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）1粉末冶金技术有何重要优缺点，并举例说明。（10 分）2分析粉末粒度、粉末形貌与松装密度之间的关系。（10分）3、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，问进一步将粉末粒度减少至50微米，需要多少小时？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

2、4 秒钟进行固化， 那么在同样条件下， 100 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。d 理 = 8.9g /cm 3，介质黏度 =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

3、氛（ 10 分）松装密度，成形性，粉末粒度，粉末流动性，粉末比表面积，（ 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）.2、 气体雾化制粉过程中，有哪些因素控制粉末粒度？（10分）3 、分析粉末粒度、粉末形貌与松装密度之间的关系。（10分）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。（15分）2 、 若用镍离子

4、浓度为24克 /每升（ g/l）的硝酸镍溶液作为电解液制取镍粉时，至少需要多大的电流密度才能够获得松散粉末？（15分）假设 k=0.80四、讨论题：1 、用比表面吸附方法测试粉末粒度的基本原理是什么？（10 分 ）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）

5、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 h2

6、o /p h2讨论还原温度分别为500 o c ， 600o c ， 700o c 时，平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。（10分）一、名词解释：临界转速，雾化介质，活化能，平衡常数，电化当量，筛（ 10分）孔隙度，比表面积，松装密度，标准，粒度分布二、分析讨论：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 、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）3 、分析还原制备钨粉的原理和钨粉颗粒长大的因素。（20 分）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

7、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 f a -d i a）， a=-22 、 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：lgkp=-3225/t+1.65, kp=p h2o /p h2.讨论还原温度分别为700 o c ， 800o c

8、 ， 900o 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，雾化介质，活化能，平衡常数，电化当量，筛（ 10分）临界转速：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；雾化介质：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

9、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：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）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

10、，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，金属流柱被拉断，形成带状 -管状原始液滴；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-管状原始液滴的冲击，使之破碎， 成为微小金属液滴；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： fe3o4 被还原成 feo 的反应平衡曲线；c 曲线： feo 被还原成 fe的反应平衡曲线；d 曲线： fe3o4 被还原

11、成 fe的反应平衡曲线。与 b、 c相交的曲线为碳氧化反应的平衡曲线在 do， 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 feo 稳定存在；只有当温度高于碳的氧化反应平衡曲线与feo 被还原成 fe的反应平衡曲线的焦点温度时，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，wo3wo2 w ；其中还有wo2 。 90 wo

12、2。 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

13、是导致钨粉颗粒长大的重要因素。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 f a -d i a）， a=-2解：根据已知条件w1= g （ df a -di a） =9.8（ 110-2-300-2） , 初始研磨所做的功w2 =g （ df a -di a） =9.8（ 75-2-110-2）进一步研磨所做的功w1/w2=t1/t2, t2=t1(w2/ w1)=11小时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

14、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）解：镍离子浓度为 12 克 /每升（ g/l）时等于 12/58.71=0.2051mol/l,既c=0.2051mol/l,并已知 a=1由 i=1/a c, i=1 x 0.2051=0.2051 a/cm2 =20 。 51a/dm2至少需要电流密度等于16。 4a/dm2 才能够获得松散粉末.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 ）.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。2

15、 、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：lgkp=-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：t= 973 lgkp=-3225/973+1.65=-1.66, kp=ph 2 o/ph 2 =0.022t =1073 lgkp=-3225/1073+1.65=-1.36, kp=ph 2 o/ph 2 =0.044t =1173 lgkp=-3225/1173+1.65=-1.11, kp=ph 2 o/

16、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。

17、（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 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：lgkp=-1000/t+0.5, kp=p h2o /p h2讨论还原温度分别为500 o c ， 600

18、 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）.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 ：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。（10 分）2、气体雾化制粉过程中，有哪些因素控制粉末粒度？（10 分）3 、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 2 厘米，要求单位压力达到 2 吨 / 平方厘米，压制完成后压坯高度是直径的