粉末冶金实验报告新整理

简易 BET 装置示意图 l—u 形管压力计；2～5 一两通阀 6 样品管；7 一液氮浴 测量前应对样品进行真空脱气处理，当真空度达到要求时，充入已知体积的氮气，然后 把液氮浴套在样品管上，当吸附达到平衡时，进行吸附测量，最后移开液氮浴，测量完 毕。 计算公式吸附气体体系中的粉末样品，在低温下，物质表面将发生物理吸附，其各量之 间的关系服从 BET 方程，如下式： p/p0V(1-p/p0)=(C-1)/VmC*p/p0+1/VmC 式中声为吸附平衡时吸附气体的压力， Pa； p0。 为吸附温度下吸附气体的饱和蒸气压， Pa；Vm 为单分层吸附气体量；C 为与吸附热和冷凝热有关的常数。在相对压力 p/p0 为 O．05～O．35 范围内，BET 方程为线性关系。通过一系列相对压力和吸附气体量 的测定，由(p/p0/[V(1 一 p/p0)]对 p/p0。作图，便可得到一条直线，再由直线的斜率和 截距求出样品的单层吸附量，再由下式计算出粉末的比表面积。 S=Vmó N/V0*m 式中 S 为粉末质量比表面积，m /g；ó 为吸附气体分子横断面积，0.16nm2；N 阿佛加 德罗常数 6．022×1023；V0 为标准状态下 1mol 吸附气体的体积，22．414cm3；m 为 试验样品的质量，g。
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吸附气体选择通常选用氮为吸附气体， 当测量的比表面很小时， 常选用氩或氪作为吸附 气体。 针对本仪器， BET 方程变形为: St=(1-p/p0)*A/Ac*Vc*4.03 P/Po ： 被吸附气体的相对压力 (在本实验中，表示氮气的相对压力，为 0.3 ） A ： 脱附峰面积 AC ： 标准峰面积 VC ： 标定体积 St ： 总表面积 三、测量方法：流动法 把 30% 氮气 (被吸附物)和 70% 氦气 (载体) 的混合气体不断在样品上进行流动。 当样品冷却到液氮温度时，氮气被吸附，而氦气不被吸附。 吸附过程持续，直到氮气吸附量达到 30%浓度。这时，吸附量接近于单层表面覆盖的体 积。 四、仪器设备 美国 QUANTACHROME 公司生产的 QS-18 型气体吸附表面性质分析仪，气体吸附分析仪 由表面积测定部分和脱气预处理部分构成。 五、实验步骤 1.对样品进行脱气预处理 2.测量 3.记录脱附峰值，标定 4．得出的量结果 六、数据处理 根据 St=(1-p/p0)*A/Ac*Vc*4.03 本实验得出 A=1248，Ac=106， Vc=0.17 p/p0 代入上式得 St=（1-0.3）*1248/106*0.17*4.03=5.64626 m2 m= (12.5460-1/2(12.4730+12.4723))g=0.0734 g S=St/m= 5.64626m2/0.0734g=76.9245 m2/g 八、实验结论 经实验测定计算，样品比表面积为 76.9245 m2/g

1. 理解粉末成形的基本原理和工艺过程；2. 掌握粉末成形的方法和设备；3. 学习粉末成形过程中可能出现的缺陷及解决方法；4. 培养实验操作能力和数据分析能力。

二、实验原理粉末成形是将金属粉末或金属粉末与其他添加剂均匀混合后，通过一定的压力和温度使其具有一定形状和尺寸的工艺过程。

粉末成形主要包括压制成型和无压制成型两大类。

压制成型：将粉末与添加剂混合均匀后，在一定压力下，粉末颗粒相互压紧，形成具有一定形状和尺寸的坯体。

无压制成型：将粉末与添加剂混合均匀后，通过物理或化学方法，使粉末颗粒相互粘结，形成具有一定形状和尺寸的坯体。

三、实验设备与材料1. 实验设备：粉末冶金实验台、压制成型设备、无压制成型设备、高温烧结炉、显微镜、万能试验机等；2. 实验材料：金属粉末、添加剂、模具、烧结剂等。

四、实验步骤1. 原料粉末的制备和准备：将金属粉末与添加剂按一定比例混合，搅拌均匀；2. 压制成型：将混合好的粉末放入模具中，采用不同的压力和保压时间，使粉末颗粒相互压紧，形成坯体；3. 无压制成型：将混合好的粉末放入模具中，采用物理或化学方法，使粉末颗粒相互粘结，形成坯体；4. 烧结：将压制成型或无压制成型的坯体放入高温烧结炉中，在一定温度下进行烧结，使坯体具有一定的物理、化学和力学性能；5. 性能测试：对烧结后的样品进行力学性能、组织结构等方面的测试。

1. 压制成型：在压力作用下，粉末颗粒相互压紧，形成具有一定形状和尺寸的坯体；2. 无压制成型：在物理或化学作用下，粉末颗粒相互粘结，形成具有一定形状和尺寸的坯体；3. 烧结：烧结过程中，坯体逐渐变硬，颜色变深，体积缩小；4. 性能测试：力学性能测试时，样品断裂，断裂面光滑；组织结构测试时，显微镜下观察到晶粒、孔隙等。

六、实验结果与分析1. 压制成型：在一定的压力和保压时间下，粉末颗粒相互压紧，形成具有一定形状和尺寸的坯体。

通过调整压力和保压时间，可以控制坯体的密度和强度；2. 无压制成型：在物理或化学作用下，粉末颗粒相互粘结，形成具有一定形状和尺寸的坯体。

一、实习背景随着科技的不断发展，粉末冶金技术在我国工业领域得到了广泛的应用。

为了深入了解粉末冶金行业的发展现状及生产流程，提高自己的专业技能，我于2021年7月至9月在XX粉末冶金工厂进行了为期两个月的实习。

二、实习目的1. 了解粉末冶金行业的发展现状及市场前景；2. 熟悉粉末冶金生产流程，掌握粉末冶金生产的基本技能；3. 培养团队合作精神，提高自己的沟通能力；4. 为今后从事粉末冶金相关工作奠定基础。

三、实习内容1. 工厂概况XX粉末冶金工厂位于我国某工业园区，占地面积约10万平方米，拥有现代化的生产设备和先进的技术工艺。

工厂主要从事粉末冶金材料的研发、生产和销售，产品广泛应用于汽车、电子、航空航天等行业。

2. 生产流程粉末冶金生产流程主要包括：原料制备、粉末成型、烧结、后处理等环节。

（1）原料制备：将金属粉末、陶瓷粉末、金属粉末等原料进行混合、筛分、除杂等处理，制备出符合要求的粉末。

（2）粉末成型：将制备好的粉末进行压制成型或注塑成型，形成所需形状的坯体。

（3）烧结：将成型后的坯体进行高温烧结，使粉末冶金材料具有所需的性能。

（4）后处理：对烧结后的材料进行切割、打磨、抛光等处理，以满足客户需求。

3. 实习任务（1）参观生产车间，了解粉末冶金生产设备、工艺流程及操作规范；（2）协助工程师进行粉末冶金材料性能测试；（3）参与新产品研发，学习新工艺、新技术；（4）与同事交流，了解粉末冶金行业发展趋势。

四、实习心得1. 粉末冶金行业具有广阔的发展前景。

随着我国制造业的快速发展，粉末冶金材料在汽车、电子、航空航天等领域的应用越来越广泛，市场需求不断增长。

2. 粉末冶金生产流程复杂，涉及多个环节。

在生产过程中，要严格按照操作规范进行，确保产品质量。

3. 粉末冶金材料性能优异，具有高强度、高硬度、耐磨损等特点。

在研发新产品时，要充分考虑材料性能，满足客户需求。

4. 团队合作精神在粉末冶金行业中至关重要。

在生产过程中，要与同事密切配合，共同完成生产任务。

实验一粉末冶金材料组织观察与硬度测试实验学时4h 实验性质综合实验要求必做所属课程粉末冶金一、实验目的掌握Fe基粉末冶金烧结材料的相图，根据相图及显微形貌（组织特征）识别材料的组织，理解组织与成分之间的关系；能够根据有关定律及公式计算烧结铁基合金组织组成物的相对含量。

熟悉布氏、洛氏及维氏硬度计的结构原理及特点。

掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验方法，能独立进行操作；了解粉末冶金材料的组织特点及硬度之间的关系二、烧结Fe基合金组织特征概述粉末冶金一种冶金方法。

把金属粉末压制成型后再烧结成制品。

粉末冶金适用于高熔点、高硬度的金属或含有不互溶成分的合金制品的制造。

烧结铁基合金是目前应用非常广泛的粉末冶金工程材料，其基本相图为铁碳合金的平衡组织，是研究铁碳合金的性能及相变机理的基础。

因此认识和分析铁碳合金的平衡组织有十分重要的意义。

此外，观察和分析铁碳合金的平衡组织有助于帮助我们进一步借助相图来分析问题。

所谓平衡组织，是指符合平衡相图的组织，即在一定温度，一定成分和一定压力下合金处于最稳定状态的组织，要获得这样的组织，必须使合金发生的相变在非常缓慢的条件下进行，通常将缓冷（退火）后的铁碳合金组织看作为平衡组织。

不同成分Fe基合金的平衡组织都是由铁素体、渗碳体、珠光体、石墨、孔隙、夹杂等组成，其区别仅在于分布形态和数量不同。

根据各组成物的形态、分布和数量可以判断和识别组织及含碳量。

1、铁素体：是碳在α-Fe中的固溶体。

碳的浓度是可变的，在727℃时达到最大溶解度（0.0218%）；常温下其碳浓度约为0.008%。

铁素体的硬度很低，塑性好，经4%硝酸酒精浸蚀后呈白亮色。

铁素体有两种形态和分布：一是呈游离状的不规则多边形。

二是与渗碳体呈层状相间排列，如珠光体中的铁素体。

2、渗碳体：是碳与铁的一种化合物，化学式为Fe3C，含碳量高达6.69%，坚硬而脆，抗浸蚀能力很强，经4%硝酸酒精浸蚀后成白亮色。

渗碳体的分布和形态有：①游离的直条状渗碳体，如过共晶生铁中的Fe3CⅠ；②作为基体，其中分布有孤立的珠光体，即莱氏体中的渗碳体；③沿奥氏体晶界呈网状分布，如过共析钢的Fe3CⅡ；④与铁素体呈片层状分布，即珠光体中的Fe3C；⑤沿铁素体晶界分布，即工业纯铁中的Fe3CⅢ。