粉末冶金原理總復(fù)習(xí)題2011.doc

粉末冶金總復(fù)習(xí)題(一) 粉末性能和表征1. 什么是粒度?粒度分布?平均粒度? 粒度: 顆粒在空間范圍所占大小的線性尺度. 粒度組成(粒度分布): 不同粒徑的顆粒占全部粉末的百分含量. 平均粒度: 粉末顆粒粒徑的統(tǒng)計(jì)平均值.2. 常用粒度基準(zhǔn)有哪些?粒度分布基準(zhǔn)呢?粒度基準(zhǔn)有：a) 幾何學(xué)粒徑 b）當(dāng)量粒徑 c）比表面粒徑 d）衍射粒徑 粒度分布基準(zhǔn)：1）個(gè)數(shù)基準(zhǔn)分布 2）長(zhǎng)度分布基準(zhǔn) 3）面積分布基準(zhǔn) 4）質(zhì)量基準(zhǔn)分布3. 什么是中位徑?什么是比表面?積分曲線上對(duì)應(yīng)50%的粒徑稱為中位徑克比表面(Sw): 1g質(zhì)量的粉末所具有的總表面積(m2/g);體積比表面(Sv): （m2/cm3）；4. 什么是松裝密度和振實(shí)密度?松裝密度的控制有何重要意義?松裝密度：自然充填容器時(shí),單位體積的質(zhì)量振實(shí)密度：粉末在振動(dòng)容器中, 在規(guī)定條件下經(jīng)過(guò)振動(dòng)后測(cè)得的粉末密度意義：壓制過(guò)程中, 采用容量裝粉法, 即用充滿形腔的粉末體積來(lái)控制壓坯的密度和單重. 用松裝密度和振實(shí)密度來(lái)描述粉體的這種容積性質(zhì).5. 如何提高粉末的松和流動(dòng)性？松裝密度高的粉末流動(dòng)性也好，方法：粒度粗、形狀規(guī)則、粒度組成用粗+細(xì)適當(dāng)比例、表面狀態(tài)光滑、無(wú)孔或少孔隙教材習(xí)題: 2.1, 2.5 , 2.8, 2.9, 2.10 (二)粉末的制取1. 簡(jiǎn)述Z0-T 圖對(duì)還原制粉的指導(dǎo)作用。3. 欲得細(xì)W粉，應(yīng)如何控制各種因素？(1) 采用兩階段還原法，并控制WO2的粒度細(xì)； （2）減少WO3的含水量和雜質(zhì)含量； （3）H2入爐前應(yīng)充分干燥脫水以減少爐內(nèi)水蒸氣的濃度； （4）增大H2流量（有利于反應(yīng)向還原方向進(jìn)行，有利于排除水蒸氣使WO3在低溫充分還原，從而可得細(xì)W粉）； （5）采用順流通H2法； （6）減小爐子加熱帶的溫度梯度； （7）減小推舟速度和舟中料層的厚度； （8）WO3中混入添加劑（如重鉻酸氨的水溶液）； 4. 用霧化法制取金屬粉末有哪些優(yōu)點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)： 易合金化 可制得預(yù)合金粉末(因需熔化), 但完全預(yù)合金化后, 又易使壓縮性下降. 一般采用部分預(yù)合金. 在一定程度上, 粒度、形狀易控制. 化學(xué)成分均勻、偏析小, 且化學(xué)成分較還原粉為純. 生產(chǎn)規(guī)模大.5. 簡(jiǎn)述水霧化和氣體霧化法的基本原理。 都屬于二流霧化法，即利用高速氣流或高壓水擊碎金屬液流，破壞金屬原子間的鍵合力，從而制取粉末；6.簡(jiǎn)述電解析出物形態(tài)與電流密度關(guān)系。析出物形態(tài)與電流密度關(guān)系為：1） 得到松散粉末： （對(duì)應(yīng)圖中區(qū)）2）致密沉積物： （對(duì)應(yīng)圖中區(qū)）2） 過(guò)渡狀態(tài)： （對(duì)應(yīng)圖中區(qū) ）教材習(xí)題：1.1, 1.4(三) 成形1. 壓制時(shí)壓力的分布狀況如何？產(chǎn)生壓力降的原因是什么？壓坯中產(chǎn)生壓力分布不均勻的原因有哪些？壓制壓力分配： 使粉末產(chǎn)生位移、變形和克服粉末的內(nèi)摩擦(粉末顆粒間的) 凈壓力P1; 用來(lái)克服粉末顆粒與模壁之間外摩擦的力 壓力損失P2 .總壓力為凈壓力與壓力損失之和 :壓力降原因：粉末與模壁之間的摩擦力隨壓制壓力而增減，在壓坯高度上產(chǎn)生壓力降壓力分布不均勻的原因：由于粉末顆粒之間的內(nèi)摩擦、粉末顆粒與模壁之間的外摩擦等因素影響, 壓力不能均勻地全部傳遞, 傳到模壁的壓力始終小于壓制壓力.2. 壓坯中密度分布不均勻的狀況及其產(chǎn)生的原因是什么？如何改善密度分布?密度分布不均勻的狀況：一般，高度方向和橫斷面上都不均勻. 平均密度從高而低降低. 靠近上模沖的邊緣部分壓坯密度最大; 靠近模底的邊緣部分壓坯密度最小. 當(dāng)H/D(高徑比)較大時(shí),則上端中心的密度反而可能小于下端中心的密度.產(chǎn)生的原因：壓力損失 改善壓坯密度不均勻的措施： 在不影響壓坯性能前提下, 充分潤(rùn)滑; 采用雙向壓制; 采用帶摩擦芯桿的壓模; 采用浮動(dòng)模; 對(duì)于復(fù)雜形狀采用組合模沖, 并且使各個(gè)模沖的壓縮比相等; 改善粉末壓制性(壓縮性、成形性) 還原退火; 改進(jìn)模具構(gòu)造或適當(dāng)變更壓坯形狀 . 提高模具型腔表面硬度和光潔度. HRC5863,粗糙度9級(jí)以上. 4壓坯可分為哪幾類?壓坯形狀設(shè)計(jì)一般原則是什么?5 什么是彈性后效?它對(duì)壓坯有何影響?彈性后效：在去除P壓后，壓坯所產(chǎn)生的脹大現(xiàn)象。彈性后效危害：壓坯及壓模的彈性應(yīng)變是產(chǎn)生壓坯裂紋的主要原因之一，由于壓坯內(nèi)部彈性后效不均勻，脫模時(shí)在薄弱部位或應(yīng)力集中部位就會(huì)出現(xiàn)裂紋。6什么是側(cè)壓力和側(cè)壓系數(shù)？側(cè)壓力：壓制過(guò)程中由垂直壓力所引起的模壁施加于壓坯的側(cè)面壓力側(cè)壓系數(shù)：?jiǎn)挝幻娣e的側(cè)壓力（側(cè)壓強(qiáng)p側(cè)）與單位壓制壓力P的比值，即教材習(xí)題：3.1, 3.4 , 3.5,3.6, 3.7 ,3.12(四) 特殊成形1. 什么是等靜壓成形？它有什么優(yōu)缺點(diǎn)？其基本原理是什么？等靜壓成形是指，借助于高壓流體的靜壓力作用，使彈性模套內(nèi)的粉末在同一時(shí)間內(nèi)各個(gè)方向上均衡地受壓而獲得密度分布均勻和強(qiáng)度較高的壓坯的成形方法。優(yōu)點(diǎn)： 能成形凹形、空心等復(fù)雜形狀. 粉末與彈性模具間相對(duì)移動(dòng)很小、摩擦損耗小,壓制壓強(qiáng)較鋼模低. 能壓制各種金屬粉末及非金屬粉末; 壓坯密度分布均勻. 壓坯強(qiáng)度較高. CIP模具材料是橡膠、塑料, 成本低廉. 能在較低溫度下制得接近完全致密的材料. HIP缺點(diǎn)： 壓坯尺寸精度和表面光潔度都比鋼模壓制低; 生產(chǎn)效率低于自動(dòng)鋼模壓制; CIP中使用的橡膠或塑料包套壽命比金屬壓模要短得多; HIP中使用的包套都為一次性、消耗大,且包套材料種類受到限制.基本原理（帕斯卡原理）流體在密閉容器內(nèi)任何一點(diǎn)所受的壓應(yīng)力,將無(wú)保留地傳遞到流體(或容器)的各處. 若流體內(nèi)任意處的靜壓應(yīng)力相等,稱為準(zhǔn)靜力等靜壓,否則為非準(zhǔn)靜力等靜壓.流體通過(guò)液-固(氣-固)界面對(duì)固體施加壓力.HIP在加壓同時(shí)還要加熱,使成形和燒結(jié)過(guò)程同時(shí)完成.2按粉料裝填和受壓形式冷等靜壓可分為哪兩類？各有什么特點(diǎn)？冷等靜壓制按粉料裝模及其受壓形式可分為：濕帶模具壓制和干帶模具壓制。濕帶模具壓制：優(yōu)點(diǎn)： 能在同一壓力容器內(nèi)同時(shí)壓制不同形狀壓件; 模具壽命較長(zhǎng)、成本低.缺點(diǎn)：裝袋、脫模過(guò)程耗時(shí)多.干帶模具壓制：特點(diǎn): 生產(chǎn)效率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,可達(dá)1015件/min;模具壽命長(zhǎng).3簡(jiǎn)述有剛體支承冷等靜壓制過(guò)程特點(diǎn)。粉末所受的和壓縮位移有直接關(guān)系的應(yīng)力主要在側(cè)面(p2);兩端橡皮塞雖也受液體靜壓力作用p1,但由于粉末與剛體表面有摩擦. 故p1只起到阻止粉末側(cè)向運(yùn)動(dòng)的作用,對(duì)粉末縱向位移作用不大. 4 無(wú)剛體支承冷等靜壓制過(guò)程中粉末運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？1)顆粒運(yùn)動(dòng)方向: 由粉末的受力表面開始,垂直指向粉末內(nèi)部,并沿制品表面的法向.2)顆粒充填過(guò)程: 由外向內(nèi)進(jìn)行, 粉末由外層向內(nèi)層供給和推進(jìn). 充填粉末決不可能跳過(guò)鄰近層而直接向深處或心部充填. 5. 簡(jiǎn)述熱等靜壓的過(guò)程和特點(diǎn)。過(guò)程：將裝于包套內(nèi)的粉體置于充滿氣體介質(zhì)的高溫壓力容器內(nèi),使粉體在壓縮的同時(shí)經(jīng)歷高溫?zé)Y(jié), 成為致密制品.特點(diǎn)：粉末體（粉末壓坯或包套內(nèi)的粉末）在等靜壓高壓容器內(nèi)同一時(shí)間經(jīng)受高溫和高壓的聯(lián)合作用，強(qiáng)化了壓制與燒結(jié)過(guò)程，降低了制品的燒結(jié)溫度，改善了制品的晶粒結(jié)構(gòu)，消除了材料內(nèi)部顆粒間的缺陷和孔隙，提高了材料的致密度和強(qiáng)度。6. 什么是粉末軋制成形?它有何特點(diǎn)?粉末軋制成形是指將金屬粉末通過(guò)一個(gè)特制的漏斗喂入轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥縫中壓軋出具有一定厚度和連續(xù)長(zhǎng)度且有適當(dāng)強(qiáng)度的板帶坯料的成形過(guò)程。優(yōu)點(diǎn)： 制品長(zhǎng)度原則上不受限制； 制品密度比較均勻； 粉末軋機(jī)所需電機(jī)功率比壓力機(jī)小。缺點(diǎn)： 帶材厚度受軋輥直徑限制，10mm ； 寬度受到軋輥寬度限制； 只能軋制截面形狀較簡(jiǎn)單的板、帶材，或者薄壁襯套。8. 什么是咬入角?其意義是什么?如何確定咬入角?咬入角(): 開始?jí)嚎s的點(diǎn)c 與軋輥中心點(diǎn)的連線co與兩軋輥中心線所成的夾角稱為咬入角.其含義是: 在咬入角以下區(qū)域內(nèi)的粉末可以被軋輥?zhàn)詣?dòng)“咬入”、而帶入輥縫內(nèi)進(jìn)行壓縮.9. 什么是粉末擠壓成形?其特點(diǎn)是什么?粉末體或者粉末壓坯在壓力的作用下, 通過(guò)規(guī)定的壓模嘴擠成坯塊或制品的一種成形方法. 分冷擠壓和熱擠壓粉末擠壓法特點(diǎn)： 能擠壓壁很薄、直徑很小的管(如壁厚0.01mm, 直徑1mm); 能擠得壓形狀復(fù)雜、物理機(jī)械性能優(yōu)良的致密材料(如高溫合金); 制品縱向密度均勻; 在合理控制擠壓比時(shí), 橫向密度也均勻; 制品長(zhǎng)度幾乎不受擠壓設(shè)備限制, 生產(chǎn)高度連續(xù)性; 擠壓形狀復(fù)雜的異形制品有較大靈活性; 擠壓返料可以繼續(xù)使用.10. 粉末擠壓的必要條件是什么?物料被擠壓出的必要條件是:擠壓壓力大于筒模壁和擠嘴模壁對(duì)混合料產(chǎn)生的摩擦阻力.11. 簡(jiǎn)述擠壓過(guò)程中物料運(yùn)動(dòng)特點(diǎn).摩擦力的方向始終與擠壓料運(yùn)動(dòng)的方向相反，結(jié)果擠壓時(shí)混合料在筒內(nèi)的流動(dòng)形成三個(gè)區(qū)域： V3區(qū) 物料受到一個(gè)拉力, 向模嘴流出; V2區(qū) 物料受摩擦力作用向上回流, 在擠壓力應(yīng)力作用下, 又流入V3區(qū); V 1區(qū) 物料在擠壓初期不產(chǎn)生流動(dòng), 擠壓后期, 沖頭靠近模嘴時(shí)流入V3區(qū).14. 泥團(tuán)成形能力一般用哪個(gè)指標(biāo)來(lái)表示?可塑性15. 影響粉漿澆注的因素有哪些?其中最主要的是哪兩個(gè)?有：粉漿的流動(dòng)性、穩(wěn)定性，粉末原料的粒度、粉末量與母液的比值（液固比）、粉漿的PH值、分散劑和粘結(jié)劑、粉末吸附氣體量等。最重要的是粉漿的流動(dòng)性和穩(wěn)定性.18. 簡(jiǎn)述料漿流變學(xué)特點(diǎn).19. 什么是粉末注射成形?它有啥特點(diǎn)?其基本工藝過(guò)程包括哪些工序?粉末注射成形指將粉末與熱塑性材料均勻的混合使成為具有良好流動(dòng)性能（在一定溫度條件下）的流態(tài)物質(zhì)，然后再把這種流態(tài)物質(zhì)在注射成形機(jī)上經(jīng)一定的溫度和壓力，注入模具內(nèi)成形的工藝。工藝過(guò)程包括： 混煉制粒注射成形脫脂燒結(jié)產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)： 成形速度快、自動(dòng)化程度高, 且工藝過(guò)程可精確控制; 可成形尺寸精確、形狀復(fù)雜、表面光潔度高的金屬或陶瓷零件; 注射中,均勻混合的熔融物料受準(zhǔn)靜力作用, 所成形的坯體密度較均勻. 缺點(diǎn)： 一次性投資和工藝成本高, 僅適合于大批量生產(chǎn)。 燒結(jié)前需脫出大量粘結(jié)劑, 故坯體截面尺寸受到限制。20. 簡(jiǎn)述混合料中對(duì)固體粉末含量的一般要求.1）粘結(jié)劑過(guò)多： 坯體燒結(jié)中收縮過(guò)大; 成形中過(guò)量粘結(jié)劑可能與粉末分離, 引起坯體不均勻和尺寸控制難; 脫脂時(shí), 造成坯體坍塌. 2）粉末含量過(guò)多： 粘度太高, 難于成形. 當(dāng)粘結(jié)劑到一臨界值, 則粘度; 粘界劑 臨界值, 混合料中還會(huì)有空隙. 脫脂中因內(nèi)部蒸汽壓高, 封閉孔隙的存在會(huì)引起開裂.21. 什么是臨界固體粉末含量?它有啥重要意義?臨界固體粉末含量: 混合料實(shí)際密度偏離理論計(jì)算密度時(shí)對(duì)應(yīng)的粉末含量. 意義：粉末含量超過(guò)此值后, 料中會(huì)出現(xiàn)空隙. 實(shí)際料中最佳固體粉末含量20%; 有些材料燒結(jié)過(guò)程會(huì)發(fā)生膨脹. 可能出現(xiàn)變形、開裂和坍塌.液相燒結(jié)過(guò)程中壓坯強(qiáng)度較低,同時(shí),壓坯的密度不均勻,在液相燒結(jié)過(guò)程中會(huì)造成收縮不均勻,可能引起較大的變形、甚至造成開裂.當(dāng)液相量過(guò)多時(shí),則可能出現(xiàn)坍塌.通常,大的壓坯容易發(fā)生開裂, 壓坯的懸臂部分容易發(fā)生坍塌.一般要求嚴(yán)格控制加熱速度(保證剛度和均勻收縮). 13液相燒結(jié)的三個(gè)基本條件是什么?良好的潤(rùn)濕性;固相在液相中有一定溶解度;適當(dāng)?shù)囊合鄶?shù)量.14 簡(jiǎn)述固-液相互溶度對(duì)致密化過(guò)程的影響.15液相燒結(jié)可以分為哪三個(gè)階段?各階段基本特點(diǎn)是什么?（1）液相流動(dòng)與顆粒重排階段:顆粒在液相內(nèi)近似呈懸浮狀態(tài),受液相表面張力推動(dòng),顆?？砂l(fā)生位移、相對(duì)滑動(dòng).燒結(jié)體密度迅速增大.(2) 固相溶解-再析出階段:該過(guò)程一般特征是顯微組織粗化,固相在液相中的溶解度隨溫度和顆粒形狀、大小而變化.小顆粒、顆粒表面凸起、棱角因具有較高飽和溶解度,將優(yōu)先溶解,使小顆粒趨向減小、顆粒表面趨向平整光滑;同時(shí),液相中一部分過(guò)飽和原子在大顆粒表面沉析,使大顆粒趨于長(zhǎng)大.結(jié)果: 顆粒外形逐漸趨于球形、小顆粒逐漸縮小或消失,大顆粒更加長(zhǎng)大, 從而使顆粒更加靠攏,燒結(jié)體發(fā)生收縮.這階段致密化速度已顯著減慢、氣孔已基本消除. 顆粒間距更加縮小,液相流進(jìn)孔隙更加困難.3）固相燒結(jié)階段經(jīng)前兩階段,顆粒間互相靠攏、接觸、粘結(jié)并形成連續(xù)骨架,剩余液相充填于骨架間隙.剛性骨架阻礙顆粒更進(jìn)一步重新排列,使該階段致密化速率明顯減慢.液相不完全潤(rùn)濕固相或液相數(shù)量較少時(shí),該階段將表現(xiàn)得更為突出.固相骨架形成后的燒結(jié)過(guò)程與固相燒結(jié)相似.擴(kuò)散作用會(huì)導(dǎo)致固體顆粒間接觸長(zhǎng)大,故,大多數(shù)液相燒結(jié)材料性能將隨該階段時(shí)間延長(zhǎng)而降低!16什么是熔浸?實(shí)現(xiàn)熔浸的基本條件是什么?一般是將粉末坯塊與液體金屬接觸或浸在液體金屬中,液體金屬在毛細(xì)管力作用下,填充到坯塊孔隙內(nèi),冷卻后就得到致密材料或零件. 骨架與熔浸金屬熔點(diǎn)差大,以避免變形; 熔浸金屬充分潤(rùn)濕骨架; 熔浸金屬與骨架間不互溶(或溶解度小)、不反應(yīng); 熔浸金屬量應(yīng)以填滿孔隙為限度.21強(qiáng)化燒結(jié)的核心問(wèn)題是什么?可通過(guò)哪些途徑來(lái)強(qiáng)化擴(kuò)散過(guò)程?燒結(jié)溫度降低、加快燒結(jié)速度、或是能強(qiáng)化燒結(jié)體性能(包括合金化或抑制晶粒生長(zhǎng)) 提高燒結(jié)溫度, 進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)或反應(yīng)燒結(jié); 使用高的溫度梯度; 添加燒結(jié)活化劑或燒結(jié)助劑; 上述各種途徑綜合運(yùn)用; 其他措施(如,粉末顆粒預(yù)氧化、鐵基材料兩相區(qū)循環(huán)燒結(jié)等)22 強(qiáng)化燒結(jié)過(guò)程中,燒結(jié)助劑