粉末冶金技术思考题答案

1、粉末冶金技术思考题绪论、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？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。银

2、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(W)碳化钛(TiC)和碳化铜(TaQ粉。(19)钺粉。(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

3、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。粉末的性能及其测定1、一般粉末的尺寸为多少？答：粉末由大量颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。0.1mm1.0mm2、粉末化学成分、物理性能及工艺性能指哪些？f?化学性能金属含量利杂质

4、含量,i颗粒形状与大小、平均颗粒丈小?物理性能粒座分布颗粒的密度和表面I比表面昼微结构和活性I?工艺性能/松装密度振实密度流动性【压缩性、氢损测定的目的是什么？氢损测定含氧量的基本原理是什么？什么情况测量值可能不准确？、简述粉末颗粒形状与压制品的弹性后效之间的关系。、什么是粉末的比表面？它与粉末颗粒形状有何关系？影响铁粉松装密度和振实密度的因素有哪些？答：（1）粉末颗粒形状越规则、表面越光滑，其松装密度越大；粉末颗粒越粗大，其松装密度越大；粉末颗粒越致密，松装密度就越大；粉末粒度范围窄的粗细粉末，松装密度较低。、什么是粉末的压缩性？成形性？答：压缩性就是金属粉末在规定的压制条件下被压紧的能力；

5、压缩性通常在标准模具中、规定的润滑条件下加以测定，用规定的单位压力下粉末所达到的压坯密度来表示。成形性是指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力。成形性可以通过测定粉末压坯在转鼓试验中质量的相对损失来测定。、影响金属粉末压缩性和成形性的因素有哪些？答：影响压缩性和成形性的主要因素有颗粒的塑性和颗粒形状。当压坯密度较高时，可明显看到塑性金属粉末比硬、脆材料粉末的压缩性好；球磨过的粉末，经退火后塑性改善，压缩性提高；金属粉末中含有合金元素或非金属夹杂时，会降低粉末的压缩性；颗粒的形状和结构也明显影响压缩性，如雾化粉比还原粉的松状密度高压缩性也较好。、粉末流动性对工艺性能有何影响？P.109、影响粉末流

6、动性的因素有哪些？、分析粉末粒度、粒度分布、粉末形貌与松装密度之间的关系。松装密度是粉末的一个重要物理性能，也是粉末冶金过程中的重要工艺参数，粉末粒度粉末形状对松装密度影响显著：粉末越细松装密度越小粉末形状越复杂松装密度越小粉末质量（粉末颗粒中孔隙因素）越小、松装密度越小在部分教大直径的粉末中加入少量较小粒径的粉末，构成一定粒度分布，有利于提高松装密度、一次颗粒：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；、二次颗粒：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；、粉末粒度：一定质量（一定体积）或一定数量的粉末的平均颗粒尺寸称为粉末粒度、粒度分布：将粉末样品分成若干粒

7、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、比形状因子：将粉末颗粒面积因子与体积因子之比称为比形状因子、比表面积：单位质量或单位体积粉末具有的表面积、粉末比表面积：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19、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；20、标准筛：用筛分析法测M粉末粒度时采用的一套按一定模数(根号2)金属网筛21、合批：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粉末的制取1、金属粉末的制取方法可分为哪两大类？答：(1)机械法：将原材料机

8、械地粉碎，而化学成分基本上不发生变化；(2)物理化学法：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。2、机械研磨比较适用于脆性材料还是塑性材料？为什么？答：机械研磨比较适用于脆性材料。因为机械研磨的制粉机理靠压碎、击碎和磨削等作用,将块状金属或合金机械地粉碎成粉末的，更适用于脆性材料。3、机械法制取塑性金属或合金粉末多采用哪些方法？答：多采用旋涡研磨、冷气流粉碎等4、试根据下图，讨论滚动球磨机在不同转速下的研磨规律。(1)低转速：泻落，球的摩擦作用适宜转速：抛落，球的冲击作用临界转速：不脱落，不能破碎4、什么是滚动球磨机的临界转速？答：球体受离心力的作用，一宜紧贴在圆筒壁上不能跌落

9、的最小转速。5、临界转速与圆筒宜径D有何关系？当宜径为1.0米时，临界转速为每分钟多小转？若欲实现滚动和滑动，则滚筒转速应为多少转？3042.4n临界(r/mi n )JrJd42.4(r/min)42.4*0.6(r/min)&自然坡度角临是如何定义的？答：球体在筒内只发生滑动，不产生滚动倾角。7、莫滚动球磨机宜径为D=2R填充系数为0.5。经实验测得倾斜角B=20:若已4RI知半圆的形心到圆心的距离yc= OA =一,试根据公式tan求出球cosot3兀体与筒体的摩擦系数OA4cos:=tan : cos : =tan2040.1553兀8、莫滚动球磨机宜径为1m,若需研磨较细的物料时，应

10、选择转速使球体滚动，应选择转速多少为宜？若物料较粗、性脆，需要冲击时加选转速使球体发生抛落，应选择转速为宜。|卜1?q日勺严：嗣冀洛h询电e答：若需研磨较细的物料时，应选择转速使球体滚动n-(0.600.7C)n临，所以，n=(0.60.7)*42.4若物料较粗、性脆，需要冲击时，选转速使球体发生抛落n=(0.700.7E)n临，所以，n=(0.70.75)*42.49、影响球磨的主要因素有哪些？答：(1)球磨机转速(2)球磨筒尺寸：研磨硬脆材料，D/L3,保证球的冲击作用。研磨塑性材料，D/L孔隙内的气体压力，孔隙将继续收缩；随孔隙缩小，孔隙内气体压力增加，当使孔隙缩小的张力孔隙内的气体压力

11、，孔隙停止收缩。因此，烧结最终阶段，烧结体内总会残留少部分的闭孔隙。10、粉末粒度越细，烧结越易进行，对吗？答：对。粉末颗粒的表面能烧结的主要原动力。所以，粉末粒度越细，表面越不规则，其表面能越大，烧结热动力越大，烧结越易于进行。11、烧结收缩的动力公式试述此式中的各物理量。从此公式可以得出什么结论？答：Ps一烧结收缩的动力Pv孔隙中气体的压力-表面张力二-烧结颈的曲率半径如果张力大于气体压力，孔隙就能继续收缩。当气体压力增大到超过表面张应力时，隔离孔隙就停止收缩。所以，烧结最终阶段，烧结体内总会残留少部分的闭孔隙。这种闭孔隙仅靠延长烧结时间是不以消除的。12、在烧结颈长大动力学公式RRm中的

12、哪些参数体现了烧结机构的不同？在哪几种烧结机构中参数B与原子的扩散有关？答：n一烧结机构特征的指数项m由粉末颗粒大小决定的指数项塑性流动、体积扩散、晶界扩散、表面扩散等烧结机构中参数B与原子的扩散有关。粘性流动、蒸发-凝聚烧结机构中参数B与原子的扩散无关。、单元系固相烧结？答：单元系在熔点温度以下，在固态下的烧结。、烧结过程中显微组织发生什么变化？答：孔隙变化、再结晶、晶粒长大。、高温烧结时，哪种烧结机构起主导作用？答：高温烧结时，体积扩散烧结机构起主导作用。、表面扩散机构、塑性流动机构、蒸发凝聚机构各在哪些情况下起主导作用？答：当细粉或低温烧结时，表面扩散机构起主导作用。当加压烧结时，塑性流

13、动机构起主导作用。易蒸发（锌、镉）金属或活化烧结时，蒸发凝聚机构起主导作用。、烧结中间阶段，烧结密度主要取决于哪些因素？答：烧结中间阶段，体积扩散和晶界扩散起主导作用，提高扩散速度的各因素，有利于提高烧结密度。如高温加热，提高空位或原子的扩散系数，促进烧结过程进行，有利提高烧结密度。、提高烧结密度有哪些途径？答：（1）粉末未加压烧结的致密化，体积扩散和晶界扩散起主导作用。高温加热，提高空位或原子的扩散系数。在烧结中间阶段开始时，孔隙与晶界不分离。加入少量碳化物、氧化物等添加剂，限制烧结时的晶粒长大，避免形成孤立孔。、烧结最终阶段孔隙变化有何特点？答：（1）孔隙孤立、球化大孔隙增大，小孔隙消失，

14、孔隙数减少过程缓慢各个阶段的烧结温度如何确定？答：烧结温度：高温烧结阶段的温度。根据熔点高低、密度和孔隙度要求，力学性能和物理性能要求选择。烧结温度高，扩散速度大，烧结密度高，制品性能好。、多元系固相烧结有哪些种类，最终的组织结构发生什么变化？答：多元系固相烧结有无限互溶系、有限互溶系、互不相溶系的烧结。液相烧结的条件有哪些？答：润湿性：q90,液体能润湿固体表面溶解度：可改善润湿性，增加液相数量，借助液相进行物质迁移液相数量：填满颗粒的间隙为限液相烧结是如何致密的，其晶粒是如何长大的？答：（1）液相生成与颗粒重排阶段：表面张力作用下，固相颗粒趋于致密，烧结体密度上升很快（2）固相溶解和析出阶

15、段：溶解度高的小颗粒和颗粒凸面先溶解，沉积在溶解度低的大颗粒和颗粒凹面上。烧结后，固相颗粒长大，形状更加规则密度上升相对较慢（3）骨架形成阶段：固相颗粒相互靠拢，相互接触，发生固相烧结，形成骨架。剩余液相填充于骨架间，致密化基本完成在固相溶解和析出阶段，固相颗粒长大一般可以通过两个过程进行，细小颗粒溶解在液相中，而后通过液相扩散在粗大的颗粒表面上沉淀析出。骨架形成阶段，通过颗粒中晶界的移动来进行颗粒的聚集长大。液相烧结体的显微结构与什么因素有关？答：应根据三个阶段进行分析。二面角对液相烧结合金的微观组织有何影响？简明阐述液相烧结的溶解一再析出机构及其对烧结后金相组织的影响。、什么叫活化烧结？答

16、：采用化学或物理的措施，使烧结结温度降低，烧结过程加快，或使烧结体密度和其它性能得到提高的方法。活化烧结的措施有哪些？答：两种基本类型。一是依靠外界因素活化烧结过程，包括在气氛中添加活化剂、向烧结填料中添加强还原剂、周期性地改变烧结温度、施加外应力等；二是提高粉末的活性，使烧结过程活化，如表面预氧化、添加活化元素、烧结时形成少量液相等。真空烧结有哪些优缺点？答：优点：(1)减少气氛中的有害成分对产品的沾污可适用于不宜用其它还原性或惰性气体时的场合可改善液相烧结的润湿性有利于排除吸附气体，对促进烧结后期的收缩作用明显有利于硅、铝、镁、钙等杂质或其氧化物的排除，起提纯作用。缺点：(1)液相烧结时，

17、粘结金属会挥发(2)含碳材料可能发生脱碳真空烧结工艺与气氛烧结工艺有哪些差别？答：真空烧结温度低，一般可降低100150C。、真空烧结主要用于哪些产品的烧结？答：主要用于活性金属、难熔金属、硬质合金、磁性材料和不锈钢等的烧结。什么是假合金，怎样才能获得假合金？答：两种或两种以上金属元素因不经形成固溶体或化合物构成合金体系通称为假合金，假合金实际是混合物；假合金形成的条件是形成混合物之后两种物质之间的界面能，小于他们单独存在时的表面能之和，即YABY+Y保护气氛：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；反应物气体分压34、平衡常数：在莫一温度，莫一压力

18、下，反应达到平衡时，生成物气体分压与之比称为平衡常数第6旗粉末锻造1、断裂应变迹线2、断裂应变迹线的斜率3、叙述粉末锻造过程断裂产生的条件、位置和原因及其预防措施第7卓粉末材料的孔隙性能与复合材料的强韧化1、试根据下图简要说明位错绕过强化机制。位错线2、试根据下图简要说明位错切割强化机制颗粒半径尸#?理 蓉 逼 嗤位错切过粒子的示意图3、试根据下图，说明为什么弥散强化第二相粒子的颗粒半径要适当_理论临界切应力4、试简述影响弥散强化材料强度的主要因素。影响影响弥散强化材料强度的因素主要有：(1)弥散相和基体的性质-弥散相的性质：弥散相粒子稳定，不长大-弥散相的粒度、含M、粒子间距(分布均性卜形状

19、弥散相与基体之们的作用-弥散相在基体中不溶解、不反应-基体与弥散相之间的界面能小压力加工生产方法总之，合理的合金成份，在一定范围内提高弥散相的含减小弥散相的粒度和粒子间距,使弥散相均匀分布于基体中，并采用大的加工形变。还要兼故其他性能，并考虑经济性和资源条件。2、试简述相变韧化机理。答：相变韧化机理是当材料在外力作用时，发生相的转变，吸收能从而提高材料的韧性。3、试简述弥散韧化机理。答：当裂纹扩展过程中，裂纹遇到第二相粒子时会避开粒子而偏转，在弥散粒子之间走“之”字,裂纹形状和长度改变，新裂纹表面的形成都会吸收能从而提高材料的韧性。第8卓粉末冶金材料和制品1、说明硬质合金的种类及用途。种类性能及用途含鸨硬质合金WC-Co系可用于加工铸铁等脆性材料或作为耐磨零部件和工具使用WC-TiC-Co系可用于加工产生连续切屑的韧性材料WC-TiC-TaC(NbC-Co系WC-Ta(NbC-Co系硬质合金的种类性