第8章 有色金属及粉末冶金材料
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粉末冶金材料的分类及应用粉末冶金材料的分类及应用粉末冶金材料的分类及应用【摘要】粉末冶金材料有着传统熔铸工艺不能获取的独特化学成分及物理性能,且具有一次成型等特点,因此被广泛应用。
本文主要从粉末冶金材料的主要分类入手,重点对其应用进行了阐述,希望给行业相关人士一定的参考和借鉴。
【关键词】:粉末冶金;材料;分类;应用0.引言所谓的粉末冶金材料指的是用几种金属粉末或者金属与非金属粉末为原料,通过配比、压制成型以及烧结等特殊工艺制成的各类材料的总称,而这种与熔炼和铸造明显不同的工艺也被统称为粉末冶金法。
因其生产流程与陶瓷制品比较类似,所以又被称为金属陶瓷法。
就目前而言,粉末冶金法不单是用来制取某些特殊材料的方法,也是一种优质的少切屑或者无切屑方法,且其具有材料利用率高、生产效率高,节省占地面积及机床等优点。
然而粉末冶金法也并非万能之法,其无论是金属粉末还是模具都有着较高的成本,且制品的形状和大小都受到一定的限制。
1.粉末冶金材料的主要分类1.1传统的粉末冶金材料第一,铁基粉末冶金材料。
作为最传统也是最基本的粉末冶金材料,其在汽车制造行业的应用最为普遍,并随着经济的迅猛发展,汽车工业的不断扩大,铁基粉末冶金材料的应用范围也就变得越来越广阔,因此其需求量也越来越大。
与此同时,铁基粉末冶金材料对其他行业来说也非常重要。
第二,铜基粉末冶金材料。
众所周知,经过烧结铜基制作的零件抗腐蚀性相对来说比较好,且其表面光滑没有磁性干扰。
用来做铜基粉末冶金材料的主要材料有:烧结的青铜材质、黄铜材质以及铜镍合金材料等,此外还有少量的具有弥散性的强化铜等材质。
在现代,铜基粉末冶金材料主要备用到电工器件、机械设备零件等各个制造类领域中,同时也对过滤器、催化剂以及电刷等有一定的作用。
第三,难熔金属材料。
因这类材料的熔点、硬度、强度都比较高,因此其主要成分为难熔性的金属及金属合金复合材料,主要被应用国防、航空航天以及和研究领域等。
第四,硬质合金材料。
第八章有色金属及其合金习题解答8-1变形铝合金和铸造铝合金是怎样区分的?热处理能强化铝合金和热处理不能强化铝合金是根据什么确定的?答:1、两者依相图进行区分,会发生共晶转变的是铸造铝合金,加温后可得到单固溶体的是变形铝合金。
2、铝合金其固溶体的溶解度不随温度而变化,故不能用热处理方法强化,称为不能用热处理强化合金;铝合金其固溶体的溶解度随温度而变化,可用热处理方法强化,称为能用热处理强化合金。
8-2 试述各种变形铝合金的特性和用途。
答:列表进行阐述和比较:8-3 铸造铝合金中哪种系列应用最广泛? 用变质处理提高铸造铝合金性能的原理是什么?答:应用最广的是铝硅系铸造铝合金,其代号为ZL101。
变质处理的原理是:是在合金浇注前,向液态合金中加入占合金的质量分数为2%~3%的变质剂(2/3的氟化钠和1/3的氯化钠的混和物) 以细化共晶组织,从而显著提高合金的强度和塑性(强度提高30%~40%,伸长率提高1%~2%)的一种方法。
8-4 铝合金的强化措施有哪些? 铝合金的淬火与钢的淬火有什么不同?答:铝合金强化措施有形变强化、固溶-时效、变质处理。
铝合金的淬火是将能热处理强化的变形铝合金加热到某一温度,保温获得均匀一致的α固溶体后,在水中急冷下来,使α固溶体来不及发生脱溶反应。
这样的热处理工艺称为铝合金的固溶处理。
经过固溶处理的铝合金,在常温下其α固溶体处于不稳定的过饱和状态,具有析出第二相,过渡到稳定的非过饱和状态的趋向。
由于不稳定固溶体在析出第二相过程中会导致晶格畸变,从而使合金的强度和硬度得到显著提高,而塑性则明显下降。
这种力学性能在固溶处理后随时间而发生显著变化的现象称为“时效强化”或“时效”。
而钢淬火后则需进行回火。
8-5 什么是黄铜? 为什么黄铜中的锌含量不大于45%?答:黄铜是指铜-锌合金。
黄铜中的锌含量超过45%,将会产生脆性,使合金性能变坏,所以黄铜中的锌含量不大于45%。
8-6 什么是锡青铜?它有何性能特点? 为什么工业用锡青铜的锡含量为3%~14%?答:以锡为主加元素的铜合金为锡青铜。
第一章金属材料的力学性能•工程上将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。
•强度是指金属材料在静力作用下,抵抗永久变形和断裂的性能。
•抗拉强度。
b是材料在破断前所承受的最大应力值。
•塑性是指金属材料在静力作用下,产生塑性变形而不破坏的能力。
•塑性指标:伸长率和断面收缩率。
•硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。
•硬度包括:布氏硬度(HBW)、维氏硬度(HV)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)第二章金属与合金的晶体结构•在晶体中,原子(或分子)按一定的几何规律作周期性地排列。
•这种抽象的、用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架,简称晶格。
•能够完全反应晶格特征的、最小的几何单元称为晶胞。
•原子半径:晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距地一半。
•配位数:晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。
•致密度:K二箸(n为原子个数)V照•晶面指数确定方法:(工)设坐标(2)求截距(3)取倒数(4)化整数(5)列括□•晶向指数确定方法:(1)设坐标(2)求坐标值(3)化整数(5)列括号•晶体缺陷包括:点缺陷(空位、间隙、置换)、线缺陷(刃型位错、螺型位错)、面缺陷(晶界、亚晶界)第三章金属与合金的结晶•金属的实际结晶温度Tn低于理论结晶温度T。
的现象,称为过冷现象。
理论结晶温度与实际结晶温度的差4T称为过冷度,过冷度△!'二To・Tn•实践证明,金属总是在一定的过冷度下结晶的,过冷是结晶的必要条件。
同一金属,结晶时冷却速度越大,过冷度越大,金属的实际结晶温度越低。
•纯金属的结晶过程是在冷却曲线上平台所经历的这段时间内发生的。
它是不断形成晶核和晶核不断长大的过程。
•细化晶粒的方法:在增加过冷度②变质处理③附加振动•共晶反应和a+B相互转化(恒温下由一个液相同时结晶出两个成分结构不同的固相)⑦渗碳体+奥氏体一莱氏体•共析反应:、和a+B相互转化(恒温下由一个固相同时析出两个成分结构不同的固相)/铁素体+渗碳体一珠光体•包晶反应:L+a和B相互转化(恒温下由一个液相包着一个固相生成另一个新的固相)•过冷度与冷却速度有何关系?它对金属结晶过程有何影响?对铸件晶粒大小有何影响?答:过冷度和冷却速度是两个不同的概念。
2014设计材料及加工工艺期末总结第一章概论1.产品造型设计的三个要素及相互关系。
产品设计的三要素:产品的功能、产品的形态、材料与工艺功能与形态建立在材料与工艺基础上,各种材料的的特性因加工特性不同而体现出不同的材质美,从而影响产品造型设计。
2.材料的特性有哪些?固有特性:物理特性:(1)物理性能:密度、硬度(2)(力学)机械性能:强度、弹性和塑性、脆性和韧性、刚度、耐磨性等(3)热性能:导热性、耐热性、热胀性、耐燃性、耐火性(4)电性能:导电性、电绝缘性(5)磁性能:铁磁性、顺磁性、抗磁性(6)光性能:对光的反射、折射、透射化学特性:(1)抗氧化性(2)耐腐蚀性(3)耐候性派生特性:(1)加工特性(2)感觉特性(3)环境特性(4)经济性第二章材料的工艺特性1 什么是材料的工艺性?材料适应各种工艺处理要求的能力。
材料的工艺性包括成型加工工艺、连接工艺、表面处理工艺2 材料成型加工工艺的选择。
(1)去除成形(减法成形)在坯料成形过程中,将多余部分去除而获得所需形态,如车削、铣削、刨削、磨削等。
(2)堆积成形(加法成形)通过原料堆积获得所需形态。
如铸造、焙烧、压制、注射成型。
(3)塑性成形坯料在成形过程中不发生重量变化,只有形状的变化,如弯曲、压制、压延等。
3 材料表面处理的目的、工艺类型及选择。
表面处理的目的:(1)保护产品(2) 赋予产品一定的感觉特性工艺类型及选择A 表面精加工工艺技术:研磨、抛光、喷砂、蚀刻效果:平滑、光亮、肌理B 表面层改质工艺技术:化学处理、阳极氧化效果:特定的色彩、光泽C 表面被覆技术:镀层、涂层(PVD、CVD)、珐琅、表面覆贴效果:覆盖产品材料,表面呈现覆贴材料的效果。
4 快速成型的原理及特点,了解几种快速成型技术。
快速成型的原理:是基于离散、堆积原理而实现快速加工原型或零件的加工技术。
过程:1)利用计算机辅助设计(CAD)技术,建立零件的三维模型;2)对该三维(3D)模型进行分层离散处理,将三维模型数据变成二维(2D)平面数据。