中南大学粉末冶金原理考试试卷一(含答案)

名词解释机械研磨时，使球磨筒内小球沿筒壁运动能够正好经过顶点位置而不发生抛落时，筒体的转动速度单位质量或单位体积粉末具有的表面积（一克质量或一定体积的粉末所具有的表面积与其质量或体积的比值称为比表面积）由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒每种金属氧化物都有离解的趋势，而且随温度提高，氧离解的趋势越大，离解后的氧形成氧分压越大，离解压即是此氧分压。

这是表述电解过程输入电量与粉末产出的定量关系，表达为每 96500库仑应该有一克当量的物质经电解析出细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压，在高温经挥发进入气相，被还原后沉降在大颗粒上，导致颗粒长大的过程颗粒质量用除去开孔和闭孔的颗粒体积除得的商值。

真密度实际上就是粉末的固体密度g/cm3 将粉末颗粒面积因子与体积因子之比称为比形状因子d=ρ/ρ理）的倒数称为相对体积，用β＝1/d表示粉末样品总质量（总颗粒数量、总粉末体积）的百分数对粒径作图，即为粒度分布；（一定体积或一定重量（一定数量）粉末中各种粒径粉末体积（重量、数量）占粉末总量的百分数的表达称为粒度分布）变形困难的现象称为加工硬化(其它物质流)击碎制造粉末的方法由雾化介质流体与金属液流构成的雾化体系称为二流雾化将金属或合金的熔液快速冷却（冷却速度>105℃/s），保持高温相、获得性能奇异性能的粉末和合金（如非晶、准晶、微晶）的技术，是传统雾化技术的重要发展两种或两种以上金属元素因不是根据相图规律、不经形成固溶体或化合物而构成的合金体系，假合金实际是混合物为防止粉末或压坯在高温处理过程发生氧化而向体系加入还原性气体或真空条件称为保护气氛克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末流动性。

2 ）制备的金属网筛密度的区域具有相同化学成分，不同批次生产过程得到的粉末的混合工序称为合批雾化制粉时，用来冲击破碎金属流柱的高压液体或高压气体称为雾化介质发生物理或化学反应时，形成中间络合物所需要的能量称为活化能在某一温度、某一压力下，反应达到平衡时，生成物气体分压与反应物气体分压之比称为平衡常数细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压，在高温经挥发进入气相，被还原后沉降在大颗粒上，导致颗粒长大的过程物质通过固溶性质，固相物质经由固溶进入液相，形成饱和固溶体后继而析出，进行物质迁移的过程在标准大气压下，气氛中水蒸汽开始凝结的温度，是其中水蒸汽与氢分压比的量度烧结是指粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。

专业课原理概述部分一、选择题（每题1分，共5分）1. 下列哪种方法不属于粉末冶金的基本工序？A. 制粉B. 成型C. 焊接D. 烧结A. 物理法B. 化学法C. 机械法D. 生物法A. 粉末颗粒间的粘结B. 孔隙度的降低C. 材料体积的膨胀D. 密度的提高4. 下列哪种粉末冶金产品不适合采用注射成型技术？A. 微型齿轮B. 复杂形状零件C. 大型结构件D. 精密仪器零件A. 蜡B. 纤维素C. 硼酸D. 铝合金二、判断题（每题1分，共5分）1. 粉末冶金工艺可以生产出任意复杂形状的零件。

（）2. 粉末冶金过程中，烧结是唯一使材料致密化的步骤。

（）3. 粉末冶金制品的力学性能一定低于相同成分的铸件。

（）4. 粉末冶金技术在航空航天领域有广泛应用。

（）5. 粉末冶金工艺中，制粉是一个步骤。

（）三、填空题（每题1分，共5分）1. 粉末冶金的基本工序包括____、____、____。

2. 常用的金属粉末制备方法有____、____、____。

3. 粉末冶金烧结过程中，会发生____、____、____等现象。

4. 粉末冶金成型方法主要有____、____、____等。

5. 粉末冶金制品具有____、____、____等优点。

四、简答题（每题2分，共10分）1. 简述粉末冶金的基本原理。

2. 什么是粉末冶金注射成型？它有哪些优点？3. 粉末冶金烧结过程中，影响材料性能的主要因素有哪些？4. 简述粉末冶金在航空航天领域的应用。

五、应用题（每题2分，共10分）1. 某一粉末冶金制品的原料为铁粉和铜粉，试分析其烧结过程中可能发生的化学反应。

2. 请设计一种粉末冶金工艺流程，用于生产微型齿轮。

3. 某粉末冶金制品在烧结过程中出现开裂现象，请分析可能的原因并给出解决措施。

4. 如何通过粉末冶金工艺提高制品的致密度？5. 论述粉末冶金在新能源汽车领域的应用前景。

六、分析题（每题5分，共10分）1. 分析粉末冶金制品在制备过程中可能出现的缺陷及其产生原因，并提出相应的解决措施。

中南大学2011年硕士研究生入学考试试题964粉末冶金一、术语解释（每题5分，共25分）1、网目数：2、弹性后效：3、流动性：4、活化烧结：5、粉末振实密度：二、填空题（每空1分，共20分）1、单元系粉末烧结指的是、和粉末的烧结。

2、金属粉末的压制性能包括粉末的和。

3、在电解法制备铜粉时，与是控制铜粉末粒度的两个主要工艺参数。

4、冲击雾化制取金属粉末时的“二流”通常指的是流与流。

5、在压制过程中，金属粉末压坯主要通过与实现致密化，陶瓷粉末则主要通过实现致密化。

6、瞬时液相烧结的中初期发生烧结，而后期则发生烧结。

7、烧结气氛的两个主要作用是与作用。

8、羰基铁粉的颗粒性状是，电解铁粉的颗粒形状是。

9、物质X作为金属氧化物MeO的还原剂时，还原剂X应满足与两个基本条件。

三、判断题（每题两分，共20分；正确者打“○”，错误的打“×”。

）1、对于同类金属粉末，松装密度越高，其流动性能也越好。

（）2、采用CIP与传统刚性模压制时金属粉末致密化机理相同。

（）3、粉末颗粒表面粗糙度越大，颗粒形状越复杂，粉末的压制性能越好。

（）4、细粉末制备的粉末压坯，在烧结温度较低时产生收缩是表面扩散作用的结果。

5、粉末烧结一般是多种烧结机构共同起作用的结果。

（）6、粉末烧结过程进行的标志之一是烧结体产生收缩。

（）7、粉末颗粒的显微硬度越高，相同压力下成形后粉末压坯的弹性后效越大。

（）8、硬脂酸锌是一种很好的成形剂。

（）9、注射成型技术适合那些形状复杂的小尺寸粉末冶金件的成形。

（）10、球形黄铜粉末可采用机械破碎法制备。

（）四、问答题（55分）1、根据WO3还原制取钨粉时的粒度粗化机理，如何通过调节还原工艺等参数制取粒度粗的钨粉？10分2、为什么硬质合金粉末必须经制粒处理才能进行压制？8分3、表面迁移包括哪几种方式？请比较它们在物质迁移途径方面的异同。

8分4、研发人员观察某一经固相烧结的纯铜粉末冶金制品的金相组织时发现，制品的铜晶粒比精密铸造纯铜制品细小得多，为什么出现这一现象？7分5、简述雾化铁粉的压缩性高于还原铁粉的原因。

2009年粉末冶金原理（二）期末试卷一术语解释：（每个5分，共20分）1.露点：在标准大气压下，气氛中的水汽开始凝结时的温度2.CIP：冷等静压3.弹性后效：指粉末压坯从模腔中脱出后所出现的尺寸胀大的现象4.烧结：粉末或粉末压坯在低于主要组分熔点的温度下，借助与原子迁移实现颗粒间连接的过程。

二．填空题：（每空1分，共20分）1.对于存在溶解—析出的液相烧结体系，化学位较高的部位是颗粒尖角处与细颗粒，而大颗粒表面和颗粒凹陷处是化学位较低的部分。

2.在粉末压制过程中，通过颗粒的滑动和转动实现粉末颗粒的位移。

3.在瞬时液相烧结过程中，前期发生液相烧结，而后期发生固相烧结。

4.粉末压坯的强度受控于颗粒之间的结合强度、颗粒之间的接触面积与残余应力大小。

5.烧结动力学主要考察烧结过程中物质的迁移方式和过程的进行速度。

6.对金属粉末而言烧结开始的标志是烧结体强度增加、导电性提高和表面积的减少，而不是烧结体发生收缩。

7.在粉末压制的过程中，通常存在着外摩擦力和内摩擦力，前者会导致压坯密度分布不均匀。

在CIP中，则无外摩擦力。

三．判断题：（10分）1.在烧结后期，表面扩散可导致闭孔隙球化与大孔隙长大。

（Y）2.在烧结后期，晶界扩散有利于孔隙球化，而表面扩散有利于孔隙消除。

（N）3.固相烧结时孔隙始终与晶界连接。

（N）4.为了提高铁基粉末压坯的强度，通常要掺加成形剂。

（N）5.YG10 粉末可采用粉末热挤压来成形相应的棒材。

（N）6.化学活化烧结的烧结机理与晶界扩散类似。

（Y）7.在单元系粉末烧结过程中作用在烧结颈表面的拉应力大小与烧结过程无光。

（N）8.金属粉末颗粒间的烧结颈长大是颈部的过剩空位向颗粒内部扩散的结果。

（Y）9.根据双球烧结模型，粉末颗粒之间的烧结颈向颈部表面长大是因为颈部受到了拉应力的作用。

（Y）10.烧结气氛仅起保护作用。

（N）四．问答题：（40分）1.理想液相烧结的三个基本条件是什么？它们在液相致密化过程中有何作用？（8分）答：1）液相与固相之间的润湿性良好（2分）；这是液相烧结能进行的前提。

粉末冶金材料工程硕士考试题一、简述提高粉末冶金结构材料密度的可能途径及其特点。

答：1、在粉末中加入适量成形剂和润滑剂。

原料粉末中的成形剂和润滑剂能有效减少压制过程中粉末之间的摩擦力，从而降低压力损失，2、润滑模壁、芯杆。

对模壁和芯杆进行润滑可以有效降低模具与粉末之间的摩擦力，降低压力损失，从而提高压坯密度和最终产品的密度。

3、提高压制压力。

在一定的范围内，压坯的密度随压制压力的提高而提高，因此提高压制压力能提高压坯密度。

但是压制压力过高会使模具损害加剧，降低模具的使用寿命，并对压机有一定的损害。

4、采用多向压制、流动温压、高温温压、热冷等静压、高速压制等成形方式，可以在一定程度内提高产品的密度，并且可以提高产品密度分布的均匀性。

5、提高烧结温度。

在一定范围内提高烧结温度可以提高烧结产品的密度，但过高的烧结温度会使烧结炉寿命减少，并且还有可能造成产品的过烧和/或晶粒粗大，从而使产品性能降低或报废。

6、采用压力烧结，在烧结过程中提高气氛压力，可提高产品密度。

7、采用强化活化烧结，增加烧结液相，减少产品孔隙度，提高产品密度。

8、采用熔渗、复压复烧等方式。

熔渗和复压复烧等方式也能在一定程度范围内提高烧结产品的密度，但熔渗产品的尺寸精度不易控制，复压复烧工序较多，增加了成本。

二、试分析常规液相烧结与超固相线液相烧结的异同。

答：粉末液相烧结具有两种或多种组分的金属粉末或粉末压坯在液相和固相同时存在状态下进行的粉末烧结。

此时烧结温度高于烧结体中低熔成分或低熔共晶的熔点。

由于物质通过液相迁移比固相扩散要快得多，烧结体的致密化速度和最终密度均大大提高。

液相烧结工艺已广泛用来制造各种烧结合金零件、电接触材料、硬质合金和金属陶瓷等。

根据烧结过程中固相在液相中的溶解度不同，常规液相烧结可分为3种类型。

(l)固相不溶于液相或溶解度很小，称为互不溶系液相烧结。

如W一Cu、W一Ag 等假合金以及A12O3一Cr、A12O3一Cr一Co一Ni、A12O3一Cr- W、BeO一Ni等氧化物一金属陶瓷材料的烧结。

第一章1. 什么是粉末冶金？与传统方法相比的优点是什么？答：粉末冶金：制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。

粉末冶金的优越性：A. 少切削、无切削，能够大量节约材料，节省能源，节省劳动；普通铸造合金切削量在30-50%，粉末冶金产品可少于5%。

B. 能够大量能够制备其他方法不能制备的材料。

C. 能够制备其他方法难以生产的零部件。

2. 制粉的方法有哪些？答：A. 机械法：通过机械破碎、研磨或气流研磨方法将大块材料或粗大颗粒细化的方法。

B. 物理法：采用蒸发凝聚成粉或液体雾化的方法使材料的聚集状态发生改变，获得粉末。

C. 化学法：依靠化学反应或电化学反应过程，生成新的粉态物质。

3. 机械制粉的方法分为机械研磨、漩涡研磨和冷气流研磨。

4. 球磨法制粉时球和物料的运动情况：A.球磨机转速较慢时，球和物料沿筒体上升至自然坡度角，然后滚下，称为泻落。

B.球磨机转速较高时，球在离心力的作用下，随着筒体上升至比第一种情况更高的高度，然后在重力的作用下掉下来，称为抛落。

C.继续增加球磨机的转速，当离心力超过球体的重力时，紧靠衬板的球不脱离筒壁而与筒体一起回转，此时物料的粉碎作用将停止，这种转速称为临界转速。

第二章1.什么是粉末？粉末与胶体的区别？粉体的分类？答：粉末是由大量的颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。

粉末与胶体的区别在于分散程度不同，通常把大小在1mm以上的固态物质称为致密体，把大小在μm以下的固态物质称为胶体颗粒，而介于两者之间的称为粉末体。

粉体分类：A. 粉末中能分开并独立存在的最小实体称为单颗粒。

B. 单颗粒如果以某种方式聚集，就构成二次颗粒。

2. 聚集体、絮凝体、团聚体的划分？答：A. 聚集体：通过单颗粒聚集得到的二次颗粒被称为聚集体；B. 絮凝体：用溶胶凝胶方法制备的粉末，是一种由单颗粒或二次颗粒结合成的更松软的聚集颗粒；C. 团聚体：由单颗粒或二次颗粒依靠范德华引力的作用下结合而成的粉末颗粒，易于分散。

1.为什么要控制松装密度：2.如何提高粉末的p松和流动性：松装密度高的粉末流动性也好，方法：粒度粗、形状规则、粒度组成用粗+细适当比例、表面状态光滑、无孔或少孔隙3.粉末颗粒有哪几种聚集形式，他们之间的区别在哪里：1、一次颗粒，二次颗粒（聚合体或聚集颗粒），团粒，絮凝体 2,通过聚集方式得到的二次颗粒被称为聚合体或聚集颗粒；团粒是由单颗粒或二次颗粒靠范德华引力粘结而成的，其结合强度不大，用磨研、擦碎等方法或在液体介质中就容易被分散成更小的团粒或单颗粒；絮凝体是在粉末悬浮液中，由单颗粒或二次颗粒结合成的更松软的聚集颗粒4.雾化法可生产哪些金属粉末：常用于：铁、钢(低合金、高合金、不锈钢等), Cu、Al及其合金, Pb、Sn, Superalloy, Ti合金等.5.雾化法制取金属粉末有哪些优点，简述雾化法和气体雾化法的基本原理：优点：①易合金化—可制得预合金粉末(因需熔化), 但完全预合金化后, 又易使压缩性下降. 一般采用部分预合金.②在一定程度上, 粒度、形状易控制. ③化学成分均匀、偏析小, 且化学成分较还原粉为纯. ④生产规模大（2）都属于二流雾化法，即利用高速气流或高压水击碎金属液流，破坏金属原子间的键合力，从而制取粉末6.影响电解铜粉粒度的因素有哪些：（1）电解液的组成1)金属离子浓度的影响。

2）酸度（或H+浓度）的影响；3）添加剂的影响（2）电解条件1)电流密度的影响；2）电解液温度的影响；3）电解时搅拌的影响；4）刷粉周期的影响；5）关于放置不溶性阳极和采用水内冷阴极问题7.电解法可生产哪些金属粉末，为什么：、1)水溶液电解法：可生产铜、镍、铁、银、锡、铅，铬、锰等金属粉末，在一定条件下可使几种元素同时沉积而制得Fe-Ni、Fe-Cu等合金粉末。

（2）熔盐电解法：可以制取Ti、Zr、Ta、Nb、Th、U、Be等纯金属粉末，也可以制取如Ta-Nb等合金粉末以及各种难熔化合物（5如碳化物、硼化物和硅化物等）8.欲得细W粉，应如何控制各种因素：(1) 采用两阶段还原法，并控制WO2的粒度细；（2）减少WO3的含水量和杂质含量；（3）H2入炉前应充分干燥脱水以减少炉内水蒸气的浓度；（4）还原，从而可得细W粉）；（5）采用顺流通H2法；（6）减小炉子加热带的温度梯度；（7）减小推舟速度和舟中料层的厚度；（8）WO3中混入添加剂（如重铬酸氨的水溶液）9.简述侧压力及其侧压系数：10.压制压力分配：压制压力分配：①使粉末产生位移、变形和克服粉末的内摩擦(粉末颗粒间的) —净压力P1;②用来克服粉末颗粒与模壁之间外摩擦的力—压力损失P2 .总压力为净压力与压力损失之和:压力降原因：粉末与模壁之间的摩擦力随压制压力而增减，在压坯高度上产生压力降压力分布不均匀的原因：由于粉末颗粒之间的内摩擦、粉末颗粒与模壁之间的外摩擦等因素影响, 压力不能均匀地全部传递, 传到模壁的压力始终小于压制压力.11.压坯中密度分布不均匀的状况及其产生的原因是什么？如何改善密度分布?密度分布不均匀的状况：一般，高度方向和横断面上都不均匀. ①平均密度从高而低降低.②靠近上模冲的边缘部分压坯密度最大; 靠近模底的边缘部分压坯密度最小.③当H/D(高径比)较大时,则上端中心的密度反而可能小于下端中心的密度. 产生的原因：压力损失改善压坯密度不均匀的措施：①在不影响压坯性能前提下, 充分润滑; ②采用双向压制; ③采用带摩擦芯杆的压模; ④采用浮动模; ⑤对于复杂形状采用组合模冲, 并且使各个模冲的压缩比相等; ⑥改善粉末压制性(压缩性、成形性)—还原退火;⑦改进模具构造或适当变更压坯形状 . ⑧提高模具型腔表面硬度和光洁度. HRC58～63,粗糙度9级以上.12.压坯可分为哪几类?压坯形状设计一般原则是什么?压坯形状分类①Ⅰ型柱状、筒状、板状等最简单形状压坯,如,汽车气泵转子.模具由阴模、一个上模冲、一个下模冲及芯棒等组成.②Ⅱ型端部有外凸缘或内凸缘的一类压坯; 如汽车转向离合器导承.模具由阴模、一个上模冲、两个下模冲及芯棒等组成.③Ⅲ型上、下端面都有两个台阶面的一类压坯,如汽车变速器毂.模具由阴模、两个上模冲、两个下模冲及芯棒等组成.④Ⅳ型下端面有三个台阶面的一类压坯,如汽车发动机的带轮毂.模具由阴模、一个上模冲、三个下模冲及芯棒等组成.⑤Ⅴ型上端面有两个台阶面、下端面有三个台阶面的一类压坯,如汽车的变速器齿毂.模具由阴模、两个上模冲、三个下模冲及芯棒等组成. 当压坯外凸缘的径向尺寸小时, 可用带台阴模成形的话, 则可压制成形下部有四个台阶面的压坯.13.什么是弹性后效?它对压坯有何影响?弹性后效：在去除P压后，压坯所产生的胀大现象。

1 以Ti-6Al-4V(TC4)合金为例，请列举2-3种从粉末合金到致密零部件成形的粉末冶金工艺，并简介各工艺的优缺点和适用性。

2 如果制备高致密的Al-30%(vol.)SiC复合材料，请选择2种工艺，如何保证力学性能优于铸锻材料。

方法一：对SiC颗粒进行表面预处理的方法。

最常用的表面处理方法有高温氧化、酸洗、表面涂层等方法，这里主要介绍高温氧化后再酸洗的方法对SiC颗粒进行表面处理。

SiC颗粒在高温氧化时，尖角处的活性高于平滑处的活性，氧化时尖角处的氧化程度比平面处的氧化程度严重，使原先的尖角被钝化。

SiC颗粒经高温氧化后再酸洗，其形状比原始态SiC颗粒的形状光滑，在复合材料中表现为界面光滑、平直及无界面反应产物的干净界面，这种界面减少了裂纹生成的概率，大大减小了棱角处的热残余应力和应变的集中现象，提高了裂纹生成能，延缓了裂纹的生成。

氧化态样品中的SiC颗粒表面元素偏聚最严重；在所有表面处理的样品中，酸洗态样品中SiC颗粒表面覆盖的基体合金层厚度最大，这可能是由于洁净的SiC/ Al 界面的结合强度比较高，结合较为牢固；稀疏处的SiC颗粒表面覆盖的基体合金层厚度比密集处的SiC颗粒表面覆盖的基体合金层厚度小。

由上可知，复合材料的断裂主要表现为增强相从基体中被拔出，且外面覆盖一层基体合金的基体延性断裂，而颗粒的断裂和基体的热应力断裂方式较少。

方法二：当Al-30%(vol.)SiC复合材料中混入一定量大粒豆状延性金属铝后，总体材料的断裂韧性可通过延性金属变形对断裂能的吸收及对裂纹尖端的屏蔽作用而得到有效改善。

因此，在复合材料中使SiC颗粒适当聚集分布，促进大颗粒铝合金基体的形成，则在铝合金颗粒的增韧作用下，可使材料韧性得以提高。

工艺过程如下：实际制作复合材料时应把颗粒经钝化处理，消除过小的尖角，同时保留一定角度也是材料增强的因素。

随颗粒角度的减小及体积分数的增加，复合材料的弹性模量有增大的趋势。

粉末冶金原理期末复习题库一、选择题1. 粉末冶金是一种通过粉末压制和烧结来制造材料或零件的技术，以下哪项不是粉末冶金的特点？A. 高密度B. 可制造复杂形状C. 无需锻造D. 材料浪费少2. 粉末冶金中，粉末的粒度对材料的哪些性质有影响？A. 烧结温度B. 机械性能C. 粉末流动性D. 所有以上3. 在粉末冶金中，烧结温度的高低会影响以下哪些因素？A. 材料的孔隙率B. 材料的强度C. 材料的硬度D. 所有以上4. 粉末冶金中的粉末制备方法包括哪些？A. 机械粉碎B. 化学气相沉积C. 电解D. 所有以上5. 粉末冶金中，哪种烧结方式可以制造出接近全密度的材料？A. 常压烧结B. 热压烧结C. 冷压烧结D. 真空烧结二、填空题6. 粉末冶金中，________是指粉末颗粒之间的结合力。

7. 粉末冶金材料的孔隙率可以通过________来降低。

8. 粉末冶金中，________是指粉末颗粒在压制过程中的重新排列和变形。

9. 粉末冶金制品的机械性能可以通过________来提高。

10. 粉末冶金中，________是指在粉末颗粒之间形成金属键的过程。

三、简答题11. 简述粉末冶金在工业应用中的优势。

12. 解释粉末冶金中的“粉末流动性”及其重要性。

13. 描述粉末冶金中烧结过程的基本原理。

14. 粉末冶金中如何通过控制烧结条件来获得所需的材料性能？15. 粉末冶金制品在哪些领域有广泛的应用？四、计算题16. 假设有一批粉末冶金材料，其原始密度为ρ0，烧结后密度为ρ1，烧结温度为T，试计算烧结后材料的孔隙率。

17. 如果粉末冶金材料的原始粉末粒度为d0，经过压制后粒度变为d1，试计算压制过程中粉末颗粒的变形率。

五、论述题18. 论述粉末冶金技术在航空航天领域的应用及其重要性。

19. 分析粉末冶金技术在环保和可持续发展方面的优势。

20. 讨论粉末冶金技术在新材料开发中的潜力和挑战。

六、案例分析题21. 某粉末冶金工厂在生产过程中遇到了材料强度不足的问题，请分析可能的原因并提出解决方案。

一、名词解释：（20分，每小题2分）临界转速比表面积一次颗粒离解压电化当量气相迁移颗粒密度比形状因子二、分析讨论：（25分）1 粉末冶金技术有何重要优缺点，并举例说明。

（10分）2 分析粉末粒度、粉末形貌与松装密度之间的关系。

（10分）3、分析为什么要采用蓝钨作为还原制备钨粉的原料（5分）三、分析计算：（30分，每小题10 分）1机械研磨制备铁粉时, 将初始粒度为200微米的粉末研磨至100微米需要5个小时，问进一步将粉末粒度减少至50微米，需要多少小时提示W=g （D f a -D i a ），a=-22 在低压气体雾化制材时，直径1mm的颗粒，需要行走10米和花去4秒钟进行固化，那么在同样条件下，100卩m粒度颗粒需要多长时间固化：计算时需要作何种假设。

3、相同外径球型镍粉末沉降分析，沉降桶高度100mm，设一种为直径100微米实心颗粒，一种为有内径为60的空心粉末，求他们的在水中的沉降时间。

d 理=8.9g /cm 3 ，介质黏度n =1x10 -2 Pa • S四、问答：（25分）1 气体雾化制粉过程可分解为几个区域，每个区域的特点是什么（10分）2 熔体粘度，扩散速率，形核速率，以及固相长大速率都与过冷度相关，它们各自对雾化粉末显微结构的作用如何（15分）一、名词解释：粉末加工硬化，二流雾化，假合金，二次颗粒，保护气氛（10分）松装密度，成形性，粉末粒度，粉末流动性，粉末比表面积，（10分）二、分析讨论：1、与传统加工方法比较，粉末冶金技术有何重要优缺点，试举例说明。

（20分）2、气体雾化制粉过程中，有哪些因素控制粉末粒度（10分）3、分析粉末粒度、粉末形貌与松装密度之间的关系。

（10分）三、分析计算：1、经氢气还原氧化铁制备还原铁粉：FeO+H 2 =Fe+H 2 O平衡常数：LgKp=-1000/T+, Kp=P H2O /P H215 讨论还原温度分别为500 o C，600 o C，700 o C时，平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。

2000四、问答1、压制一直径为38mm的圆柱体Fe基零件压坯，已知Fe粉的径向弹性后效为0.2%，烧结径向收缩率为0.3%，试计算阴模内径尺寸为多少？D（1+0.2%）（1-0.3%）=38D=38.04mm2、简述烧结机械零件与材料的分类，说明其中各类材料的基体类型及适用场合有哪些？烧结机械零件与材料的分类：烧结结构材料、烧结减摩材料、烧结摩擦材料烧结结构零件:烧结铁基材料:烧结铁,碳钢,合金钢,不锈钢烧结铜基材料:烧结青铜,黄铜,Cu-Ni合金,弥散强化烧结铝基材料:烧结铝合金,弥散强化铝烧结镍基材料:烧结钛基材料:烧结减摩零件:多孔轴承:铁基,铜基,铝基,不锈钢基固体自润滑材料:铁基,铜基,银基,双金属烧结摩擦零件:铜基摩擦零件:铁基摩擦零件:碳-碳复合材料:陶瓷基复合摩擦材料;用于干摩擦式离合器和制动器的关键材料.？？3、欲制造Cu基结构零件、Cu基电工触头和Cu基过滤器三种粉末冶金零件，其原料Cu粉应分别采用哪种制粉方法？为什么？Cu基结构零件：雾化法（水雾化）；颗粒形状不规则，颗粒间机械啮合，压坯强度也大。

Cu基电工触头：电解法；纯度高，导电性能好。

Cu基过滤器：雾化法（气雾化）；颗粒近球形，粒子尺寸均匀，高输出体积4、说明粉末注射成形的工艺流程，它对原料粉末有何要求？流程中的关键工序及注意事项是什么？工艺流程：粉末（金属或陶瓷） + 粘结剂及添加剂↓↓原料↓↓↓粉末零件粉末注射成形常用的粉末颗粒一般在2-8um，一般小于30um，粉末形状多为球形，颗粒外形比最好在1-1.5之间，具有相当宽或窄的粒度分布，填充密度较高。

注射成型是整个工艺流程的关键工序，注射成形时，对可能产生缺陷的控制应从两个方面进行考虑：（1）注射温度、压力、时间等工艺参数的设定；（2）填充是喂料在模腔中的流动控制。

？？5、运用挥发-沉淀长大机理，说明H2还原WO3制取细W粉时应如何控制工艺条件？（1）原料：A 粒度：当采用WO3时，其粒度与还原钨粉粒度间的依赖性不太明显，而主要取决于WO2的粒度。

粉末冶金原理试题及答案粉末冶金原理试题及答案一、名词解释：粉末加工硬化，二流雾化，假合金，二次颗粒，保护气氛金属粉末在研磨过程中由于晶格畸变和位错密度增加，导致粉末硬度增加，变形困难的现象称为加工硬化；由雾化介质流体与金属液流构成的雾化体系称为二流雾化；不是根据相图规律构成的合金体系，假合金实际是混合物；由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒；为防止粉末或压坯在高温处理过程发生氧化而向体系因入还原性气体或真空条件称为保护气氛；松装密度，成形性，粉末粒度，粉末流动性，粉末比表面积，粉末自由充满规定的容积内所具有的粉末重量成为松装密度粉末在经模压之后保持形状的能力一定质量（一定体积）或一定数量的粉末的平均颗粒尺寸成为粉末粒度一克质量或一定体积的粉末所具有的表面积与其质量或体积的比值称为比表面积50 克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末比表面积。

二、分析讨论：1 、与传统加工方法比较，粉末冶金技术有何重要优缺点，试举例说明。

解 :优点：材料利用率高，加工成本较低，节省劳动率，可以获得具有特殊性能的材料或产品，缺点：由于产品中孔隙存在，与传统加工方法相比，材料性能较差例子：铜—钨假合金制造，这是用传统方法不能获得的材料；2 、气体雾化制粉过程中，有哪些因素控制粉末粒度？解 :二流之间的夹角，夹角越大，雾化介质对金属流柱的冲击作用越强，得到的粉末越细；采用液体雾化介质时，由于质量大于气体雾化介质，携带的能量大，得到的粉末越细；金属流柱直径小，获得粉末粒度小；金属温度越高，金属熔体黏度小，易于破碎，所得粉末细小；3 、分析粉末粒度、粉末形貌与松装密度之间的关系。

解 :粉末平均粒度越小，粉末形貌越复杂，粉末颗粒之间以及粉末表面留下空隙越大，松装密度越小；粉末平均粒度越小，粉末形貌越复杂，粉末颗粒之间的运动摩擦阻力越大，流动性越差，松装密度越小。

三、分析计算：1 、经氢气还原氧化铁制备还原铁粉：FeO+H 2 =Fe+H 2 O平衡常数： LgKp=-1000/T+0.5, Kp=P H2O /P H2讨论还原温度分别为 500 o C ， 600 o C ， 700 o C 时，平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。

2006 粉末冶金原理课程（ I ）考试题标准答案一、名词解释：（ 20 分，每小题 2 分）临界转速：机械研磨时，使球磨筒内小球沿筒壁运动能够正好经过顶点位置而不发生抛落时，筒体的转动速度比表面积：单位质量或单位体积粉末具有的表面积一次颗粒：由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒；离解压：每种金属氧化物都有离解的趋势，而且随温度提高，氧离解的趋势越大，离解后的氧形成氧分压越大，离解压即是此氧分压。

电化当量：这是表述电解过程输入电量与粉末产出的定量关系，表达为每96500库仑应该有一克当量的物质经电解析出气相迁移：细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压，在高温经挥发进入气相，被还原后沉降在大颗粒上，导致颗粒长大的过程颗粒密度：真密度、似密度、相对密度比形状因子：将粉末颗粒面积因子与体积因子之比称为比形状因子压坯密度：压坯质量与压坯体积的比值粒度分布：将粉末样品分成若干粒径，并以这些粒径的粉末质量（颗粒数量、粉末体积）占粉末样品总质量（总颗粒数量、总粉末体积）的百分数对粒径作图，即为粒度分布二、分析讨论：（ 25 分）1 、粉末冶金技术有何重要优缺点，并举例说明。

（ 10 分）重要优点：* 能够制备部分其他方法难以制备的材料，如难熔金属，假合金、多孔材料、特殊功能材料（硬质合金）；* 因为粉末冶金在成形过程采用与最终产品形状非常接近的模具，因此产品加工量少而节省材料；* 对于一部分产品，尤其是形状特异的产品，采用模具生产易于，且工件加工量少，制作成本低 , 如齿轮产品。

重要缺点：* 由于粉末冶金产品中的孔隙难以消除，因此粉末冶金产品力学性能较相同铸造加工产品偏低；* 由于成形过程需要模具和相应压机，因此大型工件或产品难以制造；* 规模效益比较小2 、气体雾化制粉过程可分解为几个区域，每个区域的特点是什么？（ 10 分）气体雾化制粉过程可分解为金属液流紊流区，原始液滴形成区，有效雾化区和冷却区等四个区域。

中南大学冶金原理题库第一篇冶金熔体第一章概述1．什么是冶金熔体？它分为几种类型？2．何为熔渣？简述冶炼渣和精炼渣的主要作用。

3．什么是富集渣？它与冶炼渣的根本区别在哪里？4．试说明熔盐在冶金中的主要应用。

5．熔锍的主要成分是什么？6．为什么熔盐电解是铝、镁、钠、锂等金属的惟一的或占主导地位的生产方法？第二章冶金熔体的相平衡1．在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，并说明其变化规律。

X：A 10%，B 70%，C 20%；Y：A 10%，B 20%，C 70%；Z：A 70%，B 20%，C 10%；若将3kg X熔体与2kg Y熔体和5kg Z熔体混合，试依据杠杆规则用作图法和计算法求出混合后熔体的组成点。

2．试找出图2-44所示的三元系相图中的错误，说明原因并更正。

3．图2-45是生成了一个二元不一致熔融化合物的三元系相图（1）写出各界线上的平衡反应；（2）写出P、E两个无变点的平衡反应；（3）分析熔体1、2、3、4、5、6的冷却结晶路线。

4．某三元系相图如图2-46中所示，AmBn为二元不一致熔融化合物。

试分析熔体1、2、3的冷却结晶过程。

5．图2-47为生成一个三元化合物的三元相图，（1）判断三元化合物N的性质；（2）标出边界线的温度降低方向；（3）指出无变点K、L、M的性质，写出它们的平衡反应；（4）分析熔体1、2的冷却过程。

6．试分析图2-23熔体3、4、5、6的冷却过程。

7．试根据CaO-SiO2-A12O3系相图说明组成为（wB / %）CaO 40.53，SiO2 32.94，A12O3 17.23，MgO 2.55的熔渣冷却过程中液相及固相成分的变化。

8．试根据图2-30绘制CaO- A12O3- SiO2三元系1500°C时的等温截面图。

9．给出CaO-SiO2-FeO系相图中1500°C的等温截面图，标出各相区内的相平衡关系。

组成为（wB / %）CaO 45、SiO2 25、FeO 20的熔渣在此温度下析出什么晶相？怎样才能使此熔渣中的固相减少或消除?10．假定炉渣碱度为= 2。

18、分析烧结时形成连通孔隙和闭孔隙的条件..开孔：Ps=Pv -γ/ρPs仅是表面张应力-γ/ρ中的一部分;因为气体压力Pv与表面张应力的符号相反..当孔隙与颗粒表面连通即开孔时;Pv可取1atm;只有当烧结颈ρ长大;表面张力减小到与Pv平衡时;烧结收缩停止闭孔：Ps=Pv-2γ/rr孔：孔隙半径孔表示作用在孔隙表面使孔隙缩小的张应力..当孔隙 -2γ/r孔收缩时;气体若来不及扩散出去;形成闭孔隙..如果张应力大于气体压力Pv;孔隙继续收缩..Pv大到超出表面张力时;隔离孔隙停止收缩21、在哪些情况下需要向粉末中添加成形剂为什么a硬质粉末;由于粉末变形抗力很高;无法通过压制所产生的变形而赋予粉末坯体足够的强度;一般采用添加成形剂的方法以改善粉末成形性能;提高生坯强度;便于成形..橡胶、石蜡、PEG、PVA等..b流动性差的粉末、细粉或轻粉填充性能不好;自动成形不好;影响压件密度的均匀性..添加成形剂能适当增大粉末粒度;减小颗粒间的摩擦力..22、在粉末刚性模压制过程中;通常存在哪两种摩擦力哪种摩擦力会造成压坯密度分布而在CIP中的情况又如何性模压制过程中;通常存在外摩擦力和内摩擦力;其中外摩擦力会造成压坯密度分布不均匀;CIP中不存在外摩擦力..23、为什么作用在烧结颈表面的拉应力随着烧结过程的进行而降低σ=-γ/ρ作用在颈部的张应力指向颈外;导致烧结颈长大;孔隙体积收缩..与此同时;随着烧结过程的进行;烧结颈扩大;∣ρ∣的数值增大;烧结驱动力逐步减小..25、在制备超细晶粒YG硬质合金中;为什么通过添加铬和钒的碳化物能够控制合金中硬质相晶粒的长大铬和钒的碳化物在液态钴相中溶解度大;能降低体系的共晶温度;并且抑制剂组元偏聚WC/Co界面;抑制WC晶粒的溶解和干扰液态钴相中的W;C 原子在WC晶粒上的析出;从而阻止WC晶粒在烧结过程中的粗化..26、简述温压技术能较大幅度提高铁基粉末冶金零件密度的机理1）温压过程中;加工硬化的速度与程度降低;塑性变形充分进行;为颗粒重排提高协调性变形；2）采用新型润滑剂;降低粉末与模壁间、粉末颗粒间的摩擦;提高有效压制力;便于颗粒相互填充;有利于颗粒重排；总之;温压技术能改善主导致密化机理的塑性变形和颗粒重排;故而能较大幅度提高铁基粉末冶金零件密度..27、一个具有下图中的形状的粉末坯体;若采用整体下模冲结构会带来什么后果为什么如何改正模冲结构的设计备注：两台阶均为圆柱形..答：采用整体下模冲结构导致两台阶圆柱压坯的密度分布不均匀..密度不同的连接处就会由于应力的重新分布而产生断裂或分层..压坯密度的不均匀也将使烧结后的制品因收缩不一急剧变形而出现开裂或歪扭..故为了使具有复杂形状的横截面不同的压坯密度均匀;必须设计出不同动作的组合模冲;并且应使它们的压缩比相等..29、粉末烧结钢的晶粒为什么比普通钢细小有一汽车制造商的质检部配合开发部拟用铁基粉末冶金零件取代原机加工45钢件;对粉末冶金零件供应商按同材质提供的样件进行金相检验..质检人员发现粉末冶金件中的铁晶粒与原45钢机加工件之间有无差异为什么粉末冶金件中的铁晶粒比原45钢机加工件的晶粒细小..原因：1）粉末冶金件在烧结过程中;孔隙、夹杂物对晶界迁移的阻碍；a、孔隙的存在阻止晶界的迁移..粉末颗粒的原始边界随着烧结过程的进行一般发展成晶界..而烧结坯中的大量孔隙大都与晶界相连接;会对晶界迁移施加了阻碍作用b、粉末中的夹杂物也对晶粒长大施加一定的阻碍作用..这些夹杂物包括硅酸盐和金属的氧化物..其对晶界迁移的阻碍作用大于孔隙..因为孔隙随着烧结过程的进行可减弱或消失..而夹杂物一般难以消除若夹杂物在烧结过程中稳定时2）烧结温度低于铸造温度；因而;粉末烧结材料的晶粒一般较普通钢细小..31、某公司采用还原铁粉作主要原料制造材质为Fe-2Cu-1C的一零件;粉末中添加了0.7%的硬脂酸锌做润滑剂;在吨位为100吨的压机上成形;在压制后发现零件的压坯密度偏低..在不改变装备的情况下;该公司的技术人员最终解决了压坯密度偏低的问题..请问其可能采取了什么技术措施为什么1压制前 ;将还原铁粉进行还原退火处理..刚生产的还原铁粉有加工硬化;且氧碳含量相对较高;影响粉末压缩性..故进行还原退火;消除粉末加工硬化;减少杂质含量;降低氧碳含量;提高粉末总铁量;有利于提高粉末压缩性;进而提高压坯密度..2改善粉末流动性;提高模具的光洁度和硬度..34、液相烧结的三个基本条件是什么它们对液相烧结致密化的贡献是如何体现的三个基本条件：液相必须润湿固相颗粒、固相在液相中具有有限的溶解度、液相数量1）液相必须润湿固相颗粒;这是液相烧结得以进行的前提..液相只有具备完全或部分润湿的条件;才能渗入颗粒的微孔和裂隙甚至晶粒间界;促进致密化2）有限的溶解可改善润湿性;增加了固相物质迁移通道;加速烧结；并且颗粒表面突出部位的化学位较高产生优先溶解;通过扩散和液相流动在颗粒凹陷处析出;改善固相晶粒的形貌和减小颗粒重排的阻力;促进致密化3）在一般情况下;液相数量的增加有利于液相均匀地包覆固相颗粒;为颗粒重排列提供足够的空间和致密化创造条件..36、在金属粉末注射成形过程中;为什么必须采用细粉末作原料或用细粉末作原料具有哪些技术上的优越性通常采用哪两种基本的脱脂方法1）颗粒细小;比表面积大;表面能越高;能提高粉末烧结驱动力；2）颗粒细化;颗粒间的联结力提高;提高脱脂后坯体的强度；3）细颗粒阻力大;融体与粘结剂在流动中不易分离;便于混练与注射..通常采用热脱脂和溶剂脱脂..先采用溶剂脱脂在注射坯体中形成开孔隙网络;为后续热脱脂的分解产物的排出提供物质传输通道;↓分解产物可能形成的内压和造成脱脂缺陷的机会;↑脱脂速度..37、对于一多台阶的粉末冶金零件;设计压模是应注意哪两个问题1）组合模冲;2恒压缩比..在压制横截面不同的多台阶的压坯时;必须保证整个压坯内的密度相同;否则在脱模过程中;密度不同的连接处就会由于应力的重新分布而产生断裂或分层..压坯密度的不均匀也将使烧结后的制品因收缩不一急剧变形而出现开裂或歪扭..故为了使具有复杂形状的横截面不同的压坯密度均匀;必须设计出不同动作的组合模冲;并且应使它们的压缩比相等..38、表面迁移包括哪些烧结机构当烧结进行到一定程度;孔隙产生封闭后;它们起何作用1表面扩散：球表面层原子向颈部扩散..2蒸发-凝聚：表面层原子向空间蒸发;借蒸汽压差通过气相向颈部空间扩散;沉积在颈部..孔隙产生封闭后;表面扩散只能促进孔隙表面光滑;导致孔隙球化..蒸发-凝聚也对孔隙的球化也起作用..39、分析模压时产生压坯密度分布不均匀的原因..刚模压制时;由于粉末颗粒与模具阴模内壁、模冲、芯棒之间的因相对运动而出现的摩擦力的作用;消耗有效外压;造成在压坯高度方向压力降和在压制面上的压力再分布;因此造成压坯的各处密度不均匀..42、简述在目前材料技术中获得纳米晶材料十分困难的原因..制备纳米晶材料关键是在保持块体材料呈现纳米晶结构;而又能获得全致密化..1从烧结热力学角度;纳米粉体具有极大的表面能;既为烧结过程中的全致密化提供驱动力;也为晶粒长大提供驱动力；2从烧结动力学角度;烧结动力学方程X/a m=FT.t/a m-n;由于纳米粉末颗粒的a值很小;达到相同的x/a值所需时间很短;烧结温度降低..纳米粉末具有本征的偏离平衡态的亚稳结构;热激活过程导致纳米结构不稳定..所以;获得纳米晶材料十分困难43、从烧结驱动力的角度;分析纳米粉末烧结活性极好的原因..1烧结热力学：具有巨大的表面能;为烧结过程提供很高的烧结驱动力;使烧结过程加快2烧结动力学：由烧结动力学方程X/a m=FT.t/a m-n;纳米粉末颗粒的a值很小;达到相同的x/a值所需时间很短;烧结温度降低..故纳米粉末烧结活性很高44、分析氧化铝弥散强化铜复合材料在高温如850°C具有高硬度的原因..氧化铝弥散强化铜复合材料显微结构稳定亚结构稳定;再结晶温度高：在高温下;晶内弥散质点阻碍位错亚结构中位错逃逸;并且晶界上的弥散质点阻碍晶界迁移;因此在高温下材料硬度高45、为什么在模压坯件中出现密度分布产生密度分布有什么主要危害原因：刚模压制时;由于粉末颗粒与模具阴模内壁、模冲、芯棒之间的因相对运动而出现的摩擦力的作用;消耗有效外压;造成在压坯高度方向压力降和在压制面上的压力再分布;因此造成压坯的各处密度不均匀..危害：a、不能正常实现成形;如出现分层;断裂;掉边角等；b、烧结收缩不均匀;导致变形；c、限制拱压产品的形状和高度..46、影响粉末流动性的因素有哪些如果一种粉末的流动性较差;对粉末冶金零部件的后续加工带来什么危害影响因素： a、形状复杂;表面粗糙;颗粒间的相互摩擦和咬合阻碍它们相互移动;流动性差；b、理论密度增加;比重大;流动性增加；c、粒度组成;细粉增加 ;流动性下降..危害：流动性差的粉末;压制时粉末填充模腔的均匀性差;造成压坯的各处密度不均匀;使零件不能正常实现成形;如出现分层;断裂;掉边角等；并且烧结收缩不均匀;导致变形；48、粉末压坯强度的影响因素有哪些分别以硬质合金和铁基粉末冶金零件为例;可采取哪些技术措施如何提高坯件强度 1影响因素：颗粒间的结合强度机械啮合和接触面积颗粒间的结合强度：a.颗粒表面的粗糙度 b.颗粒形状粉末颗粒形状越复杂;表面越粗糙;则粉末颗粒之间彼此啮合的越紧密;压坯强度越高..c.颗粒表面洁净程度d.压制压力：压力提高;结合强度提高与变形度有关e.颗粒的塑性与结合面积有关f.硬脂酸锌及成形剂添加与否g.高模量组份的含量：含量高;结合强度大颗粒间接触面积：即颗粒间的邻接度颗粒的显微硬度、粒度组成、压制时颗粒间的相互填充程度;进而提高接触面积；压制压力：压力大;塑性变形大;S提高；颗粒形状：复杂;结合强度提高;但S降低49、为什么说温压技术是传统模压技术的发展与延伸温压：系指粉末与模具被加热到较低温度一般为150℃下的刚模压制方法..a、除粉末与模具需加热以外;与常规模压几乎相同；b、温压与粉末热压完全不同;温压的加热温度远低于热压高于主要组分的再结晶温度；c、温压保持了传统模压的高效、高精度优势;而且被压制的粉末冶金零部件的尺寸精度很高;表面光洁；d、提高了铁基零部件的性能和服役可靠性;拓宽了部件的应用范围；故说温压技术是是传统模压技术的发展与延伸..50、分析在YG硬质合金生产过程中;允许合金中碳含量可在WC的化学计量附近波动原因金中碳含量可在一定范围内偏离WC的化学计量而不致引起合金强度的大幅度降低的原因WC的理论碳含量为6.12%..若化合碳的含量低于这一数值;则在硬质合金中形成脆性相-η相；若高于这一数值则会生成游离石墨..这二者都是硬质合金的结构缺陷;导致硬质合金强度的大幅度下降..但当合金中碳含量在6.05-6.2%范围内波动时;合金强度变化不大..1添加了晶粒长大抑制剂TaC、VC、Cr2C3等;以其化合物或相应氧化物粉末形式添加到W粉、碳黑混合物中2杂质元素Ca、Mg、Si等的氧化物与碳反应51、分析温度液相烧结三个条件的必要性..1液相必须润湿固相颗粒;这是液相烧结得以进行的前提否则产生反烧结现象..即烧结体系需满足方程γS=γSL+γLCOSθθ为润湿角;并且需满足的润湿条件是θ<90；2固相在液相中具有有限的溶解度..有限的溶解;可改善润湿性、增加液相的数量;并且发生马栾哥尼效应有利于液相迁移;同时增加了固相物质迁移通道;改善固相晶粒的形貌和减小颗粒重排的阻力；3液相数量：在一般情况下;液相数量的增加有利于液相均匀地包覆固相颗粒;为颗粒重排列提供足够的空间和致密化创造条件..同时;也可减小固相颗粒间的接触机会..53、有一铁基粉末冶金齿轮在成形后一端出现了掉边、掉角现象;请提出相应的解决这一技术问题的方法.. 成形后一端出现了掉边、掉角现象;主要是由于压坯的密度分布不均匀;导致不能正常实现成形..采用温压技术：低的脱模压力;高的压坯强度;弹性后效小;密度分布均匀.. 54、什么是弹性后效其主要影响因素有哪些当压力去除之后和将压坯脱拱之后;由于内应力作用;压坯产生的膨胀现象称为弹性后效..弹性后效的大小取决于残留应力的高低;主要影响因素：a.压制压力：压制压力高;弹性内应力高b.粉末颗粒的弹性模量：弹性模量越高;弹性后效越大c.粉末粒度组成：越合理;产生的弹性应力越小；粒度小;弹性后效大d.颗粒形状：形状复杂;弹性应力大;弹性后效大e.颗粒表面氧化f.粉末混合物的成份如石墨含量A．Fe-2Cu B、Fe-2Cu-0.8C B的弹性后效明显;因为C的模量很高55、比较活化烧结与强化烧结的异同..活化烧结：系指能降低烧结活化能;使体系的烧结在较低的温度下以较快的速度进行、烧结体性能得以提高的烧结方法..采用化学或物理的措施;使烧结温度降低、烧结过程加快;或使烧结体的密度和其它性能得到提高的方法称为活化烧结强化烧结：是泛指能够增加烧结速率;或能够强化烧结体性能合金化或抑制晶粒长大的所有烧结过程同：目的相同异：途径定义57、表面迁移包括哪两种请利用双球模型图示说明..表面迁移包括：表面扩散：球表面层原子向颈部扩散..蒸发-凝聚：表面层原子向空间蒸发;借蒸汽压差通过气相向颈部空间扩散;沉积在颈部..59、液相烧结包括哪几种形式瞬时液相烧结：在烧结中、初期存在液相;后期液相消失..烧结中初期为液相烧结;后期为固相烧结..稳定液相烧结：烧结过程始终存在液相..熔浸：多孔骨架的固相烧结和低熔点金属渗入骨架后的液相烧结过程..前期为固相烧结;后期为液相烧结..全致密假合金如W-Cu等..超固相线液相烧结：液相在粉末颗粒内形成;是一种在微区范围内较普通液相烧结更为均匀的烧结过程..60、对于刚性模压制;粉末混合物中通常要添加哪两类辅助物质为什么通常要添加成形剂和润滑剂..原因：对于硬质粉末;由于粉末变形抗力很高;无法通过压制所产生的变形而赋予粉末坯体足够的强度;一般采用添加成形剂的方法以改善粉末成形性能;提高生坯强度;便于成形；2流动性差的粉末、细粉或轻粉填充性能不好;自动成形不好;影响压件密度的均匀性..添加成形剂能适当增大粉末粒度;减小颗粒间的摩擦力；3粉末颗粒与模壁间的摩擦导致压坯密度分布不均匀和影响被压制工件的表面质量;降低模具的使用寿命;故要添加润滑剂减小粉末与模壁间和粉末颗粒间的摩擦..62、现有两个分别经单向压制和双向压制的圆柱形直径为20mm;高度为25mmWC-10Co粉末坯件;请用图示比较两者之间在外形方面的差异;并分析其原因..单向压制：一端外表光滑明亮;另一端则比较暗淡；双向压制：两端都光滑明亮;中间则比较暗淡..原因：单向压制;由于外摩擦压力损失致使压坯密度分布不均匀;上端有效压制压力大、密度大;下端有效压制压力小、密度小；双向压制时;两端有效压制压力大、密度高;中间有效压制压力相对小、密度较两端低..并且压坯密度分布较单向压制的均匀..63、热等静压用模套材料包括哪三大类金属、陶瓷、玻璃64、采用钢模单向压制一根尺寸为φ50100mmYG10合金的粉末压坯;并在合适的工艺条件下烧结..请画出其最终轮廓的大致外形标出加压方向;但不必标注其具体尺寸..为什么若要得到尺寸较均一的烧结棒材;可采用什么成形技术实现答：第一种情况：第二种情况：密度分布均匀;烧结尺寸变化均匀有压制压力损失;上下端密度分布不均匀..烧结时;上层密度高收缩小;下层密度低收缩大;故上宽下窄可采用冷等静压CIP技术：消除了粉末与模套之间的外摩擦;密度分布均匀;压制压力降低..65、根据您已掌握的烧结机构;哪些对粉末压坯致密化有贡献哪些有利于孔隙球化致密化：粘性流动、体积扩散、晶界扩散、塑性流动、表面扩散烧结早期球化：表面扩散后期、蒸发-凝聚66、互不溶二元系A-B粉末烧结时必须满足什么热力学条件1互不溶系的烧结服从不等式：γAB<γA ＋γB;即A-B的比界面能必须小于A、B单独存在的比表面能之和；2在满足上式的前提下;如果γAB>|γA －γB|;在两组元的颗粒间形成烧结颈的同时;它们可互相靠拢至某一临界值；如果γAB<|γA －γB|;则开始时通过表面扩散;比表面能低的组元覆盖在另一组元的颗粒表面;然后同单元系烧结一样;在类似复合粉末的颗粒间形成烧结颈..不论是上述中的哪种情况;只有γAB越小;烧结的动力就越大..67、烧结气氛的两个作用是什么1保护功能：控制烧结体与环境之间的化学反应;如氧化和脱碳;2净化功能：及时带走烧结坯体中润滑剂和成形剂的分解产物..68、有一个经单向压制的铁基Fe-0.5C圆柱形粉末压坯;在氮基气氛中于1120°C烧结40分钟;请画出烧结后坯件的大致外形;简述其原因..答：原因：单向压制;由于外摩擦压力损失致使压坯密度分布不均匀;上端密度大、弹性后效大;下端密度小、弹性后效小..在烧结过程中;由于密度大的收缩小;密度小的收缩大..故出现上端宽、下端窄的形状..69、W-7Ni-3Fe;WC-Co和Fe-20Cu经液相烧结后;其中高熔点相晶粒的大致形状是什么试分析其原因..W-7Ni-3Fe重合金：W晶体以金属键和离子结合;具有一定的方向性;高能晶面优先沉积机率↑;→卵形..WC-Co合金：WC晶体以共价键和离子键结合;具有极强的方向性;析出在特定的晶面进行;→多边形..Fe-20Cu：Fe 为金属晶体;晶面能接近各向同性;各个方向上的析出时机率几乎相同;→近球形..71、在模具设计合理下;如何制造形状复杂的零部件1）采用合适粒度组成和表面较粗糙的近球形粉末——高的压坯强度2）采用温压技术：a、低的脱模压力b、高压坯密度和强度c、弹性后效小d、密度分布均匀72、HIP与HP性能比较..HIP优越a、HIP比HP密度高..HIP0.5Tm比HP0.7Tm温度低..晶粒更细小粉末高速钢..有利于制备Tm相差悬殊的层叠复合材料..压制压力更高73、巴尔申压制方程的三个基本假设是什么1将粉末体视为弹性体：运用虎克定律于压制方程2不考虑粉末的加工硬化3忽略模壁摩擦..74、分别分析单轴压制和等静压制的差别及应力特点..单轴压制和等静压制的差别在于粉体的受力状态不同;一般单轴压制在刚模中完成;等静压制则在软膜中进行；在单轴压制;由于只是在单轴方向施加外力;模壁侧压力小于压制方向受力;因此应力状态各向异性;σ1σ2=σ3导致压坯中各处密度分布不均匀；等静压制时由于应力来自各个方向;且通过水等静压力进行;各方向压力大小相等;粉体中各处应力分布均匀;σ1=σ2=σ3;因此压坯中各处的密度基本一致77、讨论固相烧结后期;孔隙为什么会球化;小孔隙为什么会消失答：固相烧结后期;形成大量的隔离的闭孔隙..通过表面扩散和蒸发凝聚;孔隙中凸部位的物质迁移到凹部位;促进孔隙表面光滑;从而使孔隙球化由于体积扩散;空位的内孔隙向颗粒表面扩散以及空位由小孔隙向大孔隙扩散;烧结体发生收缩;小孔隙不断消失9 、一压坯高度是直径的三倍;压力自上而下单向压制;在压坯三分之二高度处压力只有压坯顶部压力的四分之三;求压制压力为 500Mpa 时;压坯三分之一高度和压坯低部的压制压力解：根据已知条件;在 h=2/3H 时; P2=3/4P1 ;计算得 EXP -Q1 =3/4h=1/3H 时; P3=P1EXP -Q2 =281 .. 25Mpa在压坯底部压制压力 P=210 .. 94MPa11、一个密度为9.3g/cm3、A-B50数字表示材料的质量百分数的粉末压坯;请计算该压坯中的孔隙度..注：1精确到小数点后一位；2物质A的理论密度=10g/cm3;物质B的理论密度=20g/cm3解：理论密度ρm =1/ΣMi/ρmii=1—n组分数或代表i组分Mi为质量分数ρm=1/50%/10+50%/20=13.3 g/cm3孔隙度：θ=1—ρ/ρm=1-9.3/13.3=0.301=30.1%12、当保护气体压力为一个大气压时;表面张力为0.25N;求烧结体中尺寸不再发生变化时的孔隙直径..解：-2γ/rP =Pv当P=0时;烧结体中尺寸不再发生变化 P=2γ/rv=20.25/105=510-6m=5μm r=2γ/ Pvd=2r=10μm入气相;被还原后沉降在大颗粒上;导致颗粒长大的过程体后继而析出;进行物质迁移的过程与氢分压比的量度移实现颗粒间联结的过程..时施以高温和高压;使粉末体被压制和烧结成致密的零件或材料的过程的压制方法的速度进行、烧结体性能得以提高的烧结方法..采用化学或物理的措施;使烧结温度降低、烧结过程加快;或使烧结体的密度和其它性能得到提高的方法称为活化烧结制晶粒长大的所有烧结过程材料中的碳含量表示气氛的碳势现的摩擦粒间的摩擦力;大幅度降低颗粒运动时的摩擦面积;增大运动单元的动力的过程即弹性后效及其与模壁之间的摩擦系数直接相关净成形技术;将粉末与热塑性材料均匀混合使成为具有良好流动性能在一定温度下的流态物质;而后把这种流态物在注射成形机上经过一定的温度和压力;注入模具内成形受阻力愈小..结果中心部位的挤压物料的流动速度比外层挤压物料的流动速度快;这种现象称为超前现象散;沉积在颈部..移..强度时;发生塑性变形;导致物质向颈部迁移..物质迁移..。

名词解释露点：在标准大气压下，气氛中水蒸汽开始凝结的温度，是其中水蒸汽与氢分压比的量度。

碳势：某一含碳量的材料在某种气氛中烧结时既不渗碳也不脱碳，以材料中的碳含量表示气氛的碳势。

CIP：冷等静压，借助于高压泵的作用将流体介质压入耐高压钢质密闭容器，高压流体的静压力直接作用于弹性模套内的粉末体，依照帕斯卡原理使粉末体受到各个方向上大致相等的压力作用。

消除了粉末与模套之间的外摩擦。

密度分布均匀，同一密度所需压力较模压降低。

HIP：包套置于一具有发热元件的高压容器内，抽出缸内空气。

压入30—60Mpa 的氩气，加热至100Mpa左右，借助于高温、高压的联合作用使粉末体发生充分致密化，获得全致密、高性能P/M制品。

弹性后效：指压坯脱出模腔后由于内应力的作用尺寸胀大的现象。

合批：相同成分不同粒度的粉末的混合拱桥效应：颗粒间由于摩擦力的作用而相互搭架形成拱桥孔洞的现象内摩擦：粉末颗粒之间的摩擦烧结：烧结是指粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。

液相烧结：烧结温度高于烧结体系低熔组分的熔点或共晶温度的多元系烧结过程，即烧结过程中出现液相的粉末烧结过程统称为液相烧结。

瞬时液相烧结：在烧结中、初期存在液相，后期液相消失。

烧结中初期为液相烧结，后期为固相烧结。

活化烧结：系指能降低烧结活化能，使体系的烧结在较低的温度下以较快的速度进行、烧结体性能得以提高的烧结方法。

溶解-在析出阶段：对于固相在液相中具有一定溶解度的LPS体系由于化学位的差异，化学位高的部位将发生优先溶解并在附近的液相中形成浓度梯度，发生扩散并在化学位低的部位析出。

填空题1．对于存在溶解析出的液相烧结体系，化学位较高的部位是颗粒尖角处与细颗粒，而大颗粒表面和颗粒凹陷处是化学位较低的部分。

2．在粉末压制过程中，通过颗粒的滑动和转动实现粉末颗粒的位移。

3．在熔浸过程中，前期发生固相烧结，而后期发生液相烧结。

4．粉末压坯的强度受控于颗粒之间的结合强度、颗粒之间的接触面积和残余应力的大小。

中南大学考试试卷2
粉末冶金原理课程试题 (2005年)
院系专业姓名学号：
一、名词解释：
粉末加工硬化，二流雾化，假合金，二次颗粒，保护气氛（ 10 分）松装密度，成形性，粉末粒度，粉末流动性，粉末比表面积，（ 10 分）
二、分析讨论：
1 、与传统加工方法比较，粉末冶金技术有何重要优缺点，试举例说明。

（ 20 分）
2、气体雾化制粉过程中，有哪些因素控制粉末粒度？（ 10 分）
3 、分析粉末粒度、粉末形貌与松装密度之间的关系。

（ 10 分）
三、分析计算：
1 、经氢气还原氧化铁制备还原铁粉：
FeO+H 2 =Fe+H 2 O
平衡常数： LgKp=-1000/T+0.5, Kp=P H2O /P H2
讨论还原温度分别为 500 o C ， 600 o C ， 700 o C 时，平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。

（ 15 分）
2 、若用镍离子浓度为 24 克 / 每升（ g/L ）的硝酸镍溶液作为电解液制取镍粉时，至少需要多大的电流密度才能够获得松散粉末？（ 15 分）假设 K=0.80
四、讨论题：
1 、用比表面吸附方法测试粉末粒度的基本原理是什么？（10 分）。