内蒙古科技大学《粉末冶金》47题.doc

1. 什么是粉末冶金，简述粉末冶金的特点及其工艺答：粉末冶金是一种制取金属粉末，以及采用成型和烧结工艺将金属粉末（或金属粉末和非金属粉末的混合物）制成制品的工艺技术。优点：（1）制取难溶金属、化合物、假合金、多孔材料（2）节约金属，降低产品成本（3）可制取高纯度材料（4）能保证材料成分的配比的正确性和均匀性缺点：粉末成本高产品的大小形状受限烧结材料韧性较差粉末冶金工艺的基本工序是：(1)原料粉末的制取和准备（粉末可以是纯金属或它的合金、非金属、金属与非金属的化合物以及其他各种化合物）；（2）将金属粉末制成所需形状的坯块；（3）将坯块在物料主要组元熔点以下的温度进行烧结，使制品具有最终的物理、化学和力学性能。2. 什么是机械法，什么是物理化学法？答：机械法制取粉末是将原材料机械地粉碎而化学承恩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. 机械研磨法的规律是什么，并画出示意图加以叙述（图见课本P10）答：在研磨时，有四种力作用于颗粒材料上：冲击、磨耗、剪切以及压缩。它取决于料和球的运动状态。当球磨机圆筒转动时，球体的运动可能有以下四种情况：A滑动B滚动C自由下落D临界转速。其中临界转速是当转速达到一定速度时，球体受离心力的作用，一直紧贴在转筒壁上，以致不能跌落，物料不能被粉碎，这种情况下的速度称为临界转速。4. 影响球磨的因素有哪些？并简述答：A、球磨筒转速nI=（0.7-0.75）n临 抛落nI=0.6n临 滚动nI100h，无效果5. 什么是填装系数？答：装填系数：把球体体积与球磨筒容积之比称为装填系数。（0.40.5为宜）6. 什么是机械合金化？答：将金属和金属粉末在高能球磨机上通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈碰撞、冲击，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，促进粉末中原子的扩散，从而获得合金化粉末的一种制备工艺。机理过程：转子搅动球体产生相当大的加速度并传给物料，因而对物料有较强烈的研磨作用。同时，球体的旋转运动在转子中心轴的周围产生漩涡作用，对物料产生强烈的环流，使粉末研磨得很均匀。7. 雾化中喷嘴设计应满足哪些要求？答：能使雾化介质获得尽可能高的出口速度和所需能量能保证雾化介质与金属液流之间形成最合适的喷射角度使金属液流变成明显紊流稳定性要好，雾化过程不能被堵塞，加工制造方便。8. 什么叫临界转速？答; 当转速达到一定速度时，球体受向心力的作用，一直紧贴在转筒壁上，以至于不能跌落，无料不能被粉碎，这种情况下的速度。9. 什么是一次颗粒、二次颗粒？答：单颗粒以某种形式聚集构成二次颗粒，其中的原始颗粒称为一次颗粒。？10.什么是比表面积？答：单位质量物料所具有的总面积。10. 烧结原动力有哪几种？答：1.表面长大引起的原动力2.物质迁移引起的原动力3.物质蒸发引起的原动力11. 在雾化制粉过程中，影响雾化粉末性能的因素有哪些？简要说明答：（1）粒度：平均粒度、粒度分布、收得率（2）与形状有关的性能：松装密度、流动性、压坯密度、比表面（3）颗粒纯度与结构。惰性气体：球形、易氧化金属或合金雾化介质 水：不规则，易被还原金属或合金压力越大，粉末越细金属液流：表面张力，粘度，直径，过热度T表面张力，粒度细、偏离球形T细，球形粉末直径细粉末多12. 什么叫二流雾化答：二流雾化：借助于高压水流或是气流的冲击作用来击碎液流，由雾化介质与金属液流构成的雾化体系。包括水雾化和气雾化。机理：物理机械、物理化学、破碎金属液动力、金属液的冷却剂，能量热量交换。13. 氢还原法制取钨粉过程中，为什么粉末颗粒会长大？如何避免？答：钨粉变大原因：WO3其蒸气沉积在已被还原的低价氧化钨或金属钨粉颗粒表面上，当WO3再度被还原时，钨粉颗粒长大。解决办法：利用二阶段法，WO2挥发性WO3第一阶段先将WO3还原为WO2(低温阶段)：WO3 + H2O=WO2 + H2O第二阶段：高温 WO2 + H2O=W + H2O14. 什么是网孔数？网目数与网孔尺寸与金属丝的直径有什么关系？答：网数目：筛网1英寸（25.4mm）长度上的网孔数。m=25.4/a+d （a：网孔尺寸d：丝径）15. 什么是定向径、定向等分径、最大水平截距、投影面积径？画图标示答：定向径：颗粒最大的投影尺寸；定向等分径：把任意方向上的颗粒划分成两个投影面积大致相等的部分。最大水平截距：刻度尺水平方向上，从颗粒一端到另一端的最大距离；投影面积径：颗粒投影面积相当的直径（P77图）16. 电镜测定粉末颗粒对分散介质有什么要求？答：分散介质与所测粉末颗粒不起化学反应分散介质挥发的蒸汽对显微镜镜头没有腐蚀作用分散介质应是无色透明的，并能较好地润湿所测颗粒。分散介质对人体健康没有危害。17. 淘析法的工作原理是什么？答：原理：流体逆着粉末向上运动，粉末按颗粒沉降速度大于或小于流体线速度而彼此分开。改变流速，就可按不同的临界粒径分级。对分级后的各部分粉末，课分别测定其平均粒度，从而计算出粒度组成。18. 等静压法成型的原理是什么？答：借助高压泵的作用把流体介质压入耐高温的钢体密闭容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉末上，使粉末体在同一时间内各个方向均衡受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯。19. 什么是流动性？答：50g粉末从标准流速漏斗流出所需要的时间（单位S/50g）20. 什么是开孔、闭孔？答：颗粒内与外表面相通的孔叫开孔；不与外表面相通的潜孔叫闭孔。21. 什么是真密度、表观密度、似密度？答：1.真密度：颗粒质量与出去开孔和闭孔的颗粒体积相除的商值 即理论密度。2.似密度（有效密度）：颗粒质量用包括开孔和闭孔在内的颗粒体积除得的商值3.表观密度：颗粒质量用包括开孔和闭孔在内的颗粒体积除得的密度值。22. 与金属粉末成型和烧结有联系的尺寸变化有哪几种？用相应公式表示答：从模腔尺寸到压坯尺寸（弹性后效）=（LP-LD）/LP x100%（LP压坯尺寸LD模腔尺寸）从压坯尺寸到烧结尺寸LSP=(LS-LP)/LP x100%（LS:烧结试样尺寸）从模腔尺寸到烧结尺寸LSD=(LS-LD)/LD x100%23. 什么是粒径和粒径组成？答; 粒径：用直径表示颗粒大小称为粒径（单颗粒）粒度组成：用不同粒度的颗粒占全部粉末的百分含量来表征粉末颗粒大小的状况（整个粉末体）24. 粒径基准和粒度分布基准有哪几种？并加以简述答：粒径基准几何学粒径dg：由显微镜投影几何学原理测得的粒径当量粒径de：用沉降法、离心法或水力学法测得的粉末粒径比表面粒径dsp：利用吸附法、透过法、润湿热法测定的粉末的比表面，再换算成具有相同比表面值得均匀球形颗粒的直径表示衍射粒径dsc:基于光和电磁波的衍射现象所测得的粒径粒度分布基准个数分布基准分布：以每一个粒径间隔内的颗粒数占全部颗粒总数n中的个数表示。长度基准分布：以每一个粒径间隔内的颗粒总长度占全部颗粒的长度总和nD中的多少表示。面积基准分布：以每一个粒径间隔内的颗粒总表面积占全部颗粒的总表面积nD2中的多少表示。质量基准分布：以每一个粒径间隔内的颗粒总质量占全部颗粒的质量总和nD3中的多少表示。26.成型前原料准备的目的是什么？主要包括哪几种工艺？简述各工艺的目的答：目的：制备具有一定化学成分和一定粒度，以及适合的其他物理化学性能的混合料。退火目的：钝化：防止自燃纯化：降低碳和其他杂志的含量消除加工硬化，稳定粉末晶体结构混合目的：使两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀。筛分目的：把不同颗粒大小的原始粉末进行分级。范围更小制粒目的：增加粉末流动性加润滑剂目的：1、改善物质性能2、造孔剂27.什么是混合和合批？二者之间的区别是什么？答：混合：将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀的过程合批：将成分相同而粒度不同的粉末进行混合区别：混合的对象是不同成分的粉末，而合批的对象是成分相同的粉末。28.什么是压模压制、压坯强度、弹性后效、脱模压力？答：压模压制：是指松散的粉末在压膜内经受一定的压制压力后，成为具有一定尺寸、形状和密度、强度的压柸。压坯强度：压坯反抗外力作用，保持其几何形状尺寸不变的能力。弹性后效：压制过程中，粉末颗粒要经受不同程度的弹性变形和塑性变形，并在压柸内聚集了很大的内应力。当去除压力后由于内应力作用，压柸会力图膨胀，这种压柸脱出压膜后发生的膨胀现象称为弹性后效。脱模压力：压体在压膜内，当去除压力后，压柸仍会紧紧地固定在压膜内。为了从压膜中取出压柸，还需要施加一定的压力，此为脱模压力。29.成形剂的使用目的和选取原则是什么？一、 使用目的1、 促进粉末颗粒变形，改善压制过程，提高压柸强度。2、 减少粉尘飞扬，改善劳动条件。3、 减少压制废品，提高表面质量4、 减小摩擦，提高压模寿命。二、 选取原则1、 不改变混合料的化学成分2、 有较好的分散性质3、 对混合后粉末松装密度和流动性影响不大。4、 烧结后对产品的性能和外观等没有不良影响5、 成本低来源广。30.简述粉末压制时压坯密度的变化规律。并画出示意图（压坯密度与成型压力关系图）P125答：第阶段 （滑动阶段）：位移导致孔隙减少，密度增加快。第阶段 大量变形未开始，产生压缩阻力，密度增加很小。第阶段 超过压力极限后，大量变形开始发生，密度增加较快，到了后期密度增加变缓。31.巴尔申压制方程、川北公夫压制方程、黄培云压制方程及适用范围理答：巴尔申：硬粉末川北公夫：压制压力不太大时黄培云：等静压、一般单向压制。无论软硬粉末都适用32.引起弹性后效的原因是什么？答：内应力33.比形状因子答：对于任意形状的颗粒，表面积和体积与某一相当的直径的平方和立方成正比。二者的比值就是比形状因子。34.松装密度答：粉末试样自然地充满规定的容器时，单位容积的粉末质量。测定方法：漏斗法、斯柯特容量计法、振动漏斗法松装密度a=m/v=m/25(m:粉末试样质量v:量杯容积)35.简述单轴压制时压坯密度分布规律，并画出示意图P143答：压坯密度分布规律垂直方向上：上层密度大于下层密度水平方向原因：外摩擦力导致压力损失36.试述粉末压制过程中废品产生的种类及其原因（P154图）答：种类：分层、裂纹、掉边掉角、压坯密度严重不均匀、毛刺过大、表面划伤、同轴度超差。原因：分层：弹性后效裂纹：弹性后效掉边掉角：强度不够、密度不够、操作不慎。压坯密度严重不均和其它废品：操作不慎、装料不均。37.影响压制过程和压坯质量的因素有哪些？并作说明一、 粉末性能的影响1、 物理性能影响硬度、塑性、摩擦性能对压膜磨损影响大，寿命短。2、 粉末纯度的影响纯度高压制性能 氧合量控制在一定范围内。3、 粉末粒度及粒度组成的影响细流动性模腔充填摩擦力压力损失不均匀细：压制性成形性粗：压制性成形性4、 粉末颗粒形状的影响光滑，近球形流动性易于充填模腔复杂流动性成形性5、 松装密度的影响松装分布不均匀模具H，L松装分布均匀H，L二、 成形剂对压制过程及压坯质量的影响减小摩擦压力损失分布均匀三、 压制方式对压制过程和压坯质量的影响1、 加压方式的影响：H/D单向压制形状复杂的柸体使用组合模具2、 加压速度影响静压:动压：由于当压制压力由静压变成动压时，粉末体不仅受到静压力P的作用，还将受到动量mv的作用。速度v越大，动量mv就越大。3、加压保持时间影响。理由4.震动压制的影响硬材质效果好于软材质、粗颗粒效果好于细颗粒5.磁场的影响38.特殊成型有哪些方法？一、等静压成形1.基本原理：借助高压泵的作用把流体介质压入耐高温的钢体密闭容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉末上，使粉末体在同一时间内各个方向均衡受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯。二、三轴压制（周压+轴压）三、粉浆浇注不借助外压，适合脆性粉末四、金属粉末轧制优点：能够产生常规轧制法难以或无法生产的板带材能够轧制出成分比较均匀的带材粉末轧制的板带材料具有各向同性的特点粉末轧制工艺过程短，节约能源粉末轧制法的成材率高五、楔形压制六、挤压管材、棒材（H/d ,加增塑剂）七、高能成形39.影响压坯密度分布的因素有哪些？（1） 高径比的影响H/D：H密度差就大，D密度差小H/D则密度差就大，H/D密度差小（2） 模壁光洁度的影响光洁度差，应增加润滑剂（3）压制方式影响双向压制差小，只有中间部分密度较低。 40.提高压坯密度分布均匀的措施有哪些？（1） 压制前对粉末进行退火处理。（2） 加入适当润滑剂或成成形剂（3） 改变压制方式（4）改进模具的构造或者适当变更压坯形状41.推导压制过程中正压力与侧压力的关系答：图3-14（P132）Lx1=(P为正压力，弹性模量E)Lx2=Lx3= (:侧压系数)42.什么是烧结？答：压制成形后的粉末状物料在低于熔点的高温作用下，通过坯体颗粒相互粘结和物质传递，气体排除，体积收缩，强度提高逐渐变成具有一定几何形状和强度的过程。43.烧结能的自发进行的原动力是什么？答：粉末烧结过程中多余的热能。44.等温烧结有哪几个阶段？简述各阶段发生的变化答：开始阶段：粘结阶段现象：点接触面接触，晶粒结合。主要发生金属回复，吸附气体和水分挥发、压坯内形成剂的分解排除。中间阶段：烧结颈长大现象：原子向颗粒粘结面扩散，烧结颈长大，形成连续的孔隙网络，晶界越过孔隙移动，孔隙数量大量减少特征：密度，强度增大发生：再结晶，表面颗粒还原最终阶段：闭孔隙球化和缩小阶段现象：闭孔数量增加，形状趋于球形并收缩特征：延长烧结时间，少量残留的隔离小孔隙不能被消除45.烧结过程中物质的扩散机构有哪些？并说明各种机构在什么烧结情况下占主导地位以及烧结