《粉末冶金原理》复习题
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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。
《粉末冶金原理》复习题名词解释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)二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真密度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似密度又叫有效密度,颗粒质量用包括闭孔在内的颗粒体积去除得的相对密度粉末或压坯密度与对应材料理论密度的比值百分数松装密度粉末在规定条件下自然填充容器时,单位体积内的粉末质量,单位为g/cm3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相对体积粉末体的相对密度(d=ρ/ρ理)的倒数称为相对体积,用β=1/d表示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;(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)粉末加工硬化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雾化法利用高速气流或高速液流将金属流(其它物质流)击碎制造粉末的方法.二流雾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快速冷凝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假合金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保护气氛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压制性粉末压缩性与成形性的总称成形性粉末在经模压之后保持形状的能力,一般用压坯强度表示压缩性粉末在模具中被压缩的能力称为压缩性,一般用压坯密度表示粉末粒度一定质量(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粉末流动性 50 克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末流动性。
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。
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。
粉末冶金原理习题库粉末制备习题* 粉末冶金产品在汽车工业中有许多用途,请列举三种汽车用粉末冶金产品。
* 有什么方法可以取代粉末冶金技术制备钨灯丝,为什么电熔断器中不采用钨灯丝材料。
* 粉末冶金一度称为金属陶瓷( Metal ceiamics) ,是什么工序类似于陶瓷产品制备。
* 粉末冶金与陶瓷的主要差别是什么?这些差别是如何影响过程的。
* 粉末冶金的定义是什么?* 粉末冶金的工程含义是什么?* 减少加工成本是粉末冶金产品过程的重要方面,要求减少模具结构误差,以确保产品尺寸精度与性能,在什么步骤上有利于减少产品加工成本* 金属基复合材料,如SiC 纤维强化铝合金,是粉末冶金应用的领域,你能说明复合材料制备方法吗?* 在水雾化制粉时,怎样获得球形颗粒。
*雾化青铜粉末经气流研磨成碟状。
①如何测试该碟状粉末的粒度。
②改变碟状粉末厚度的方法。
③哪些工艺参数有助于获得碟状粉末。
* 用气体雾化制备合金粉末,雾化融液金属温度略高于液相线,对于粒径为100μm的颗粒,固化时间为,估算在同样条件下10μm粒径粉末颗粒的固化时间。
* 采用水平雾化时,发现所得粉末颗粒太小,不适合后续的工序,建议改变三个过程参数以增大粒径。
* 在气体雾化时,如果颗粒尺寸随融体粘度增加而增大,粒度对颗粒形状会有何种作用?高的过热温度会有利于形成球形颗粒吗?* 离心雾化粉末通常有双峰形粒度分布曲线,讨论产生这种结果的原因。
* 分别用水雾化,气体雾化和还原方法制备Cμ粉,测试指数如下:性能A B C平均粒度μm 482540松装密度g/cm3振实密度g/cm3流速s/50g325021BET表面积m2/g 区分数据全所对应的制备方法,且分析求证你的答案。
* 当用电解法制备合金粉末时,会遇到什么困难?* 在旋转圆盘雾化时,首先形成了长40μm、直径μm圆筒体,能形成几个等尺寸的球形颗粒。
如果该薄片圆筒体分开时,能形成几个等直径的球形颗粒* 为什么不能采用H2还原氧化Al制备Al 粉?* 球磨脆性粉末时,输入的总功与粉末粒径的1/2方成正比,当粉末10μm减少到粒径1μm时,能量变化有多大?* 提供一种原因释气体雾化时,如果平均粉末粒度减少,粒度分布区域将会变窄。
粉末冶金复习题?填空:??1.粉末冶金是用?(金属粉末货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。
?2.从制粉过程的实质来分,现有制粉方法可归纳为(物理化学法)和(机械法)。
机械法是将原材料机械地粉碎,而?(化学成分)基本上不发生变化的工艺过程;物理化学法是借助(化学的)或(物理)的作用,改变原材料的(化学成分)或(聚集状态)而获得粉末的工艺过程。
?3.通常把固态物质按分散程度不同分成(致密体)、(粉末体)和(胶体)三类;〔1〕,即大小在1mm以上的称为(致密体),0.1μm以下的称为(胶体),而介于二者的称为(粉末体)。
?4.粉末冶金工艺过程包括(制粉)工序,(成形)工序和(烧结)工序。
?5.粉末冶金成形前的预处理包括(粉末退火)、(筛分)、(混合)、(制粒)、和(加润滑剂)等。
?6.粉末特殊成形方法有(等静压成形)、(连续成形)、(无压成形)、(注射成形)、(高能成形)等。
?7.粉末的等温烧结过程,按时间大致可以划分为三个界限(1)(粘结阶段)(2)(烧结颈长大阶段)(3)(闭孔隙球化和缩小阶段)。
?8.通常按烧结过程有无明显的液相出现和烧结系统的组成进行分类分为(单元系烧结)、(多元系固相烧结)、(多元系液相烧结)。
?9.常用的粉末冶金锻造方法有(粉末热锻)和(粉末冷锻);而粉末热锻又分为(粉末锻造)、(烧结锻造)和(锻造烧结)三种。
?10.粉末冶金复合材料的强化手段包括(弥散强化)、(颗粒强化)和(纤维强化)。
?11.粉末是颗粒与颗粒间的空隙所组成的分散体系,因此研究粉末体时,应分别研究属于(单颗粒)、(粉末体)及(粉末体的孔隙)等的性质。
?12.粉末在压制过程中,粉末的变形包括(弹性变形)、(塑性变形)和(脆性变形)。
?13.通常等静压按其特性分成(冷等静压)和(热等静压)。
?14.?烧结过程有自动发生的趋势。
从热力学的观点看,粉末烧结是(系统自由能减小)的过程,即烧结体相对于粉末体在一定条件下处于(能量较低)状态。
粉末冶金复习题填空:1.粉末冶金是用 ( )作为原料,经过()和()制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。
2.从制粉过程的实质来分,现有制粉方法可归纳为()和()。
机械法是将原材料机械地粉碎,而()基本上不发生变化的工艺过程;物理化学法是借助()或()的作用,改变原材料的()或()而获得粉末的工艺过程。
3.通常把固态物质按分散程度不同分成()、()和()三类;〔1〕,即大小在1mm以上的称为(),0.1μm以下的称为(),而介于二者的称为()。
4.粉末冶金工艺过程包括()工序,()工序和()工序。
5.粉末冶金成形前的预处理包括()、()、()、()、和()等。
6.粉末特殊成形方法有()、()、()、()、()等。
7.粉末的等温烧结过程,按时间大致可以划分为三个界限(1)( )(2)()(3)()。
8.通常按烧结过程有无明显的液相出现和烧结系统的组成进行分类分为()、()、()。
9.常用的粉末冶金锻造方法有()和();而粉末热锻又分为()、()和()三种。
10.粉末冶金复合材料的强化手段包括()、()和()。
11.粉末是颗粒与颗粒间的空隙所组成的分散体系,因此研究粉末体时,应分别研究属于()、()及()等的性质。
12.粉末在压制过程中,粉末的变形包括()、()和()。
13.通常等静压按其特性分成()和()。
14.烧结过程有自动发生的趋势。
从热力学的观点看,粉末烧结是()的过程,即烧结体相对于粉末体在一定条件下处于()状态。
15.典型的烧结机构包括()、()、()、()、()、()和()等。
16.多孔预成形坏的变形特性是研究粉末冶金锻造过程塑性理论的基础。
锻造时,与致密金属坯的塑性变形相比,多孔预成形坯具有以下()、()、()、()变形特性。
17. 一般粉末治金材料是金属和孔隙的复合体,其孔隙度范围很广,有低于l~2%残留孔隙度的(),有10%左右孔限度的(),有>15%孔隙度的(),也有高达98%孔隙度的()。
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。
第一章1. 什么是粉末冶金与传统方法相比的优点是什么2.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.3. 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.4. 机械制粉的方法分为机械研磨、漩涡研磨和冷气流研磨.5. 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.3.粉末的物理性能包括:颗粒形状与结构、颗粒大小与粒度组成、比表面积、颗粒的密度、显微硬度、光学和电学性质、熔点、比热容、蒸汽压等热学性质,由颗粒内部结构决定的X射线、电子射线的反射和衍射性质,磁学与半导体性质.4.粉末的工艺性能包括松装密度、振实密度、流动性、压缩性与成形性.A.松装密度:粉末在规定条件下自然充填容器时,单位体积内自由松装粉末体的质量(g/cm3).B.振实密度:粉末装于振动容器内,在规定条件下,经过振动敲打后测得的粉末密度.C.流动性:一定量粉末(50g) 流经标准漏斗所需的时间,单位为(s/50g).D.压缩性:粉末在压制过程中被压紧的能力.在规定的模具和润滑条件下加以测定,用在一定的单位压制压力(500MPa)下粉末所达到的压坯密度表示.E.成形性:压制后,粉末压坯保持形状的能力.用压坯强度表示.5. 粉末粒度:以mm或μm的表示的颗粒的大小称颗粒直径,简称粒径或粒度.粒度组成:具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量称粉末的粒度组成,又称粒度分布 .6.粉末比表面积的测定方法:A. 气体吸附法 B. 透过法(气体透过法、液体透过法)7.粉体粒度大小、形状对粉体性能的影响答: 颗粒的形状直接影响粉末的流动性、松装密度、气体透过性、另外对压制性与烧结性及烧结体强有显着影响;细粉末易“搭桥”和粘附妨碍颗粒相互移动,故松装密度减小;粒度范围窄的粗细粉末松装密度都很低,当粗细粉末按一定比例混合后,可获得大的松装密度.第三章1.原料的各种预处理及其作用答:(1)退火:可使氧化物还原,降低碳和其他杂质的含量,提高粉末的纯度;同时还能消除粉末的加工硬化、稳定粉末的晶体结构.(2)混合:将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀,有利于烧结的均匀化.(3)筛分:目的在于把大小不同的原始粉末进行分级.(4)制粒:目的是将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序,常用来改善粉末的流动性.(5)加成形剂、润滑剂:成形剂是为了提高压坯强度或为了防止粉末混合料离析而添加的物质;润滑剂是为了降低压形时粉末颗粒与模壁和模冲间摩擦、改善压坯的密度分布、减少压模磨损和有利于脱模.2.粉末变形形式:(1)弹性变形(2)塑性变形(3)脆性断裂3.影响压坯密度分布不均匀的因素及其改进方法答:压力损失是造成压坯密度分布不均的主要因素.改进方法:(1)降低压坯的高径比.(2)采用模壁光洁度很高的压模并在模壁上涂润滑油,能减少外摩擦系数,改善密度分布.(3)可采用双面压制法来改善密度分布的不均.(5)还可采用利用摩擦力的压制方法.4.弹性后效:在压制过程中,当除去压制力并把压坯压出亚模后,由于内应力的作用,压坯发生弹性膨胀,这种现象称为弹性后效.产生弹性膨胀的原因:粉末体在压制过程中受到压力作用后,粉末颗粒发生弹塑性变形,从而在压坯内部聚集很大的内应力—弹性内应力,其方向与颗粒所受的外力方向相反,力图阻止颗粒变形.当压制压力消除后,弹性内应力便要松弛,改变颗粒的外形和颗粒间的接触状态,这就使粉末压坯产生了膨胀.5.压制过程中力的分析:(1)应力和应力分布净压力(P1):使粉末产生位移、变形、克服粉末的内摩擦;压力损失(P2):克服粉末颗粒与模壁之间外摩擦的力.(2)A.侧压力:压制过程中由垂直压力所引起的模壁施加于压坯的侧面压力.B.模壁摩擦力.(3)脱模压力:使压坯由模中脱出所需的压力.(4)弹性后效6. 影响压制过程的因素答:(1)粉末性能对压制过程的影响.(粉末本身的硬度和可塑性、粉末的摩擦性能、粉末纯度、粒度及粒度组成、形状、松装密度等)(2)润滑剂和成形剂的影响.(3)压制方式的影响(加压方式、加压保持时间、振动压制、磁场压制等).7. 压坯密度的分布:压坯中密度分布的不均匀性.第四章1.特殊成形的种类及各自的原理答:(1)等静压成形:在高温高压密封容器中,以高压氩气为介质,对其中的粉末或待压实的烧结坯料(或零件)施加各向均等静压力,形成高致密度坯料(或零件)的方法. 理论根据:帕斯卡原理关于液体传递压强的规律.(2)粉末连续成形:粉末在压力作用下由松散状态经过连续变化而成为具有一定密度、强度以及所需尺寸形状压坯或制品的过程.(3)粉浆浇注成形:将粉末预先制成悬浮液或糊状物,然后注入石膏模具中的粉末成形方法.(4)粉末注射成形:将粉末与热塑性材料(如聚苯乙烯)均匀混合使成为具有良好流动性能的流态物质,而后把这种流态物质在注射成形机上经一定的温度和压力,注入温度较低的模具内成形.(5)爆炸成形:板料在炸药爆炸瞬间产生的冲击波作用下高速成形的方法.第五章1. 烧结:指粉末或压坯,在适当的温度和气氛条件下加热所发生的现象或过程.烧结系统的分类:(1)单元系烧结:纯金属或化合物在其熔点以下的温度进行的固相烧结.(2)多元系烧结:A. 多元系固相烧结:由两种及以上的组分构成,在低熔组分的熔点以下进行的烧结过程.B. 多元系液相烧结:以超过系统中低熔组分熔点的温度进行的烧结过程.2.烧结机构的内涵及分类:(1)内涵:研究烧结过程中各种可能的物质迁移方式及速率.(2)分类:A. 表面迁移:S—S B. 宏观迁移:V—V C. 粘性流动 D. 塑性流动 E. 晶界扩散 F. 位错管道扩散3.影响烧结的因素:(1) 结晶构造与异晶转变 (2) 粉末活性 (3) 外来物质 (4) 压制压力.4.液相烧结所需满足的条件:(1)满足润湿条件,即润湿角θ<90. (2)固相在液相中有一定的溶解度.5.影响液相烧结过程的因素:(1)粒度(2)颗粒形状(3)粉末颗粒内开孔隙(4)粉末的化学计量(5)低熔点组元的分布均匀性(6)低熔组元的含量(7)压坯密度(8)加热与冷却速度(9)温度与时间(10)气氛6.烧结气氛的作用:(1)防止或减少周围环境对烧结产品的有害反应,从而保证烧结顺利进行和产品质量稳定. (2)排除有害杂质,如吸附气体、表面氧化物或内部夹杂,提高烧结动力,加快烧结速度,而且能改善烧结制品的性能. (3)维持或改变烧结材料中的有用成分,这些成分常常能与烧结金属生成合金或活化烧结过程.7.烧结气氛的分类:氧化性气氛、还原性气氛、惰性或中性气氛、渗碳气氛、氮化气氛.8.活化烧结:指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.9.热压烧结:把粉末装在模腔内,在加压的同时使粉末加热到正常烧结温度或更低一些的温度,经过较短时间烧结成致密而均匀的制品.。
粉末冶金复习题1.粉末冶金概念:是用金属粉末作为原料,经过成型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。
2.粉末冶金基本过程:第一步是制取金属粉末、合金粉末、金属化合物粉末以及包裹粉末,第二步是将原料粉末通过成型、烧结以及烧结后的处理制得成品。
3.在固态下制备粉末的方法包括:1.从固态金属与合金制取金属与合金粉末的机械粉碎法和电化腐蚀法 2.从固态金属氧化物及盐类制取金属与合金粉末的有还原法,从金属和非金属粉末、金属氧化物和非金属粉末制取金属化合物的有还原–化合法。
4.在液态下制备粉末的方法包括:(1)从液态金属与合金制金属与合金粉末的雾化法;(2)从金属盐溶液置换和还原金属、合金以及包裹粉末的置换法、溶液氢还原法;(3)从金属盐溶液电解制金属与合金粉末的水溶液电解法;(4)从金属熔盐电解制金属和金属化合物粉末的熔盐电解法。
5.在气态下制备粉末的方法包括:(1)从金属蒸汽冷凝制取金属粉末的蒸汽冷凝法;(2)从气态金属羟基物离解制取金属、合金以及包裹粉末的羟基物热离解法6.碳还原法实质是加成反应碳还原法的还原次序:铁氧化物还原过程是分阶段进行的,即从高价氧化铁到低价氧化铁,最后转变成金属:Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe7.氢还原钨氧化物的基本原理WO3+0.1H2=WO2.90+0.1H2OWO2.90+0.18H2=WO2.72+0.18H2O WO2.72+0.72H2=WO2+0.72H2O WO+2H2=W+2H2O8.还原-化合法制取碳化钨粉:钨与碳形成三种碳化钨:W2C,α-WC,β-WC。
β-WC在2525~2785温度范围内存在,低于2450℃时,钨碳系只存在两种碳化物:W 2C和α-WC9(6.12%)钨粉碳化过程的总反应为W+C→WC 钨粉碳化过程只要通过与含碳气相发生反应。
9.气相沉积法用在粉末冶金中的有以下几种:1.金属蒸汽冷凝,这种方法主要用于制取具有大蒸汽压的金属粉末。
名词解释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)二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真密度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似密度又叫有效密度,颗粒质量用包括闭孔在内的颗粒体积去除得的相对密度粉末或压坯密度与对应材料理论密度的比值百分数松装密度粉末在规定条件下自然填充容器时,单位体积内的粉末质量,单位为g/cm3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相对体积粉末体的相对密度(d=ρ/ρ理)的倒数称为相对体积,用β=1/d表示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;(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)粉末加工硬化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雾化法利用高速气流或高速液流将金属流(其它物质流)击碎制造粉末的方法.二流雾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快速冷凝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假合金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保护气氛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压制性粉末压缩性与成形性的总称成形性粉末在经模压之后保持形状的能力,一般用压坯强度表示压缩性粉末在模具中被压缩的能力称为压缩性,一般用压坯密度表示粉末粒度一定质量(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粉末流动性50 克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末流动性。
孔隙度粉体或压坯中孔隙体积与粉体表观体积或压坯体积之比;标准筛用筛分析法测量粉末粒度时采用的一套按一定模数(根号2 )制备的金属网筛弹性后效粉末经模压推出模腔后,由于压坯内应力驰豫,压坯尺寸增大的现象称作单轴压制在模压时,包括单向压制和双向压制,压力存在压制各向异性密度等高线粉末压坯中具有相同密度的空间连线称为等高线,等高线将压坯分成具有不同密度的区域混合混合系指将不同成分的粉末混合均匀的过程合批具有相同化学成分,不同批次生产过程得到的粉末的混合工序称为合批雾化介质雾化制粉时,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活化能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平衡常数在某一温度、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闭孔隙粉末颗粒中由质体包围、且不同外界连通的孔隙比形状因子粉末颗粒面积形状因子与体积形状因子之比称为比形状因子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溶解析出物质通过固溶性质,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。
烧结驱动力烧结过程中驱使原子定向迁移的因素热等静压把粉末压坯或把装入特制容器内的粉末体在等静高压容器内同时施以高温和高压,使粉末体被压制和烧结成致密的零件或材料的过程冷等静压室温下,利用高压流体静压力直接作用在弹性模套内的粉末体的压制方法团粒由单颗粒或二次颗粒依靠范德华力粘结而成的聚集颗粒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内摩擦粉末颗粒之间的摩擦外摩擦力粉末颗粒与模具(阴模内壁、模冲、芯棒)之间的因相对运动而出现的摩擦制粒借助于聚合物的粘结作用将若干细小颗粒形成一团粒,减小团粒间的摩擦力,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拱桥效应(搭桥)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脱模压力使压坯从模中脱出所需的压力,与坯件的弹性模量,残留应变量即弹性后效及其与模壁之间的摩擦系数直接相关温压系指粉末与模具被加热到较低温度(一般为150℃)下的刚模压制方法注射成形技术一种从塑料注射成形行业中引伸出来的新型粉末冶金近净成形技术,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。
体积扩散借助于空位运动,原子等向颈部迁移。
粘性流动非晶材料,在剪切应力作用下,产生粘性流动,物质向颈部迁移。
塑性流动烧结温度接近物质熔点,当颈部的拉伸应力大于物质的屈服强度时,发生塑性变形,导致物质向颈部迁移。
晶界扩散晶界为快速扩散通道。
原子沿晶界向颈部迁移。
单元系粉末烧结纯金属、固定化学成分的化合物和均匀固溶体的粉末烧结体系,是一种简单形式的固相烧结。
(单元系烧结是指纯金属或有固定化学成分的化合物或均匀固熔体在固态下的烧结,过程不出现新的组成物或新相,也不发生凝聚状态的改变(不出现液相),故也称为单相烧结)多元系固相烧结由两种以上的组元(元素、化合物、合金、固溶体)在固相线以下烧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。
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。
润湿性液相对固相颗粒的表面润湿情况,由固、液相的表面张力(比表面能)γs 、γl以及两相的界面张力(界面能)γsl所决定热压又称为加热烧结,是把粉末装在模腔内,在加压的同时使粉末加热到正常烧结温度或更低一点,经过较短时间烧结成致密而均匀的制品氢损值金属粉末的试样在纯氢气中煅烧足够长时间,粉末中的氧被还原成水蒸气,某些元素与氢生成挥发性的化合物,与挥发性金属一同排除,测得试样粉末的相对质量损失,称为氢损。
其值可用下式表示:(A—B)/(A—C)*100%,其中A-粉末试样(5g)加烧舟质量,B-氢中煅烧后残余物加烧舟质量,C-烧舟质量蓝钨蓝钨是不掺杂钨粉和掺杂钨粉生产的原料,经煅烧仲钨酸铵而制得,是一种无确定成分的化合物,可描述为(NH4)xHyWO3水静压力等静压制中的水作用在粉末体中,粉末体受到的各个方向上相等的压力相对体积:粉末体的相对密度(d=ρ/ρ理)的倒数称为相对体积,用β=1/d表示快速冷凝:将金属或合金的高温熔液快速冷却(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晶格扩散:即体积扩散,借助于空位运动(空位向球体内扩散),球内部原子等向颈部迁移一. 填空题表面形状因子与体积形状因子比值称为比形状因子,正立方体的比形状因子等于 6 。
颗粒中或压抷中于外界相通的空隙称为连通孔隙,当烧结体中孔隙度小于7~8% ,保留的空隙主要是闭孔隙。
进行液相烧结基本条件是润湿角θ<90°,适当的溶解度,适当的液相数量。
球磨制粉是粉末破碎的方式主要有碰撞,碾磨和剪切。
热压和热等静压都是在高温中完成的压制,他们主要的差别是热压是单轴压制、压力较大、制品密度分布不均匀和热等静压是(水静力压制)球向静力压制、压力较小、制品密度基本一致。
压缩性是指粉末在压制过程中被压紧的能力,成形性是指粉末压制后压坯保持既定形状的能力,松装比重对他们影响分别是松装比重越小,压缩性越差和成形性越好;粉末粒径与形貌影响粉末松装比重。
四.问答题1.制取铁粉的方法主要有哪些?有哪些主要因素影响铁粉质量?答:制取铁粉的方法主要有还原法、雾化法、电解法。
主要影响因素:还原法:杂质含量、碳氧含量、还原温度、气氛、还原退火处理雾化法:介质压力、金属流温度、金属流表面张力及作用时间、过热度电解法:电解液组成、电解液温度、电流密度热压的致密化过程大致有三个连续的阶段:(1)快速致密化阶段——又称微流动阶段,即在热压初期发生相对滑动、破碎和塑性变形,类似于冷压成形时的颗粒重排。
此时的致密化速度较高,主要取决于粉末的粒度、颗粒形状和材料断裂强度与屈服强度(2)致密化减速阶段——以塑性流动为主要机构,类似于烧结后期的闭孔收缩阶段。
(3)趋近终极密度阶段——受扩散控制的蠕变为主要机构,此时的晶粒长大使致密化速度大大降低,达到终极密度后,致密化过程完全停止。