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粉末冶金技术思考题绪论1、试述粉末冶金的基本工序。
答：制粉: 加工、退火、分级、混合、干燥成形：制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度烧结：得到所要求的物理机械性能后处理：如精整、浸油、机加工、热处理2、近代粉末冶金技术发展的三个重要标志是哪三个？答：第一是克服了难熔金属（如钨、钼等）熔铸过程中产生的困难。
钨丝。
硬质合金第二是本世纪30年代用粉末冶金方法制取多孔含油轴承取得成功。
生产铁基机械零件，发挥了粉末冶金无切屑、少切屑工艺的特点。
第三是向更高级的新材料新工艺发展。
3、那些是粉末冶金常用的材料？(1)铁粉。
(2)低合金钢粉。
(3)不锈钢粉。
(4)工具钢粉。
(5)铜粉。
(6)铜合金粉。
(7)银粉。
(8)镍粉。
(9)镍合金粉。
(10)钴粉。
(11)锌粉。
(12)铝和铝合金粉。
(13)锰合金粉。
(14)钨粉。
(15)钼粉。
(16)钽粉。
(17)钛、锆及其他合金粉。
(18)碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）和碳化钽（TaC）粉。
(19)铍粉。
(20)其他特殊雾化球形粉末（如用于太空梭、核燃料及过滤器等）。
3、述粉末冶金的优缺点。
答：优点：（1）可以根据零件的使用要求材质性重新设计材料成分和配方，获得独特组强结构和优异性能。
如：易实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，低成本生产高性能产品；能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果，生产各种特殊性能的材料；活性金属、高熔点金属等采用其它工艺困以制造（2）可加直接制成多孔、半致密或全致密的材料和复杂难加工的精密零件，是一种少无切削工艺。
可提高生产率，节约原材料，节约能源缺点：（1）模具制作较困难，经济效果在大规模时才能表现出来，适用于大批量生产精密零件（2）粉末成本较高，制品的大小和形状受到一定的限制（3）烧结件韧性较差总之，粉末冶金方法是一种既能生产具有特殊性能材料的技术，又是一种大批量制造廉价优质精密零件的工艺。
开辟了研制新材料和零件的新途径。
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。
烧结这章思考题1.烧结理论研究的两个基本问题是什么？为什么说粉体表面自由能降低是烧结 体系自由能降低的主要来源或部分？答：研究的两个基本问题：①烧结为什么会发生？也就是烧结驱动力或热力学的 问题。
②烧结是怎样进行的？烧结的机构和动力学问题。
原因：首先体系自由能的降低包含表面自由能的降低和晶格畸变能的降低。
因为理论上，烧结后的低能位状态至多是对应单晶体的平衡缺陷浓 度，而实际上烧结体总是具有更多热平衡缺陷的多晶体，因此烧结过 程中晶格畸变能减少的绝对值，相对于表面能的降低仍然是次要的。
2.粉末等温烧结的三个阶段是怎样划分的？实际烧结过程还包括哪些现象？ 答：①粘结阶段：颗粒间接触再通过成核，结晶长大等形成烧结颈。
特点：颗粒内晶粒不发生变化，颗粒外形也基本未变，烧结体 不收缩，密度增加极微，强度和导电性有明显增加（因 颗粒结合面增大）②烧结颈长大阶段：烧结颈长大，颗粒间形成连续空隙网络。
晶粒长大使晶 界扫过的地方空隙大量消失。
特点：烧结体收缩，密度和强度增加。
③闭孔隙球化和缩小阶段：闭孔量大增，孔隙球化并缩小。
特点：烧结体缓慢收缩（但主要靠小孔消失和孔隙数量的减少 来实现），持续时间可以很长，仍会残留少量隔离小孔 隙。
还有可能出现的现象：①粉末表面气体或水分的蒸发。
②氧化物的还原的离解。
③颗粒内应力的消除。
④金属的回复和再结晶以及聚晶长大等。
3.用机械力表示烧结驱动力的表达式是怎样？式中的负号代表什么含义？简述 空位扩散驱动力公式推导的基本思路和原理。
答：①机械力表示的烧结驱动力表达式：γσρ=-。
（参考书上模型） σ ：作用在烧结颈上的应力。
γ：表面张力。
ρ：曲率半径。
式中负号表示作用在曲颈面上的应力σ是张力，方向朝颈外。
②空位扩散驱动力公式推导思路：2o v v c c kT γρρ∆Ω=∙热力学本质：在烧结颈上产生的张应力减小了烧结球内空位生成能。
（意味空位在张力作用下更容易生成。
）具体推导公式见书。
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。
其特点如下：金属液流紊流区：金属液流在雾化气体的回流作用下，金属流柱流动受到阻碍，破坏了层流状态，产生紊流；原始液滴形成区：由于下端雾化气体的冲刷，对紊流金属液流产生牵张作用，金属流柱被拉断，形成带状 - 管状原始液滴；有效雾化区：音高速运动雾化气体携带大量动能对形成带状 - 管状原始液滴的冲击，使之破碎，成为微小金属液滴冷却区。
此时，微小液滴离开有效雾化区，冷却，并由于表面张力作用逐渐球化。
3 、分析为什么要采用蓝钨作为还原制备钨粉的原料？（ 5 分）采用蓝钨作为原料制备钨粉的主要优点是* 可以获得粒度细小的一次颗粒，尽管二次颗粒较采用WO3 作为原料制备的钨粉二次颗粒要大。
* 采用蓝钨作为原料，蓝钨二次颗粒大，（一次颗粒小），在 H2 中挥发少，通过气相迁移长大的机会降低，获得 WO2 颗粒小；在一段还原获得 WO2 后，在干氢中高温进一步还原，颗粒长大不明显，且产量高。
黄培云粉末冶金原理主要是指通过将金属粉末或者合金粉末在一定的温度、压力和气氛条件下进行烧结或者热塑性加工，从而制备出具有一定形状和性能的金属零部件的工艺过程。
黄培云粉末冶金原理的核心包括以下几个方面：
1. 粉末制备：首先需要将金属或者合金的块状材料通过机械方法加工成粉末，这通常包括粉碎、球磨等过程，以获得所需颗粒大小和形状的金属粉末。
2. 模具成型：将金属粉末放入模具中，在一定的温度和压力下对粉末进行成型，使其具备一定的初步形状。
3. 烧结或热塑性加工：经过成型的粉末零件通常会进行烧结或者热塑性加工，以提高其密度和机械性能。
烧结过程中，粉末颗粒之间通过扩散结合形成致密的结构，同时可以进行热处理来调整材料的性能。
4. 后续加工：经过烧结或者热塑性加工后的零件可能需要进行后续的加工，例如机加工、表面处理等，以满足最终产品的要求。
粉末冶金技术由于不需要传统的熔炼工艺，可节约能源和原材料，还能够制备具有特殊形状和性能的零部件，因此在航空航天、汽车、医疗器械等领域有着广泛的应用。
第一章1.碳还原法制取铁粉的过程机理是什么？影响铁粉还原过程和铁粉质量的因素有哪些？答：铁氧化物的还原过程是分段进行的，即从高价氧化铁到低价氧化铁，最后转变成金属：Fe2O3→Fe3O4→Fe。
固体碳还原金属氧化物的过程通常称为直接还原。
当温度高于570°时，分三阶段还原：Fe2O3→Fe3O4→浮斯体（FeO·Fe3O4固溶体）→Fe3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO=3FeO+CO2 FeO+CO=Fe+CO2 当温度低于570°时，由于氧化亚铁不能稳定存在，因此，Fe3O4直接还原成金属铁 Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2影响因素：（1）原料①原料中杂质的影响②原料粒度的影响（2）固体碳还原剂①固体碳还原剂类型的影响②固体还原剂用量的影响（3）还原工艺条件①还原温度和还原事件的影响②料层厚度的影响③还原罐密封程度的影响（4）添加剂①加入一定的固体碳的影响②返回料的影响③引入气体还原剂的影响④碱金属盐的影响⑤海绵铁的处理制取铁粉的主要还原方法有哪些？比较其优缺点。
2、发展复合型铁粉的意义何在？答：高密度、高强度、高精度粉末冶金铁基零件需要复合型铁粉。
所谓复合型粉末是指用气体或液体雾化法制成的完全预合金粉末、部分扩散预合金粉末以及粘附型复合粉末。
还原法制取钨粉的过程机理是什么？影响钨粉粒度的因素有哪些？氢还原。
总的反应式：WO3+3H2====W+3H2O。
钨具有4种比较稳定的氧化物W03+0.1H2====W02.9+0.1H20 W02.9+0.18H2 ==== W02.72+0.18H20W02.72+0.72H2 ====W02+0.72H2O WO2+2H2 ====W+2H2O影响因素：⑴原料：三氧化钨粒度、含水量、杂质⑵氢气：氢气的湿度、流量、通气方向⑶还原工艺条件：还原温度、推舟速度、舟中料层厚度⑷添加剂3、作为还原钨粉的原料，蓝钨比三氧化钨有什么优越性，其主要工艺特点是什么？答：采用蓝钨作为原料制备钨粉的主要优点是可以获得粒度细小的一次颗粒，尽管二次颗粒较采用 WO3 作为原料制备的钨粉二次颗粒要大。
绪论粉末冶金：是冶金学的一种，是制取金属粉末，采用成形和烧结工艺将金属粉末（添加或不添加外金属粉末）制成材料和制品的一项工艺技术。
粉末冶金的特点：优：1.能生产其他方法无法生产成很难生产的材料和制品：Cu-W合金（假合金）（Cu、W 完全不互熔、电触头、发汗材料）；2，能够产生具有特殊性能的产品，性能优越：多孔含油轴承；3.粉末冶金是一种少切削甚至不切削的工艺：生产φ45齿轮。
缺：1.只适合大规模的生产，否则不经济；2.在制取形状复杂、尺寸大的产品时受到限制。
第一章制粉法的分类：机械法(涡旋法，捣磨法，球磨法，切割磨法，超细粉碎法，雾化法)和物理化学法(冷凝法，热分解法，还原法，沉淀法，置换法，电解法，合金分解法，有机溶媒法)。
还原过程的基本原理和还原剂的选择(课本第9页)。
金属氧化物还原的动力学(见课本第15页)。
多项反应的机理(1)“吸附—自动催化”理论第一步：吸附—气体还原剂分子被金属氧化物吸附。
第二步：反应—被吸附的还原剂分子固体氧化物中的氧相互作用并产生新相。
第三步：解吸—反应的气体产物从固体表面上解吸MeO(固) + X(气) = MeX(固)·X(吸附)+Me(固)·X(吸附) = Me(固)·XO(吸附)+ Me(固)·XO(吸附) = Me(固)+XO(气)= MeO(固) + X(气) = Me(固)+XO(气)扩散到MeO的表面（还原剂氧化物通过产物层扩散）（2）反应速度与时间关系曲线（见课本23页）碳还原法制取铁粉的本质影响还原过程和铁粉质量的因素（1）原料a 原料中杂质的影响；b 原料粒度的影响（2）固体碳还原剂a 固体碳还原剂类型的影响；b 固体碳还原剂用量的影响）（3）还原工艺条件a 还原温度和还原时间的影响；b 料层厚度的影响；c 还原罐密封程度的影响（4）添加剂a 加入一定的固体碳的影响；b 返回料的影响；c 引入气体还原剂的影响；d 碱金属盐的影响（5）海绵铁的处理退火的目的：1.提高铁粉纯度；2.消除加工硬化；3.防止粉末自燃影响固体碳还原铁鳞的主要因素（1）原料A 铁鳞 a 杂质二氧化硅有害 < 0.3%b 粒度粒度减小，反应面增大，还原速度加快B 固体碳 a 类型还原能力木炭 > 焦炭〉无烟煤b 用量根据碳氧比K值及还原温度而定（2）还原工艺条件A 还原温度适当提高温度有利于还原，但还原温度不宜过高 950-1100℃B 还原时间随温度而定，温度高时，时间可缩短，时间的影响远不及温度的影响C 料层厚度温度一定时，料层厚度增加，还原时间加长D 还原罐密封程度密封不严时可造成还原不透或冷却时氧化（3）添加剂A 往原料铁鳞中加入一定量的固体碳时效果较好（疏松剂）B 往原料中加入一定量的反馈料，有利于还原过程（废铁粉）C 引入气体还原剂挥发沉积长大机理：（1）钨的氧化物具有挥发性，而且随着温度升高，挥发性升高；（2）WO3的挥发性 > WO2的挥发性；（3）WO3挥发后的气相被还原，然后沉积在已还原低价氧化钨或金属钨颗粒表面使其长大。
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。
烧结这章思考题1.烧结理论研究的两个基本问题是什么？为什么说粉体表面自由能降低是烧结 体系自由能降低的主要来源或部分？答：研究的两个基本问题：①烧结为什么会发生？也就是烧结驱动力或热力学的 问题。
②烧结是怎样进行的？烧结的机构和动力学问题。
原因：首先体系自由能的降低包含表面自由能的降低和晶格畸变能的降低。
因为理论上，烧结后的低能位状态至多是对应单晶体的平衡缺陷浓 度，而实际上烧结体总是具有更多热平衡缺陷的多晶体，因此烧结过 程中晶格畸变能减少的绝对值，相对于表面能的降低仍然是次要的。
2.粉末等温烧结的三个阶段是怎样划分的？实际烧结过程还包括哪些现象？ 答：①粘结阶段：颗粒间接触再通过成核，结晶长大等形成烧结颈。
特点：颗粒内晶粒不发生变化，颗粒外形也基本未变，烧结体 不收缩，密度增加极微，强度和导电性有明显增加（因 颗粒结合面增大）②烧结颈长大阶段：烧结颈长大，颗粒间形成连续空隙网络。
晶粒长大使晶 界扫过的地方空隙大量消失。
特点：烧结体收缩，密度和强度增加。
③闭孔隙球化和缩小阶段：闭孔量大增，孔隙球化并缩小。
特点：烧结体缓慢收缩（但主要靠小孔消失和孔隙数量的减少 来实现），持续时间可以很长，仍会残留少量隔离小孔 隙。
还有可能出现的现象：①粉末表面气体或水分的蒸发。
②氧化物的还原的离解。
③颗粒内应力的消除。
④金属的回复和再结晶以及聚晶长大等。
3.用机械力表示烧结驱动力的表达式是怎样？式中的负号代表什么含义？简述 空位扩散驱动力公式推导的基本思路和原理。
答：①机械力表示的烧结驱动力表达式：γσρ=-。
（参考书上模型） σ ：作用在烧结颈上的应力。
γ：表面张力。
ρ：曲率半径。
式中负号表示作用在曲颈面上的应力σ是张力，方向朝颈外。
②空位扩散驱动力公式推导思路：2o v v c c kT γρρ∆Ω=∙热力学本质：在烧结颈上产生的张应力减小了烧结球内空位生成能。
（意味空位在张力作用下更容易生成。
）具体推导公式见书。
过剩空位浓度：由于空位生成能的减小，烧结颈处比烧结体内更容易生成大 量空位，由此产生了空位浓度差，即过剩空位浓度（梯度） vc ρ∆。
（公式推导见书）空位扩散：过剩空位浓度梯度使烧结颈的空位向内部扩散，同时烧结体内部 的原子会相反得扩散到烧结颈使烧结颈长大。
4.应用空位体积扩散的学说解释烧结后期空隙尺寸和形状的变化规律。
答：在烧结后期，在闭孔周围物质内，表面应力使空位的浓度增大，不断向烧结体外扩散，引起孔隙收缩。
根据空位体积扩散学说，空位源（大量产生空位 的地方）包括烧结颈表面，小孔隙表面，凹面，及位错。
空位肼（吸收空位 的地方）包括晶界，平面，凸面，大孔隙表面，位错等。
因此，当空位由内 孔隙向颗粒表面扩散以及空位由小孔隙向大孔隙表面扩散时，烧结体就发生 收缩，小孔隙不断消失和平均空隙尺寸增大。
5.从晶界扩散的烧结机构出发，说明烧结金属的晶粒长大（再结晶）与孔隙借空 位向或沿晶界扩散的关系。
答：一句话：烧结金属的晶粒长大（后面单元系固相烧结中有讲，晶粒长大一般在烧结后期才会发生，后期的孔隙度小于10%的时候）过程，一般 就是通过晶界移动和孔隙消失的方式进行的。
解释：晶界可以作为空位肼或扩散通道。
①孔隙周围的空位向晶界（空位肼）扩散被其吸收，使孔隙缩小，烧 结体收缩。
②晶界上孔隙周围的空位沿晶界（扩散通道）向两端扩散，消失在烧 结体之外，也使孔隙缩小，烧结体收缩，晶粒长大。
6.如何用烧结模型的研究方法判断某种烧结过程的机构？烧结温度，时间，粉末 粒度是如何决定具体的烧结机构的？某一烧结机构占优势是什么含义？答：①蒸汽压高的粉末的烧结以及通过气氛活化的烧结中，蒸发与凝聚不失为重 要的机构；在较低温度或极细粉末的烧结中，表面扩散和晶界扩散可能是 主要的；对于等温烧结过程，表面扩散只在早期阶段对烧结颈的形成与长 大以及后期对孔隙的球化才有明显的作用。
但仅靠表面扩散不能引起烧结 体收缩。
晶界扩散一般不作为孤立机构影响烧结过程，常伴有体积扩散出 现。
等温烧结后期，体积扩散总是占优势。
粘性流动只适用于非晶体物质， 塑性流动是对粘性流动理论的补充，建立在金属微蠕变理论基础上。
②温度:温度低时机构一般有表面扩散，晶界扩散。
温度升高，体积扩散逐 渐变明显。
对于蒸发与凝聚也需要较高的温度。
时间：早期表面扩散和晶界扩散为主，后期体积扩散占优势。
粉末粒度：粉末越细，表面扩散越明显，粉末越粗，表面扩散越难进行， 因为表面能降低了，此时体积扩散占优。
③某一烧结机构占优：上述各种机构可能同时或交替地出现在某一烧结过程 中，如果在特定条件下一种机构占优，限制着整个烧结过程的速度，那么 它的动力学方程就可作为实际烧结过程的近似描述。
7.简要叙述粉末粒度和压制压力如何影响单元系固相烧结体系的收缩值？ 答：①压制压力越大，压坯密度就越高，径向和轴向的收缩值都会降低。
但当压力过高时，烧结体会膨胀。
②粉末越细，形状越接近球形，压坯烧结时收缩率会降低，反之会升高。
8.由烧结线收缩率0L L ∆和压坯密度g ρ计算烧结坯密度的公式为30(1)g s L L ρρ=∆-，试 推导其公式，假定一压坯（相对密度68%）烧结后，相对密度达到87%，试计 算线收缩率是多少？ 答：设轴向，径向线收缩率相同，为0L L ∆，且烧结体为立方体。
则烧结前质量30g L ρ∙烧结后质量30()g L L ρ∙-∆ 二者相等得30(1)gs L L ρρ=∆- 当680.78287g sρρ==时，0L L ∆即线收缩率为7.9%。
9.分析影响互溶多元系固相烧结的因素。
答：多元系固相烧结实际上发生的是合金均匀化过程，而影响合金均匀化的是原子之间的互扩散，我们只要搞清影响互溶多元系扩散的机制，就可以分析出 影响多元系固相烧结的因素。
影响因素：①原子半径相差越大，互扩散速度越大；②间隙式扩散比置换式扩散快。
③原子在体心立方中扩散比在面心立方中快。
④在金属中溶解度小的组元，扩散速度往往较大。
⑤对于互扩散系数不相等的组元，互扩散时会产生可肯达尔效应，扩散快的组元会留下过剩空位，然后聚集成微孔隙，从而 使合金膨胀，致密化速率减慢。
⑥添加第三元素可显著改变B 在A 中的扩散速度，如加V,Si,Cr,Mo,Ti,W 等形成碳化物的元素会显著降低碳在铁中的扩 散速度。
元素周期表中，靠铁左边属于形成碳化物元素，降低 扩散速度，靠铁右边属于非碳化物形成元素，增大扩散速度。
⑦如果偏扩散留下的空位能溶解在晶格中，就能增大原子的活 性，促进烧结进行，相反，如果空位聚集成微孔，反将阻碍 烧结过程。
（Cu-Ni ）对于Cu-Ni 无限互溶系：①烧结温度:温度升高，合金化越迅速。
②烧结时间：时间越长，合金化程度越高。
③粉末粒度：合金化速度随粒度减小而增加。
④压坯密度：增大压力使压坯密度增大，促进合金化。
⑤粉末原料：用预合金粉或复合粉比完全使用混合粉的合金化 时间要短。
⑥杂质：阻碍扩散从而阻碍合金化。
对于Fe-C 有限互溶系：①其他合金元素影响着C 在Fe 中的扩散速度，溶解度和分布。
②随C 在Fe 中溶解，烧结过程加快。
③石墨粉的粒度和均匀程度对这一过程影响较大。
④冷却越快，硬度和强度也越高，缓慢冷却，可能加速石墨化 过程。
10.互不溶系固相烧结的热力学条件是什么？为获得理想的烧结组织，还应满足 怎样的充分条件？答：①热力学条件：AB A B γγγ<+，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对于烧结体的收缩值，222,A A B B AB A B C C C C ηηηη=++,1A B C C +=A η,B η组元在相同条件下单独烧结时的收缩值。
AB η全部为A-B 接触时的收缩值。
A C ,B C 为A ，B 的体积浓度。
当1()2ABA B ηηη=+时，体系处于最理想的混合状态，当1()2AB A B ηηη>+ 时，烧结后收缩偏大；当1()2AB A B ηηη<+时，烧结收缩偏小。
11.简明阐述液相烧结的溶解-再析出机构及对烧结后合金组织的影响.答:溶解-再析出机构：固体颗粒逐渐溶解于液相。
小颗粒，及颗粒表面的棱角和凸起部位（曲率 较大）优先溶解，因此小颗粒趋于减小。
大颗粒饱和溶解度低，液相中一 部分饱和原子在大颗粒表面沉析出来，使大颗粒长大（在负曲率部位析出）。
此机构是通过液相进行的物质迁移过程。
对烧结后合金组织的影响：①使颗粒外形逐渐趋于球形，小颗粒减小或消失，大颗粒更加长大。
②经过溶解-再析出阶段，固相连成大的颗粒，被液相分隔成孤立的小岛。
12.分析影响熔浸过程的因素和说明提高润湿性的工艺措施有哪些？为什么？ 答：影响熔浸过程的因素：润湿角越小，粘性系数越小，孔隙度越大，金属液张力越大，熔浸速度就越 快，反之速度越小。
此外熔浸时间越久，熔浸进行得越充分。
（公式见书。
） 提高润湿性的工艺措施：热力学要求：()0S L S L S L W γγγ=+-> SL W :粘着功，越大，润湿性越好。
①升高温度，或延长液-固接触时间：能减小润湿角，因为升高温度有利于 界面反应，金属对氧化物润湿时，界面反应吸热。
延长时间有利于通过界 面反应建立平衡。
②加表面活性元素，如Cu 中加Ni ，Ni 中加少量Mo 。
可降低液-固界面能SL γ。
③粉末烧结前用干氢还原，除去水分和还原表面氧化膜，可改善液相烧结效 果：因为粉末表面吸附气体，杂质或有氧化膜，油污的存在，会降低表面自由能S γ，L γ。
④多数情况下，氢气和真空有利于消除氧化膜，改善润湿性。
13.当采用氢气，一氧化碳作还原性烧结气氛时，为什么说随温度升高氢气的还 原性比一氧化碳强？ 答：用氢气还原时：22H O P H P K P = 用一氧化碳还原时：2CO P CO P K P = 随温度的升高，用书中图可知道22H O H P P 会增大，而2CO CO P P 是随温度升高而减小的。
我们知道分压比越大的话，所允许的实际2H O P ，2CO P 即水分， 二氧化碳的分压就越多，越容易还原。
所以温度越高，水分允许分压越高， 二氧化碳允许分压越小，因此氢气比一氧化碳还原性更好。
14.可控碳势气氛的制取原理是什么？如何控制该气氛的各种气体成分的比例？ 指出其中的还原性和渗碳性气体成分。
答：制取原理：①放热型气氛：碳氢化合物（甲烷，丙烷等）是天然气，焦炉煤气，石油 气的重要成分。
以这些气体为原料，采用空气或水蒸气在高 温下进行转化（部分燃烧），从而得到一种混合的转化气。
当用空气转化而空气与煤气比例较高时，转化过程中反应放 出的热量足够维持转化器的反应温度，转化效率较高，这样 的混合气为放热性气体。
②吸热型气氛：若空气与煤气比例较小，转化过程放出的热量不足以维持反 应所需的温度而要从外部加热转化器，这样的混合气为吸热 型气氛。
