显⑤稀土的加入改变了胎体的力学性能⑥稀土元素对界面状况的影响⑦改善胎体合金的断面组织
26、定容冷压法的优点？p207
答：①成型不需要加热设备，操作方便②模具不需要耐热，模具寿命比热压模具长③成型生产效率高④密度较热压法小孔隙高利于磨削冷却⑤废品不可回收.2缺点①烧结后尺寸形状变化大②压胚和基体结合强度低③压力高金刚石易破碎④弹性内应力较大
27、地质钻头硬度调整的方法有哪些？ p268-269
答①改变胎体骨架的成型密度，密度大硬度高，反之低；②改变胎体的骨架成分，比如骨架成分中硬质材料成分多时硬度高，反之则低；③改变粘结金属的成分
28、叙述锯片开刃过程。
答：开刃过程一般分两步进行：第一步是开两侧刃，需要一片一片的开刃，将锯片装在开刃机上使锯片与砂轮一起旋转。调整砂轮与锯片的位置，使其逐渐接近，间断接触，直至锯齿一侧面金刚石全部出刃。将锯片反装，然后用同一方法开另一侧面刃，并使金刚石全部出刃。侧刃开好后，将锯片按开刃方向放好。并串到开刃机轴上开立刃。此时应特别注意保持锯片的两侧刃与立刃方向一致，否则影响锯片的使用性能。
29、叙述制造金刚石钻头时，对胎体材料的选择要遵照的原则。
答：①胎体必须具有高的冲击韧性，以应付钢筋，卵石，松动的混凝土的钻进；
②胎体对钢体（或焊料）有良好的侵润性且胎体要具有较合适的线膨胀系数；
③对金刚石有良好的侵润性，以牢固包镶金刚石，烧结温度不宜过高，防止烧结金刚石强度下降；
④由于钻机能力的局限性，薄壁胎体还需适应低钻压钻进的特点
30、叙述温度对烧结制品的影响
答：烧结温度是影响烧结的最主要因素，随着烧结温度的升高，粉末物料的粘度和屈服极限降低，蒸汽压增高，扩散系数增大，从而促进了物质的迁移流动过程；另一方面，一切阻碍烧结的因素均随温度升高而迅速减弱；由于原子互扩散系数随温度升高而显著增大，故提高烧结温度能促进多元粉末烧结的合金化；升高温度有利于液相界面的反应，从而提高液相烧结的速率，另外能促进固相颗粒溶解，有利于形成固相骨架和提高烧结致密度；若烧结温度达到接近熔点温度，则制品将会发生软化，产生歪曲和变形，晶粒变得粗大，强度显著下降；烧结温度也不能过低，因为温度过低，相应的需要延长烧结时间，导致生产率降低
已知某金刚石磨具，标志位1A1 125X12X4 MBD4 120/140 M 100.结合剂配方为Cu85Sn6Zn6Pb3，结合剂成型后密度为理论密度的85%，磨具装料系数为1.02，过渡层环宽2mm，基体表面无沟槽，已知Cu=8.92 Sn=7.28 Zn=7.14 Pb=11.34 63T 100T 160T 300T的活塞直径分别为150mm 200mm 250mm 300mm
1.砂轮工作层和过渡层单重，
答：结合剂的理论密度：r=100/（85/8.92+6/7.14+3/11.34)=8.73g/cm3 成型密度p=0.85r=7.42g/cm3
工作层体积：V1=ЛTX（D-X)=3.14X1.2X0.4X(12.5-0.4)=18.24cm3
过渡层体积：V2=ЛTX1（D-2X-X1)=3.14X1.2X0.2X(12.5-2X0.4-0.2)|=8.67cm3(X1为过渡层环宽）工作层金刚石单重：Gd=0.88KV1=0.88X100%X18.24=16.05g
工作层结合剂单重：Gb=p（密度）（1-0.25K）V1=7.42X(1-0.25X100%)X18.24=101.51g
则工作层单重G1=Gd+Gb=16.05+101.05=117.56g
过渡层单重G2=pV2=7.42X8.67=64.33g
2.制造10片砂轮时，结合剂各组元及金刚石磨料的重量，
答：10片砂轮需金刚石磨料的重量Gd总=10Gd=160.05g 实际用结合剂总量Gb总=1.02X10(Gb+G2)=1.02X10X(101.51+64.33)=1691.6g
则Gcu=85%Gb总=0.85X1691.6=1437.9g Gsn=6%Gb总=0.06x1691.6=101.5g
Gzn=6%Gb总=101.5g Gpb=3%Gb总=50.7g
3.若压制面积为450MPa，试确定所用压机的公称压力，并计算成型压力表。
答：砂轮的受压面积为工作层和过渡层环面积之和。
S=Л（X=X1)(D|-X-X1)=3.14X(0.4+0.2)X(12.5-0.4-0.2)=22.42cm2
总压制压力F总=PS=450x22.42x0.05=100.9T
取k=1.2 则F=kF总=1.2X100.9=121.1T 故可选择160T压机压制成型
160T压机的活塞面积S活=490.6cm2
则P表=PS/s活=450X22.42/490.6=20.6MPa
名词解释： 比表面:单位质量粉末具有的总表面积或单位体积粉末所具有的总表面积 流动性：用50克粉末流过标准流速漏斗所需要的时间成型性：压制后粉末压胚保持既定形状的能力 烧结:指粉末或压胚在一定的外界条件和低于主要组元熔点的烧结温度下所发生粉末颗粒表面减少，孔隙体积降低的过程 韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力 抗压应力:指外力是压力时的强度极限 砂轮动不平衡：是指旋转零件在运转时，由于零件形体不规则或密度不均匀而造成的震动现象。 弹性内应力：内聚力又称粘结强度，是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力，这种相互吸引力是同种物质分子之间存在分子力的表现。 弹性后效：弹性后效指的是材料在弹性范围内受某一不变载荷作用，其弹性变形随时间缓缓增长的现象 松装密度：粉末自然填充规定的容器时单位容积内粉末的质量。 热压烧结：在一定的温度下进行压制成型或一定的压力下进行烧结的工艺。 固相烧结：按其组元多少可分为单元系固相烧结和多元系固相烧结两类。 液相烧结：在生成的液相参与下，通过粘性流动，润湿，溶解，沉淀等快速物质迁移过程最终消除几乎所有的空隙可获得高密度，高性能的烧结产品。 冲击磨损：超载荷的机械的和热的作用，或疲劳引起金刚石的碎裂而脱落。 耐磨性：材料抵抗磨损的性能。 强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。 硬度：结合剂对磨粒的把持力。 粉末冶金：是以金属粉末压缩性粉末在压制过程中被压紧的能力。 金刚石浓度：单位体积工作层内金刚石或CBN磨粒含量。 粉末冶金：金属与非金属的混合物为原料通过成型烧结或热成型制成金属制品或材料的一种冶金工艺。 填空： 1金刚石锯片水槽类型常用的有：_匙孔水槽_，平底直水槽__，_ 非标准水槽_. 2磨具的后加工包括_车加工_和__磨加工__. 3高频焊接时，焊剂的作用是_去除表面氧化物、__保护焊缝金属__填满焊缝__ 4浸渍法烧结生产钻头时，钻头的烧结温度要高于粘结金属的熔点，目的是让黏结金属充分熔化_和__有一定流动性___. 5为了提高压制层和基体的结合强度，需要基体上进行______和_____等机械加工，也可以对其表面进行_____化学处理。 6粉末的压制性包括_压缩性_和_成型性_两个方面。 7改善密度的方法有_降低压胚的高径比_、_降低横壁粗糙度_、_添加润滑剂等. 8金刚石锯切工具结合剂基本类型有：钴基结合剂，铁基结合剂，青铜基结合剂，和碳化钨基结合剂 9酸性溶法主要用来检测金属粉末中_二氧化硅、三氧化二铝、碳化物、硅酸盐、粘土_等杂质的总含量。氢损值只是近似反映了粉末中的__氧_含量。 10比表面为单位质量粉末具有的总表面积或单位体积粉末具有的总表面积。它与单颗粒性质 _、_粉末体性质_、等有关。 11金刚石地质钻头主要由钻头体，胎体，__金刚石__，_ 骨架材料 _和粘结金属等几个部分组成。 12粉末受力后，压坯除受到了正压力和摩擦力之外，还受到侧压力（垂直于模壁上的力，较小）、弹性内应力、脱模力等的作用。 13粉末对阴模壁的静摩擦系数主要与粉末性能、润滑剂、模具质量、压制压力等因素有关。 14从热力学观点看，坯体的烧结过程是系统自由能减小的过程，对等温烧结来说，也就是系统过剩自由能降低的过程，过剩自由能包括表面能和晶格畸变能。 15表面扩散只涉及到质点的表面迁移，颗粒之间并不会发生收缩低温时，表面扩散起主导作用，而在高温下，让位于体积扩散；烧结早期孔隙连通，表面扩散的结果导致小孔隙的缩小与消失，大孔隙长大；烧结后期表面扩散导致孔隙球化。 16金刚石浓度的涵义是：单位体积工作层内金刚石或CBN磨料含量（或所占体积） 国内外通用的浓度表示方法是，工作层内磨料所占体积比为25%，金刚石（密度3.25g/㎝3）含量0.88g/㎝3，规定为100%浓度。其余浓度以此为基准。 对基体的结构进行合理的设计。在Ⅰ、Ⅱ类基体中，采用径向的单燕尾槽和轴向凹槽相结合的形式；Ⅲ类基体在金刚石较宽条件下采用，它除了有轴向沟槽外还有径向沟槽等，其目的是增加平面刚体表面与金刚石层的结合强度。 对金刚石磨具中金刚石选择的一般原则是：粗糙、高切除率的磨削，要求粗粒度和高浓度；而粒度细和低浓度，则适用于精磨。金属结合剂磨具中，金属结合剂中加入镍增加强度和耐磨性，加入钛、钴、钼、铬增加强度和热学性能，加入镍、镉耐腐蚀性，加入铁改善金刚石的润湿性和出刃性差。 磨具组织三要素（磨料、结合剂和气孔）是影响磨具强度和磨削性能的重要因素。一般的规律是：组织致密，则强度高、硬度高、耐磨性好、几何形状保持好，但磨削时的冷却润滑性能差，容易产生烧伤和堵塞现象。 冲击磨损主要是由于对金刚石冲击太大和金刚石与胎体材料结合力弱引起的，解决的方法是：采用高强度金刚石、降低金刚石吃入深度、降低切割速度、强包镶、加强胎体的耐磨性; 金刚石锯片磨损失效影响因素有：（1）胎体的耐磨性（2）金刚石性能(强度\热稳定性)（3）切割速度（4）金刚石吃入深度（5）金刚石与胎体结合强度等 锯片基体主要作用：（1）承接切割单元（节块）；（2）连接设备的刚性部件；所以：（1）与节块有很的结合性能；（2）强度满足要求。 金刚石锯片基体中水槽的作用：排屑，冷却，减少应力集中。 钻头唇面直接与孔底岩石接触，结构形状影响钻头的受力、排粉、冷却及钻进效果。 水路系统是钻头钻进过程中进行冷却、排粉的主要通道。主要有三个部分：水口和水槽、孔底岩石与金属胎体之间的间隙、钻头外表面与岩石孔壁、钻头内表面与岩芯之间的间隙。 软、中硬地层采用高硬度胎体；硬、坚地层，弱研磨性地层采用低硬度胎体；强研磨、破碎地层用高硬度、强研磨性胎体； 钻头中金刚石的选择主要采用MBD6-MBD12或SMD型号金刚石, 粒度选择一般为80/100,70/80,60/70,50/60,40/50。一般是岩石越硬，则品质越高，粒度越细；岩石越软，则低强度，粗粒度； 非金属粉末的添加剂主要有石墨和四氧化铁。其中石墨的主要作用是润滑作用、造孔作用、吸氧作用。 薄壁工程钻头中胎体必须具有高的冲击韧性，以应付钢筋，卵石，松动的混凝土的钻进。并且对金刚石有良好的润湿性，以牢固包镶金刚石，烧结温度不易过高，防止金刚石烧结温度下降。 简答题： 1、何谓粉末冶金？粉末冶金的主要工序有哪些？ 答：粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。 2、氢损法及其目的？答：氢损法即是将5g有润滑剂的金属粉末试样放在刚玉皿内在纯氧气流中煅烧一段时间，各种金属或合金的煅烧工艺。目的是除去金属粉末中的杂质氧和酸不溶物 3、沉降分级的原理？答，在静态的流体介质中，不同粒度的颗粒，其自由沉降快，细颗粒沉降慢，如果让粒度不同的颗粒从同一高度同时沉降，经过一段距离或时间后，即能将粉末按粒度的差别分开，这就是最简单的沉降分级原理。 4、粉末的变形有几种形式？答：1.弹性变形2.塑性变形3.脆性裂变 5、压坯的强度的影响因素有哪些？答：1粉末颗粒的表面粗糙度 .2 粉末颗粒的表面积 3 粉末的粒度4粉末颗粒的杂志 5 成型压力6 成型料中的添加剂 6、推导侧压力的分析。答:当压坯受到正压力p作用时，它力图在y 轴上膨胀，由力学原理可知，此膨胀值与材料的泊松比和正压力成正比，这题看书上吧 7、改善压力降的方法有哪些？答，1添加润滑剂 2.提高模具光洁度和硬度 3.尽量使用粒度大和形状简单的粉末 4.使用其它成型方法，如双向型制，静压制和热压制等。 8、压制压力与压坯的密度的关系？答，第一阶段，压坯密度随压力增加而迅速增大；第二阶段，压坯密度增加缓慢或几乎保持不变；第三阶段，当压力继续增大超过某一定值后，随着压力的增大，压坯密度又继续增加，达到屈服极限后，会产生塑性变形或脆性裂变，也会导致压坯密度增大。 9、单向压坏中密度分布不均匀的状况及其产生的原因是什么？答: 状况：压头附近密度最大，随着离压头距离增加，密度逐渐减小。原因：粉末并非是完全表现为一种流体的性质，即是在粉末各处的压力不一致，在压坯内部有很大差异，内应力分布不均匀造成的。 10、在金刚石磨具制造中，比较冷压法与热压法工艺的特点。答：冷压法优点: 1.成型不需要加热设备，操作方便 2.模具寿命比热压模具长 3.成型效率高且课成批烧结 4.成型坯体密度较热压法小，孔隙度较高，有利于磨削时的冷却 5.成型废品可及时回收冷压法缺点 :1.压坯烧结后尺寸，形状变化较大，特别是复杂形状的砂轮 2.压坯与基体结合强度低，结合部位常出问题 3.冷压成型压力高，在较高的压力下，金刚石容易破碎，影响砂轮使用性能，降低磨削效果 4.坯体中的弹性
超硬材料的性能和应用 材料成型及控制工程2009级2班张天珍学号：20091420224 摘要：超硬材料在工业发展进程中扮演了至关重要的角色。随着时代发展和技术的更新，将越来越受到人们的关注。本文立足事实基础，以超硬材料多年的发展历史为背景，详细介绍了超硬材料的基本性能以及在工业、军工、航空航天、电子、机械、汽车、机床工具、精密制造、医疗、石材、建材等方面的应用。重点介绍了金刚石和立方氮化硼的性能和应用关键词：超硬材料金刚石立方氮化硼性能应用 1、引言 金刚石及立方氮化硼称为超硬材料,是因为它们具有超凡的高硬度特性。金刚石是自然界已知物质中最硬的物质, 还具有高绝缘性、优异的耐磨性和良好的导热性。立方氮化硼的硬度仅次于金刚石, 还具有高耐磨、低摩擦系数、优异的耐热性和化学稳定性,特别是对铁族金属呈化学惰性,尤其适合于加工硬而脆的铁族金属材料。立方氮化硼的这一特点是金刚石所不能比拟的。这样, 立方氮化硼就以其独特的优越性与金刚石相互补充,构成了超硬材料的两大体系。超硬材料具有其他材料无可比拟的优异力学、热学、光学、声学、电学和生物等性能，享有“材料之王”赞誉，是用途广泛的极端材料，不仅可加工世界上所有的已知材料，而且可制成性能极端的功能性器件，在诸多应用领域具有不可替代性。超硬材料及制品已广泛应用于军工、航空航天、电子、机械、汽车、机床工具、精密制造、医疗、石材、建材、机场、清洁能源、高速铁路、公路、石油与天然气钻井、地质勘探、煤炭及矿物采掘、救灾抢险、家庭装修等国计民生的各个领域。 2、金刚石的性能和应用 2.1金刚石的发展史 人类最早发现先金刚石是在公元前800年，但直到18实际末，才开始对金刚石有了系统科学的研究。法国人拉瓦锡发现金刚石可燃烧，英国人费南腾研究证实金刚石是碳的同素异形体。1955年由美国通用电气公司首次以石墨为原料在高温高压条件下合成出金刚石，从此，工业技术领域进入新的时代。 2.2金刚石的性能 金刚石是自然界已知物质中硬度最高的材料。莫氏硬度为10 ,是石英8.5倍，刚玉的4.4倍，立方氮化硼的1.56倍。特别指出，（111）面的硬度大于（110）
超硬材料及制品基本知识 一、超硬材料概念：对于超硬材料的含义至今没有一 个公认为满意的解释。1981年国际硬物质科学会议认为，硬度大于1000HV的物质均可称为硬物质，这就自然包括了金刚石和立方碳化硼。后来对这个定义进行了补充，认为能加工诸如硬质合金（硬度1600—1800HV）、刚玉（—2000HV）、碳化硅（—2200HV）等这一类物质的材料称为超硬材料。目前由于金刚石和立方氮化硼等材料有其极高的硬度，所以统称为超硬材，具有硬度高、耐磨和热传导性能好、热膨胀系数低等优异性能。 二、超硬材料的分类：分为单晶超硬材料和聚晶超硬 材料（也称为“复合超硬材料”）及3．金刚石薄膜三类。 单晶超硬材料和聚晶超硬材料的主要区别为：单晶金刚石/立方氮化硼材料的特点为硬度更高、耐热性更好，但尺寸较小，多用于制造锯片等切割工具；聚晶金刚石/立方氮化硼是指以金刚石和立方氮化硼微粉等单晶超硬材料为主要原料，添加金属或非金属粘结剂通过超高压高温烧结工艺制成的聚晶复合材料。它的特点是硬度、耐热性略逊于单晶材料，但是由于聚晶超硬材料是内部结构紧密的金刚石致密体，可以增加工具的切割面积，同时克服了单晶超硬材料由于粘结面积小造成的轻易从锯片表面脱落的弊端，具有更高的耐磨性。
金刚石薄膜是用化学气相沉积（CVD）法或其它方法在非金刚石衬底上制备出的超硬薄膜。它不仅可用于制作各种金刚石刀具，还可作为功能材料用于制作声传感器、扬声器振动膜、红外窗口、X光检测窗口等，应用领域十分广泛。国际上从七十年代初开始进行金刚石薄膜的试制并迅速掀起金刚石薄膜研究开发热潮。我国从八十年代中期开始此项研究，并已列入国家“863计划”，现已能制备出80mm、厚2mm的金刚石薄膜，并在应用研究方面取得了不少成果，但目前总体上仍处于研制阶段，尚未达到工业化应用阶段。有人预计，金刚石薄膜将是21世纪金刚石工业的主要材料，各国科学家都在为使金刚石薄膜产业化而不懈努力。 三、金刚石按用途分为两类：质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。 宝石级金刚石，又称钻石，光泽灿烂，晶莹剔透，被誉为“宝石之王”，价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。达不到宝石级的金刚石（工业用金刚石），以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、 总的来说，复合超硬材料相对于传统合金材料具有强大的替代性，市场潜力更大，广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域，电子信息、航天航空、国防等高技术领域以及汽车、家电等新兴产业。 1.1复合超硬材料的主要产品用途 当前，复合超硬材料的产品主要分为四类：石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片、煤田矿山用聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石高品级拉丝模坯和刀具用聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合片。 （1）石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片 石油天然气聚晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗
中国超硬材料行业发展现状及问题 点击：20 日期：2008-11-18 15:09:05 我们金刚石方面也应该有硬件和软件之分，有人认为有了设备就会有优质粗颗粒金刚石，这是一种片面性的观念，是错误的。应该这么说：金刚石压机大型化与控制系统的精细化属于硬件部分；而组装设计、合成工艺及包括后部提纯、分选、鉴定、分类及标准等就是软件部分。这两者必须紧密结合起来，我们才能获得制品合用的真正优质产品。——方啸虎一个国家超硬材料应用的状态，体现了这个国家现代化工业的发展水平。中国改革开放三十年以来，由于工业化、现代化的建设不断获得进步，国民经济总量已成为全球第二的大国。当然人均GDP我国还是相当落后的，一般只有发达国家的10%左右，所以说中国的发展道路还很长！作为超硬材料行业，中国不仅是超硬材料生产大国，而且是超硬材料应用大国，这一趋势将会持续下去，超硬材料的发展也将会持续下去。 下面我们就超硬材料相关问题予以讨论。 1、基本情况 在这里希望行业首先要树立一个新的概念，即硬件与软件的概念，金刚石行业也应该有硬件和软件的关系问题。众所周知，计算机行业从来就是把硬件和软件这两部分作为两大问题分别展开工作的，所以其进步很快。我们金刚石行业也应该有硬件和软件之分。有人认为有了设备就会有优质粗颗粒金刚石，这是一种片面性的观念，是错误的。应该这么说：金刚石压机大型化与控制系统的精细化属于硬件部分；而组装设计、合成工艺及包括后部提纯、分选、鉴定、分类及标准等就是软件部分。这两者必须紧密结合起来，我们才能获得制品合用的真正优质产品。有人会说，这个问题我们始终如一地在做，但又应该指出：这个问题绝不是没有依据，因为行业里有少数工作者就是这样在强调这种片面性，所以必须这么提出，让同仁重视。同时，优质产品不见得都是强度越高越好，透明度越高越好，而应该是产品越适宜于应用越好。有了这个基本原则，我们就有了谈下面问题的基础。 1.1设备 1.1.1压机总量估计及趋势 目前国内的主要机型已经转为≥Φ500mm缸径的压机。当然有一部分Φ（400-800）mm 缸径压机转为生产聚晶、复合片及其它超硬材料产品，但已经失去其主力设备的功能和能力了。我国的主力机型压机总台数应该有4000-4500台，甚至更多。其分布以河南为主，其几个大型企业就已达3500台以上，其次有北京（含河北）、湖南、安徽、山东、江苏、浙江等。山东、安徽两省都有200台左右的规模企业。北京有数个企业都是数十台，有的企业下一步计划将更大。不为人知的浙江某地采用Φ600mm缸径（因为单缸设计压力大，相当一般说的Φ650mm缸径）的压机已经有30余台，第一期计划在50~100台。还应特别提到的，行业又有一专业厂上市，压机将会大幅增加，无疑将会成为行业产生新的竞争者。其它最少应达200~300台。 1.1.2进一步大型化与单缸高压力化 在我们讲≥Φ500mm缸径压机为我国压机主力设备的同时，可以指出在2008~2009年期间真正在生产的Φ500mm缸径的压机已经几乎没有了。而多数都是以Φ600~650mm缸径为发展方向，从目前情况看Φ600~650mm缸径压机将会越来越显示出它的优势。目前国内最大的压机是Φ700~750mm缸径压机。另外无工作缸的大型压机也会进一步完善后进入发展阶段，其工作缸径将会达1000~1500mm。尽管这两类型压机目前技术还不完全稳定，但有的企业已经开始稳定，这种发展趋势是不会逆转的。 在这里还要强调的是，单缸压力由100MPa提至120~125MPa也是可能的。据调研，已经有数百台在正常运行，它的投入产出比将会更加合理。这里关键是要解决一个理念问题，我们应该用全新的理论和经验来指导现在高速发展的现实。
烧结金属摩擦材料现状与发展动态 newmaker 1 前言 烧结金属摩擦材料是以金属及其合金为基体，添加摩擦组元和润滑组元，用粉末冶金技术制成的复合材料，是摩擦式离合器与制动器的关键组件。它具有足够的强度，合适而稳定的摩擦系数，工作平稳可靠，耐磨及污染少等优点，是现代摩擦材料家族中应用面最大、量最大的材料。 用粉末冶金技术制造烧结金属摩擦材料已有70年的历史，1929年美国开始了这项工作的研究，30年代末期首先将该材料用在了D-7、D-8铲运机中的离合器片上。发展到现在，所有载荷量高的飞机，包括米格、伊尔、波音707、747和三叉戟等，其制动器摩擦衬材料都采用了烧结金属摩擦材料。在我国，特别是在1965年以后，烧结金属摩擦材料的科研、生产得到迅速发展。迄今，我国已有十多个具有一定生产规模的生产企业，年产铜基和铁基摩擦制品约850万件，广泛应用于飞机、船舶、工程机械、农业机械、重型车辆等领域，基本满足了国内主机配套和引进设备摩擦片的备件供给和使用要求。 2 制造方法与工艺研究 2.1 制造方法 目前，国内外烧结金属摩擦材料的生产仍主要沿用1937年美国S·K·Wellman及其同事们创造的钟罩炉加压烧结法(压烧法)，该方法的基本工序是：钢背板加工→往油、电镀铜层(或铜、锡层)；配方料混合→压制成薄片→与钢背板烧结成一体→加工沟槽及平面。由于传统的压烧法存在着能耗大、生产效率相对低、原材料粉末利用率低、本钱高等缺点。因此，一些国家对传统工艺作了一些改进，同时十分注重新工艺的研究，在改善或保证产品性能条件下探索和寻求进步经济效益的途径。 新的制造工艺相继问世，其中最令人瞩目的是喷撒工艺(Sprinkling powder procedure)，它以生产的高效率和明显的经济效益独具上风。喷撒工艺法以产业规模生产烧结金属摩擦材料始于70年代，美国的威尔曼、西德的奥林豪斯和尤里特、奥地利的米巴等企业拥有这项技术。80年代中期，杭州粉末冶金研究所从奥地利米巴公司引进了该技术。 喷撒工艺的基本流程是：钢背板在溶剂(如四氯化碳中脱脂处理(或钢背板电镀)→在钢背板上喷撒上混合材料→预烧→压沟槽→终烧→精整。 与传统的压烧法相比，喷撒工艺主要有下列一些优点： (1)实现了无加压连续烧结，耗能低。
金属和金属材料测试题及答案（word） 一、金属和金属材料选择题 1．垃圾分类从我做起。金属饮料罐属于（） A．可回收物 B．有害垃圾C．厨余垃圾D．其他垃圾 【答案】A 【解析】 【详解】 A、可回收物是指各种废弃金属、金属制品、塑料等可回收的垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项正确。 B、有害垃圾是指造成环境污染或危害人体健康的物质，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 C、厨余垃圾用于回收各种厨房垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 D、其它垃圾是指可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾之外的其它垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 故选：A。 【点睛】 本题难度不大，了解垃圾物质的分类、各个标志所代表的含义是正确解答本题的关键。 2．有X、Y、Z三种金属，X在常温下就能与氧气反应，Y、Z在常温下几乎不与氧气反应；如果把Y与Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Z表面有银析出，而Y没有变化，根据以上事实，判断X、Y、Z三种金属的活动性由弱到强的顺序正确的是 A．X Y Z B．X Z Y C．Z Y X D．Y Z X 【答案】B 【解析】 有X、Y、Z三种金属，X在常温下就能与氧气反应，Y、Z在常温下几乎不与氧气反应，说明X的金属活动性最强。把Y和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Z表面有银析出，而Y没有变化，说明Z的金属活动性比银强，Y的金属活动性比银弱，即Z>Ag>Y；则X、Y、Z三种金属的活动性由强至弱的顺序为X>Z>Y。故选B。 点睛：在金属活动性顺序中，位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来，据此判断能否发生反应，进而可确定三种金属活动性由强到弱的顺序。 3．下列图像分别与选项中的操作相对应，其中合理的是（）
简答题： 1.什么叫做比表面？比表面与颗粒的哪些性质有关？ 2.论述影响松装密度、流动性和压制性的因素及之间的关系. 3..叙述压坯密度与压制压力之间的变化规律. 4.叙述再结晶与晶粒长大的动力学过程. 5.为什么金属结合剂的金刚石制品常常采用热压烧结？ 6.叙述液相烧结过程. 7.简述结合剂的组成性能与加工材质和加工方式的关系. 8.叙述金属结合剂的对金刚石烧结制品使用性能的影响。 9.需制造某种磨具5片，已知磨具的单片质量为530克，所选用的结合剂成分配比(质量分数%)为Cu78Sn12Ag7Zn3,外加石墨1%。求各种粉末的用量。(设投料系数为1.05) 10．如何判断混合结合剂后，其是否混合均匀？ 11.结合剂贮存应注意什么？ 12.磨具产品的测试主要有哪些容？ 13.简要列出配方设计的试验工作的一般程序。 14.已知非金刚石层体积和金刚石层体积分别为：Vi=13.56cm3，V=12.35cm3。采用冷压成型工艺，结合剂成型密度的γ=7.5g/cm3 ，金刚石浓度为100％。求金刚石用量和结合剂用量（包括非金刚石层的结合剂用量）。 15.叙述热压法工艺特点为。
16.冷压烧结过程中500℃的保温阶段坯体主要发生什么变化？为什么此阶段十分重要？ 17.冷压烧结时，冷却阶段对最终产品的性能有什么影响？ 18.如果金刚石磨具出现废品时，通过镜下观察发现其组织结构不均匀，在实际生产中，我们应从哪几个方面分析其产生的原因。 19.叙述金刚石在切割过程中磨损情况。 20.根据切割工件材料特点对选择金刚石和结合剂有什么要求。 21.对于长为40mm,高为5mm,厚为4mm的节块，计算1000个节块金刚石用量、金刚石层结合剂用量、过渡层料的用量。假设成型密度为8.89g/cm3，金刚石的浓度按50％计算。 22.选择焊料一般要满足什么样的要求。 23.写出一般金刚石锯片制造工艺流程 24.叙述锯片开刃过程。 25.在制造金刚石钻头时，调整胎体硬度的方法主要有哪些？ 26.为什么说钻头胎体的硬度选择在使用过程中起着重要的作用。 27、壁薄工程钻头对胎体材料有什么特殊要求。 28、叙述比表面积对金属粉末性质的影响。 30、在粉末受压制时，粉末在压力下主要发生哪些变形，各有什么特点，其对压制时的密度产生什么样的影响。 31、压制后坯体的密度会产生不均匀的现象的原因是什么，如何减少坯体其密度不均匀性。 32、在压制工艺过程中，一般都设定一段保压时间，为什么？
超硬材料及制品基本知识 一、超硬材料概念:对于超硬材料的含义至今没有一 个公认为满意的解释。1981年国际硬物质科学会议认为,硬度大于1000HV的物质均可称为硬物质，这就自然包括了金刚石和立方碳化硼。后来对这个定义进行了补充,认为能加工诸如硬质合金(硬度1600—1８00ＨV)、刚玉（—２00０ＨV）、碳化硅(—22００HV）等这一类物质的材料称为超硬材料。目前由于金刚石和立方氮化硼等材料有其极高的硬度，所以统称为超硬材,具有硬度高、耐磨和热传导性能好、热膨胀系数低等优异性能。 二、超硬材料的分类:分为单晶超硬材料和聚晶超硬 材料(也称为“复合超硬材料”）及3．金刚石薄膜三类。 单晶超硬材料和聚晶超硬材料的主要区别为:单晶金刚石/立方氮化硼材料的特点为硬度更高、耐热性更好,但尺寸较小，多用于制造锯片等切割工具;聚晶金刚石/立方氮化硼是指以金刚石和立方氮化硼微粉等单晶超硬材料为主要原料,添加金属或非金属粘结剂通过超高压高温烧结工艺制成的聚晶复合材料。它的特点是硬度、耐热性略逊于单晶材料,但是由于聚晶超硬材料是内部结构紧密的金刚石致密体,可以增加工具的切割面积，同时克服了单晶超硬材料由于粘结面积小造成的轻易从锯片表面脱落的弊端,具有更高的耐磨性。 金刚石薄膜是用化学气相沉积(CVＤ）法或其它方法在非金刚石衬底上制备出的超硬薄
膜。它不仅可用于制作各种金刚石刀具,还可作为功能材料用于制作声传感器、扬声器振动膜、红外窗口、Ｘ光检测窗口等，应用领域十分广泛。国际上从七十年代初开始进行金刚石薄膜的试制并迅速掀起金刚石薄膜研究开发热潮。我国从八十年代中期开始此项研究，并已列入国家“863计划”，现已能制备出8０ｍm、厚2mm的金刚石薄膜，并在应用研究方面取得了不少成果,但目前总体上仍处于研制阶段,尚未达到工业化应用阶段。有人预计,金刚石薄膜将是２１世纪金刚石工业的主要材料，各国科学家都在为使金刚石薄膜产业化而不懈努力。 三、金刚石按用途分为两类:质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。 宝石级金刚石,又称钻石，光泽灿烂,晶莹剔透,被誉为“宝石之王”,价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。达不到宝石级的金刚石(工业用金刚石）,以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交 ?总的来说，复合超硬材料相对于传统合金材料具有强大的替代性,市场潜力更大,广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域,电子信息、航天航空、国防等高技术领域以及汽车、家电等新兴产业。 1．1复合超硬材料的主要产品用途?当前,复合超硬材料的产品主要分为四类:石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片、煤田矿山用聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石高品级拉丝模坯和刀具用聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合片。 (1）石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片 石油天然气聚晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗粒和粘结剂混合组成的切削层和硬质合金衬底层在高温高压下烧结合成的，具有很高强度、硬度、耐磨性、抗冲击
第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种 答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用 答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体（γ）稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 （2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体（α）稳定化元素 （1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 （2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1 缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么
答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是： 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%） 3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置） 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答：固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答：细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量
烧结原理 所谓烧结就是将粉末压坯加热到一定温度（烧结温度）并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的材料，这种热处理工艺叫做烧结。 烧结使多孔的粉末压坯变为具有一定组织和性能的制品，尽管制品性能与烧结前的许多工艺因素有关，但是在许多情况下，烧结工艺对最终制品组织和性能有着重大的甚至是决定性的影响。 硬质合金的烧结过程是比较复杂的，但是这些基本知识又是必须掌握的。 4.1 烧结过程的分类 烧结过程的分类方法很多，按烧结制品组元的多少可以分为单元系烧结和多元系烧结，如钨、钼条烧结属于单元系烧结，硬质合金绕结则属于多元系烧结。 按烧结时组元中相的状态分为固相烧结和液相烧结，如钨钼的烧结过程中不出现液相，属于固相烧结，硬质合金制品在烧结过程中会出现液相，属于液相烧结。按工艺特征来分，可分为氢气烧结、真空烧结、活化烧结、热等静压烧结等。许多烧结方法都能用于硬质合金的烧结。此外，还可以依烧结材料的名称来分，如硬质合金烧结，钼顶头烧结。 从学习烧结过程的实质来说，将烧结过程分为固相烧结和液相烧结两大类是比较合理的，但在生产中多按烧结工艺特点来进行分类。 4.2 烧结过程的基本变化 硬质合金压坯经过烧结后，最容易观察到的变化是压块体积收缩变小，强度急剧增大，压块孔隙度一般为50%，而烧结后制品已接近理论密度，其孔隙一般应小于0.2%，压块强度的变化就更大了，烧结前压坯强度低到无法用一般方法来测定，压坯只承受生产过程中转移时所必备的强度，而烧结后制品却能达到满足各种苛刻工作条件所需要的强度值,显然制品强度提高的幅度较之密度的提高要大得多。 制品强度及其他物理机械能的突变说明在烧结过程中压块发生了质的变化。在压制过程中，虽然由于外力的作用能增加粉末体的接触面,而颗粒中表面原子和分子还是杂乱无章的，甚至还存在有内应力，颗粒间的联结力是很弱的，但烧结后颗粒表面接触状态发生了质的变化，这是由于粉末接触表面原子﹑分子进行化学反应，以及扩散、流动、晶粒长大等物理化学变化，使颗粒间接触紧密，内应力消除，制品形成了一个强的整体，从而使其性能大大提高。 4.3 烧结过程的基本阶段 硬质合金烧结过程可以分为四个基本阶段： １．脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化： 1）成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成型剂
超硬材料制品行业的市场供求状况及变动原因 我国超硬材料制品行业发展前景十分看好，经中国行业咨询网（https://www.doczj.com/doc/389708196.html,)调查统计预测，我国超硬材料制品总产值规模在200-300亿元，未来5 年的总体年增长率在15%左右。此外，中国机床工具工业协会超硬材料分会秘书长李志宏在《借宏观经济向好东风超硬材料行业超常规发展——2010 年超硬材料行业经济运行情况简析》指出：“超硬材料作为为国民经济各领域提供高效高精、节能环保材料与工具的新兴行业、总经济规模虽然只有400 多亿元，但却支撑着各工业领域、特别是高新技术领域的健康发展”。根据行业经验，超硬材料的产值规模不超过100亿元，亦可印证上述超硬材料制品产值规模不低于300 亿元的说法。 一、建筑陶瓷加工市场需求 建筑陶瓷，主要用于建筑物饰面与建筑构件，是世界上应用最广泛的建筑材料之一。其最基本的功能是用于铺贴地面和墙面，以起到清洁、防水、美化等作用。由于建筑陶瓷是一种通过1,100-1,250℃高温烧结而成的无机非金属材料制品，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损及抗热冲击等特点，属于硬脆材料的一种，其莫氏硬度达到6-8级，部分甚至达到9级，因此，几乎不能采用普通的加工方法进行加工。在上世纪80年代末以前，由于加工装备、加工工具和加工技术的限制，我国只能生产低端的建筑陶瓷产品，建筑陶瓷的消费只能处于基本的功能应用阶段，产品附加值低。 1987年，我国从意大利引进第一条抛光砖生产线，成为我国建筑陶瓷发展的新起点。进入20世纪90年代后，以抛光砖为代表的中高档建筑陶瓷产品在我国得以迅速发展，抛光砖加工所需的超硬材料制品需求也迅速增长。进入21世纪后，随着社会经济的不断发展和人们生活水平的不断提高，人们对建筑装饰的要求越来越高，越来越追求装饰艺术与文化品味的融合，于是抛光砖、仿天然石材纹理的抛釉砖、艺术拼图的马赛克等高附加值产品越来越受到人们的青睐，建筑陶瓷朝着具有天然大理石、花岗岩乃至于各种玉石特质效果的方向发展。 这些建筑陶瓷产品的发展，一方面得益于建筑陶瓷生产装备技术和色釉料等原辅材料制备技术的快速发展和进步，另一方面，金刚石滚刀、金刚石磨边轮、金刚石磨块、金刚石抛釉块、金刚石锯片等精细化深加工的超硬材料制品也起到了不可替代的作用，从而使得每平方米建筑陶瓷产品附加值从原来的十几元提高到几十元乃至几百元。建筑陶瓷加工用超硬材料制品主要用于生产过程中的切割、磨削和抛光加工工序，切割主要是对产品进行锯切加工以达到不同的形状和规格要求，磨削、抛光加工则是对产品的精细化深加工，在消除其烧结过程中形成的凹凸不平、尺寸不一等缺陷的基础上，使产品表面达到设计的艺术效果。
摩擦材料 一、概论 摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。刹车片用于制动，离合器片用于传动。 任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力，制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。 摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。 二、摩擦材料发展简史 自世界上出现动力机械和机动车辆后，在其传动和制动机构中就使用摩擦片。初期的摩擦片系用棉花、棉布、皮革等作为基材，如：将棉花纤维或其织品浸渍橡胶浆液后，进行加工成型制成刹车片或刹车带。其缺点：耐热性较差，当摩擦面温度超过120℃后，棉花和棉布会逐渐焦化甚至燃烧。随着车辆速度和载重的增加，其制动温度也相应提高，这类摩擦材料已经不能满足使用要求。人们开始寻求耐热性好的、新的摩擦材料类型，石棉摩擦材料由此诞生。 石棉是一种天然的矿物纤维，它具有较高的耐热性和机械强度，还具有较长的纤维长度、很好的散热性，柔软性和浸渍性也很好，可以进行纺织加工制成石棉布或石棉带并浸渍粘结剂。石棉短纤维和其布、带织品都可以作为摩擦材料的基材。更由于其具有较低的价格（性价比），所以很快就取代了棉花与棉布而成为摩擦材料中的主要基材料。1905年石棉刹车带开始被应用，其制品的摩擦性能和使用寿命、耐热性和机械强度均有较大的提高。1918年开始，人们用石棉短纤维与沥青混合制成模压刹车片。20世纪20年代初酚醛树脂开始工业化应用，由于其耐热性明显高于橡胶，所以很快就取代了橡胶，而成为摩擦材料中主要的粘结剂材料。由于酚醛树脂与其他的各种耐热型的合成树脂相比价格较低，故从那时起，石棉－酚醛型摩擦材料被世界各国广泛使用至今。 20世纪60年代，人们逐渐认识到石棉对人体健康有一定的危险性。在开采或生产过程中，微细的石棉纤维易飞扬在空气中被人吸入肺部，长期间处于这种环境下的人们比较容易患上石棉肺一类的疾病。因此人们开始寻求能取代石棉的其它纤维材料来制造摩擦材料，即无石棉摩擦材料或非石棉摩擦材料。20世纪70年代，以钢纤维为主要代替材料的半金属材料在国外被首先采用。80年代－90年代初，半金属摩擦材料已占据了整个汽车用盘式片领域。20世纪90年代后期以来，NAO（少金属）摩擦材料在欧洲的出现是一个发展的趋势。无石棉，采用两种或两种以上纤维（以无机纤维为主，并有少量有机纤维）只含少量钢纤维、铁粉。NAO（少金属）型摩擦材料有助于克服半金属型摩擦材料固有的高比重、易生锈、易产生制动噪音、伤对偶（盘、鼓）及导热系数过大等缺陷。目前，NAO （少金属）型摩擦材料已得到广泛应用，取代半金属型摩擦材料。2004年开始，随汽车工业飞速发展，人们对制动性能要求越来越高，开始研发陶瓷型摩擦材料。陶瓷型摩擦材料主要以无机纤维和几种有机纤维混杂组成，无石棉，无金属。其特点为： 1. 无石棉符合环保要求； 2. 无金属和多孔性材料的使用可降低制品密度，有利于减少损伤制动盘（鼓）和产生制动噪音的粘度。 3. 摩擦材料不生锈，不腐蚀； 4. 磨耗低，粉尘少（轮毂）。 三、摩擦材料分类 在大多数情况下，摩擦材料都是同各种金属对偶起摩擦的。一般公认，在干摩擦条件下，同对偶摩擦系数大于0.2的材料，称为摩擦材料。 材料按其摩擦特性分为低摩擦系数材料和高摩擦系数材料。低摩擦系数材料又称减摩材料或润滑材料，其作用是减少机械运动中的动力损耗，降低机械部件磨损，延长使用寿命。高摩擦系数材料又称摩阻材料（称为摩擦材料）。
一、填空题（60 分） 1. 金属材料的性能的性能包括和。 2. 力学性能包括、、、、。 3. 圆柱形拉伸试样分为和两种。 4. 低碳钢拉伸试样从开始到断裂要经过、 、、四个阶段。 5. 金属材料的强度指标主要有和。 6. 金属材料的塑性指标主要有和。 7. 硬度测定方法有、、。 8. 夏比摆锤冲击试样有和两种。 9. 载荷的形式一般有载荷、载荷和载荷三种。 10. 钢铁材料的循环基数为，非铁金属循环基数为。 11. 提高金属疲劳强度的方法有和 。 表示用“ C”标尺测定的1000/30 表示用压头直径为 kgf 试验力作用下，保持为。硬度值为。 的硬质合金球，在s时测得的布氏硬度值 14. 金属材料的工艺性能包括、、 、、。
二、判断题（25 分） 1.金属的工艺性能是指金属在各种加工中所表现出的性能。（） 2.金属的力学性能是指在力作用下所显示的与弹性和非弹性反 应相关或涉及应力 - 应变关系的性能。（） 3.拉伸试验时，试样的伸长量与拉伸力总成正比。（） 4. 屈服现象是指拉伸过程中拉伸力达到Fs 时，拉伸力不增加， 变形量却继续增加的现象。（） 5. 拉伸试样上标距的伸长量与原始标距长度的百分比，称为断后伸长率，用符号 A 表示。（） 6.现有标准圆形截面长试样 A 和短试样 B，经拉伸试验测得δ 10、δ5 均为 25%，表明试样 A 的塑性比试样 B 好。 ( ) 7.常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。（） 8.做布氏硬度试验，当试验条件相同时，压痕直径越小，则材料 的硬度越低。（） 9.洛氏硬度值是根据压头压入被测材料的的深度来确定的。（） 10.洛氏硬度 HRC测量方便，能直接从刻度盘上读数，生产中常 用于测量退火钢、铸铁和有色金属件。（） 11.一般来说，硬度高的金属材料耐磨性也好。（） 12.韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。（） 13.金属的使用性能包括力学性能、物理性能和铸造性能。( ) 14.拉伸试验中拉伸力和伸长量的关系曲线称为力一伸长曲线，
1. 酸不溶物测定粉末化学成分的原理是什么？对青铜测定时有什么 特殊性？ 答：（1）原理：金属粉末中 , ，碳化硅，硅酸盐、粘土等杂质均不溶于酸，为此，可将粉末试样用某种无机酸（铜用 ，铁用HCl）溶解，滤出沉淀物于900--1000℃下煅烧至恒重，即可计算出粉末中酸不溶物杂质相对含量。 （2）对青铜粉末测定时，由于 不溶于硝酸，应该扣除该部分含量。在硝酸不溶物中加入NH4I于坩埚中加热到425--475℃，煅烧15min，碘挥发， 被还原为能溶于硝酸的 ，加2--3ml硝酸使其完全溶解，此时残留物与粉末的质量之比的百分数即为酸的不溶物含量。 2. 金属粉末性能测定中利用的沉降天平测粒度分布，其原理是什 么？ 3. 答：在静态的流体介质中，不同粒度的颗粒，其自由沉降的速率不 同，粗颗粒沉降快，细颗粒沉降慢。如果让粒度不等的颗粒从同一起点高度同时沉降，经过一定距离或时间后，即能将粉末按粒度的差别分开。用沉降天平测总重量随沉降时间的变化，得到总重量与沉降时间的实际沉降曲线。在该曲线上取若干个点，分别作曲线的切线，量出切线的纵截距值，再由各点对应的沉降时间按沉降公式计算粒径，最后，计算所取若干粒级内粉末的百分含量，就可作成粒度分布曲线。 3. 松装对粉末的压制性和烧结性影响。 答：对压制性的影响：粉末的压制性包括压缩性和成型性。颗粒形状越规则，结构越细致，粒度越粗，则松装密度越高，压缩性越好。一般来说，压缩性好的粉末，其成型性往往较差。 对烧结性影响：烧结过程是粉末体由高能位转变的过程，粉末颗粒越细，形状和结构越复杂，则松装密度越低，有利于扩散和合金均匀，如果粉末粒度形状简单，表面平滑，松装密度高，烧结性差。
1 复合超硬材料简介 1.1 复合超硬材料基本情况 金刚石和立方氮化硼等材料由于其极高的硬度，统称为超硬材料，具有硬度高、耐磨和热传导性能好、热膨胀系数低等优异性能。 目前，超硬材料主要分为单晶超硬材料和聚晶超硬材料（也称为“复合超硬材料”）两类。单晶超硬材料主要为单晶金刚石/立方氮化硼微粉；聚晶超硬材料主要是指以金刚石或立方氮化硼与相关粘结剂经过烧结工艺制备的复合材料。 两类材料的主要区别为：单晶金刚石/立方氮化硼材料的特点为硬度更高、耐热性更好，但尺寸较小，多用于制造锯片等切割工具；聚晶金刚石/立方氮化硼的特点是硬度、耐热性略逊于单晶材料，但是由于聚晶超硬材料是内部结构紧密的金刚石致密体，可以增加工具的切割面积，同时克服了单晶超硬材料由于粘结面积小造成的容易从锯片表面脱落的弊端，具有更高的耐磨性。 总的来说，复合超硬材料相对于传统合金材料具有强大的替代性，市场潜力更大，广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域，电子信息、航天航空、国防军工等高技术领域以及汽车、家电等新兴产业。 1.2 复合超硬材料的主要产品用途
当前，复合超硬材料的产品主要分为四类：石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片、煤田矿山用聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石高品级拉丝模坯和刀具用聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合片。 （1）石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片 石油天然气聚晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗粒和粘结 剂混合组成的切削层和硬质合金衬底层在高温高压下烧结合成的，具有很高强度、硬度、耐磨性、抗冲击性以及良好的自锐性，这些优良特性使其能够应用在岩石的钻探领域。该产品主要作为石油天然气钻头的切削齿，是钻头上起到切削和掘进的核心部件。 （2）煤田矿山钻头用聚晶金刚石复合片 由于具有硬度高、耐磨性强、抗冲击韧性良好等特点，复合超硬材料除了可用于制作石油天然气用钻头外，还可用于制作煤田矿山钻头用PCD复合片，其用途并不局限制造于煤田和矿山作业用的钻进和切割工具，还可广泛应用于制造建筑建造、水电工程施工、凿岩破碎、公路修补等众多领域的钻进工具。 （3）聚晶金刚石高品级拉丝模坯 拉丝模是各种金属线材生产厂家（如电线电缆厂、钢丝厂、焊条焊丝厂等）拉制线材的一种非常重要的易消耗性模具。拉丝模的适用范围十分广泛，主要用于拉拔棒材、线材、丝材、管材等直线型难加