粉末冶金考卷及答案

1、一、名词解释：（20分，每小题2分）临界转速比表面积一次颗粒离解压电化当量气相迁移 颗粒密度 比形状因子二、分析讨论（25 分）粉末冶金技术有何重要优缺点，并举例说明。（10 分）分析粉末粒度、粉末形貌与松装密度之间的关系。（10 分）、分析为什么要采用蓝钨作为还原制备钨粉的原料？（5 分）三、分析计算：（30分，每小题10分）1机械研磨制备铁粉时，将初始粒度为 粒度减少至50微米，需要多少小时？d 理=8.9g /cm 3介质黏度 n =1x10 -2 Pa S四、问答： （25 分）1 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）2 熔体粘度，扩散速率，形核速率，以

2、及固相长大速率都与过冷度相关，它们各自对雾化粉末显微结构 的作用如何？ （15分）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 松装密度，成形性，粉末粒度，粉末流动性，粉末比表面积,（10 分）（10 分）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。（20 分）200微米的粉末研磨至100微米需要5个小时，问进一步将粉末提示 W=g （ D f a -D i a ）， a=-22 在低压气体雾化制材时， 直径1mm的颗粒，需要行走10米 和花去4秒钟进行固化，那么在同样条 件下，100卩m粒度颗粒需要多长时间固化：计算时需要作何种假设。3、相

3、同外径球型镍粉末沉降分析，沉降桶高度100mm，设一种为直径100微米实心颗粒，一种为有内径为60的空心粉末，求他们的在水中的沉降时间。2、气体雾化制粉过程中，有哪些因素控制粉末粒度？（10 分）10 分）3、分析粉末粒度、粉末形貌与松装密度之间的关系。（三、分析计算: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：LgK p=-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。（15分）2、若用镍离子浓度为24克/每升（g/L ）的硝酸镍溶液作为电解液制取镍粉

4、时，至少需要多大的电 流密度才能够获得松散粉末？（15分）假设K=0.80四、讨论题:10分）1、用比表面吸附方法测试粉末粒度的基本原理是什么？（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:、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）、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）、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）、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、

5、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：LgK p=-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分）0 C时，平衡常数变化趋势

6、和温度对还原的影响。（10一、名词解释:临界转速，雾化介质，活化能，平衡常数，电化当量,（10 分）孔隙度，比表面积，松装密度，标准，粒度分布 二、分析讨论:10 分）1、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？（ 2、碳直接还原氧化铁制备铁粉时热力学条件如图所示，说明图中各条曲线的含义，表明各相稳定存在区域并讨论氧化亚铁还原成铁粉的条件。（10分）20分）3、分析还原制备钨粉的原理和钨粉颗粒长大的因素。（三、分析计算:1机械研磨制备铁粉时，将初始粒度为300微米的粉末研磨至110微米需要8个小时，问进一步将粉末粒度减少至75微米，需要多少小时？ （10分）提示 W=g （ D

7、 f a -D i a ） ， a=-2 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？假设a=1 （ 10分）四、问答：1、为什么采用环缝形喷嘴容易引起露嘴堵塞，采用什么办法可以解决这一问题？（ 10分）2、氧化钨氢还原方法制备还原铁粉:WO 2 +2H 2 =W+2H 2 O平衡常数：LgK p=-3225/T+1.65, Kp=P H2O /P H2讨论还原温度分别为 700 0 C，800 0 C，900 o C时，平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。（10分）粉末冶金原理课程综合试题答案一、名词解释:临界转速,

8、雾化介质，活化能，平衡常数，电化当量，筛（10 分）临界转速： 速度； 雾化介质：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，筒体的转动雾化制粉时，用来冲吉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；电化当量：克当量与法拉第常数之比称为电化当量 孔隙度，比表面积，松装密度，标准，粒度分布 孔隙度：粉体或压坯中孔隙体积与粉体体积或压坯体积之比；比表面积：单位质量或单位体积粉末具有的表面积松装密度：粉末自

9、由充满规定的容积内所具有的粉末重量成为松装密度标准筛：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 ）金属网筛粒度分布：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。二、分析讨论:10 分）1、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？（解: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

10、拉断，形成 带状-管状原始液滴；管状原始液滴的冲击，使之破碎，成为有效雾化区：音高速运动雾化气体携带大量动能对形成带状 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。2、碳直接还原氧化铁制备铁粉时热力学条件如图所示，说明图中各条曲线的含义，表明各相稳定存在区域并讨论氧化亚铁还原成铁粉的条件。（10分）解:b曲线:c曲线:d曲线：与b、在do ，定存在；Fe3O4被还原成Fe的反应平衡曲线。c相交的曲线为碳氧化反应的平衡曲线OC线以上Fe稳定存在；do ，Ob线以下部分Fe3O4稳定存在，在ob、oc线之间 只有当温度高于碳的氧化反应平衡曲线与 FeO被还

11、原成Fe的反应平衡曲线的焦点温度时,FeO稳气相中的CO百分含量（浓度）才能使 FeO被还原成Fe ;即温度高于680 o C，CO的百分含量超过61%3、分析还原制备钨粉的原理和钨粉颗粒长大的因素。（20分)解:钨粉由氢气还原氧化钨粉的过程制得，还原过程中氧化物自高价向低价转变，最后还原成钨粉，WOWO2- W ;其中还有WO2。90 WO2。72等氧化物形式。由于当温度高于550度时，氢气即可还原WO3，由于当温度高于700度时，氢气即可还原 WO2。因为在这种条件下水分子的氧离解压小于 WO3，WO2离解压，水分子相对稳定，WO3，WO2被还原，同时由于温度的作用，疏松粉末中还原产物容易

12、经扩散排走，还原动力学条件满足，导致氧化钨被氢气还原；由于WO3，和WO2在含有水分子的氢气中具有较大的挥发压，而且还原温度越高，挥发压越大，进入气相中的氧化钨被还原后，沉降在以还原 的钨粉颗粒上导致钨粉颗粒长大。粉末在高温区停留的时间长也会因原子迁移致使钨粉颗粒长大。氢气湿度大，导致 WO3和WO2细颗粒进入气相，也是导致钨粉颗粒长大的重要因素。三、分析计算:机械研磨制备铁粉时，将初始粒度为300微米的粉末研磨至110微米需要8个小时，问进一步将微米，需要多少小时？ （10分） 提示 W=g （ D f a -D i a ），a=-2粉末粒度减少至75解:根据已知条件)=9.8W1= g (

13、 Df a -Di aW2 =g ( Df a -Di aW1/W2=t1/t2, t2=t1(W2/ W1)=11)=9.8（110-2-300-2）,初始研磨所做的功（75-2-110-2）进一步研磨所做的功小时2、若用镍离子浓度为12克密度才能够获得松散粉末？假设每摩尔（g/mol ）的硝酸镍做电解液制取镍粉时，至少需要多大的电流a=1（ 10 分）解:镍离子浓度为12克/每升(c=0.2051mol/L,并已知 a=1由 i=1/a C, I=1 x 0.2051=0.2051 A/cm2g/L )时等于 12/58.71=0.2051mol/L, 既=20。51A/dm2至少需要电流

14、密度等于 16。4A/dm2才能够获得松散粉末四、问答：Fe3O4被还原成FeO的反应平衡曲线;FeO被还原成Fe的反应平衡曲线；1、为什么采用环缝形喷嘴容易引起露嘴堵塞，采用什么办法可以解决这一问题？（ 10分）解:当采用环缝形喷嘴时由于锥型的气流形成密闭的空间，导致金属流柱下流受阻，而堵塞喷嘴.采用v型喷嘴可以解决这一问题。氧化钨氢还原方法制备还原铁粉:WO 2 +2H 2 =W+2H 2 O平衡常数：LgK p=-3225/T+1.65, Kp=P H2O /P H2讨论还原温度分别为 700 o C，800 o C，900 o C时，平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。（10分） 解:

15、T= 973 LgK p=-3225/973+1.65=-1.66, Kp=PH 2 0/PH 2 =0.022T =1073 LgK p=-3225/1073+1.65=-1.36, Kp=PH 2 0/PH 2 =0.044T =1173 LgK p=-3225/1173+1.65=-1.11, Kp=PH 2 O/PH 2 =0.078计算表明，温度月高，平衡常数值越大（正）,说明随还原温度提高，气氛中的H2O比例可越 大，氢气中水蒸气含量提高，提高温度有利于还原进行。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

16、 分）二、分析讨论、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）、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）、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）、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密度才能够获得松散粉末？ （10分）的硝酸镍做

17、电解液制取镍粉时，至少需要多大的电流四、问答:1 什么是假合金，怎样才能获得假合金？ （10分）2 用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：LgK p=-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分）0 C时，平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。（10一、名词解释:加工硬化，二流雾化，假合金，二次颗粒，保护气氛（10 分）松装密度，成型性，粉末粒度，粉末流动性，比表面积,（10 分）二、分析讨论、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。（10 分）、气体雾化制粉过程中，有哪些因素控制粉末粒度？（10 分），、分析单轴压制和冷等静压制时摩擦压力的不同，并比较单轴压制模具与冷等静压制模具的根本差别。 （10 分）4、分析还原制备铁粉的原理和铁粉颗粒长大的因素。（10 分）三、分析计算:1、一压力自上而下单向压制，压坯直径等于 压坯高度是直径的2倍，侧压系数等于0.5 压力？ （