【大学课件】粉末冶金原理---中南大学考试试卷3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。

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。

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。

精品文档《冶金原理》试题一 解释下列名词①氧势：体系中氧气的相对化学位，RT ln P O 2 。

②选择性氧化：对于金属熔体，用控制温度及体系压力的方法，控制熔体中元素的氧化，达到保留某些元素或者氧化富集某些元素的目的，称为选择性氧化。

二 简答题 (共 30 分)① ( 6 分 ) 炉渣的熔点是如何定义的？炉渣的半球点温度是如何定义的？二者是否一致？为什么？炉渣熔点定义：加热时固态完全转变为均匀液相的温度，也就是炉渣相图的液相线或液相面的温度。

半球点温度：渣柱试样在加热过程中高度降低一半时所对应的温度，实际上此时炉渣未完全熔化，因此不等于理论上定义的炉渣熔点。

② ( 5 分 ) 在进行冶金中的相关反应计算时，对于金属熔体中的组元，一般采用哪种标准态？对于熔渣中的组元，一般采用哪种标准态？在进行冶金中的相关反应计算时，对于金属熔体中的组元，一般采用服从亨利定律，重量 1%浓度溶液为标准态；对于熔渣中的组元，一般采用纯物质为标准态。

③ ( 6 分 ) 写出化学反应速率常数与温度的关系式，说明其中每个符号的意义，讨论活化能的大小对反应速率常数随温度变化的影响关系。

化学反应速率常数与温度的关系式为：Ekz e RT式中： k — 化学反应速率常数； R — 理想气体常数； T －温度E —活化能； z — 频率因子。

在频率因子一定的条件下，活化能 E 越大，则 k 越小。

反之，活化能E 越小，则 k 越大。

因为：ln k Eln zRT 所以：d ln kEdTRT 2E 越大，d ln k值越大，当温度升高时， k 随温度升高而增大得多； E 越小，d ln k值越小，当温度升高dTdT时， k 随温度升高而增大得少。

④ ( 8 分 ) 对于 H 2 还原 FeO 的过程，采用一界面未反应核描述时，其速率的积分式为：0 rR r 0 232R31R 3c 0 c 平36 D eK111R 3当过程处k 1K于动力学范围时，写出相应的速率积分式，计算反应完全所需的时间；内扩散是限制环节时，写出相应的速率积分式，计算反应完全所需的时间。

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.。

粉末冶金原理课后答案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？铁氧化物的还原过程是分段进行的，即从高价氧化物到低价氧化物最后转变成金属。

铁氧化物的直接还原，从热力学观点看，可认为是间接还原反应与碳的气化反应的加和反应，这就是碳还原的实质。

因素：（1）原料：原料中杂质、原料粒度（2）固体碳还原剂：固体碳还原剂类型、用量（3）还原工艺条件：还原温度与时间、料层厚度、还原罐密封程度（4）添加剂：加入一定固体碳的影响、返回料、引入气体还原剂、碱金属盐、海绵铁的处理2、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：W03＋3H2＝＝＝＝W＋3H20。

钨具有4种比较稳定的氧化物W03＋0.1H2＝＝＝＝W02.9＋0.1H20W02.9＋0.18H2＝＝＝＝W02.72＋0.18H20W02.72＋0.72H2＝＝＝＝W02＋0.72H20WO2＋2H2＝＝＝＝W＋2H2O影响因素：（1）原料：三氧化钨粒度、含水量、杂质（2）氢气：氢气的湿度、流量、通气方向（3）还原工艺条件：还原温度、推舟速度、舟中料层厚度（4）添加剂3、金属液气体雾化过程的机理是什么？影响雾化粉末粒度、成分的因素有哪些？雾化法属机械制粉法，是直接击碎液体金属或合金而制得粉末的方法。

二流雾化法是用高速气流或高压水击碎金属液流的，雾化法只要克服液体金属原子间的键合力就能使之分散成粉末，因而雾化过程所消耗的外力比机械粉碎法小得多。

雾化过程是一复杂过程，按雾化介质与金属液流的相互作用的实质，既有物理机械作用，又有物理化学变化。

四个区：负压系流区、原始液滴形成区、有效雾化区、冷却凝固区。

影响因素：（1）雾化介质：雾化介质类别、气体或谁的压力（2）金属液流：金属液的表面张力和粘度、金属液过热温度、金属液股流直径（3）其他工艺：喷射参数、聚粉装置参数4、离心雾化法有什么特点？利用机械旋转的离心力将金属液流击碎成细的液滴，然后冷却凝结成粉末。

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。

粉末冶金原理课程综合试题（ 04 年）
院系专业姓名学号：
一、名词解释：
临界转速，孔隙度，比表面积，松装密度，标准筛（ 10 分）
弹性后效，单轴压制，密度等高线，压缩性，合批：（ 10 分）
二、分析讨论：
1 、分析粉末冶金过程中是哪一个阶段提高材料利用率，为什么？试举例说明。

（ 10 分）
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）
3 、分别分析单轴压制和等静压制的差别及应力特点，并比较热压与热等静压的差别。

（ 10 分）
4 、分析还原制备钨粉的原理和钨粉颗粒长大的因素。

（ 10 分）
三、分析计算：
1 、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？（ 10 分）
2 、若用镍离子浓度为 12 克 / 每摩尔（ g/mol ）的硝酸镍做电解液制取镍粉时，至少需要多大的电流密度才能够获得松散粉末？（ 10 分）
四、问答：
1 、什么是假合金，怎样才能获得假合金？（ 10 分）
2、氧化铁氢还原方法制备还原铁粉：
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。

（ 10 分）。