粉末冶金技術(shù)思考題答案

1、粉末冶金技術(shù)思考題緒論、試述粉末冶金的基本工序。答：制粉:加工、退火、分級(jí)、混合、干燥成形：制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強(qiáng)度燒結(jié)：得到所要求的物理機(jī)械性能后處理：如精整、浸油、機(jī)加工、熱處理2、近代粉末冶金技術(shù)發(fā)展的三個(gè)重要標(biāo)志是哪三個(gè)？答：第一是克服了難熔金屬(如鎢、鉬等)熔鑄過(guò)程中產(chǎn)生的困難。鎢絲。硬質(zhì)合金第二是本世紀(jì)30年代用粉末冶金方法制取多孔含油軸承取得成功。生產(chǎn)鐵基機(jī)械零件，發(fā)揮了粉末冶金無(wú)切屑、少切屑工藝的特點(diǎn)。第三是向更高級(jí)的新材料新工藝發(fā)展。3、那些是粉末冶金常用的材料？鐵粉。(2)低合金鋼粉。(3)不銹鋼粉。(4)工具鋼粉。(5)銅粉。(6)銅合金粉。銀

2、粉。(8)鎳粉。(9)鎳合金粉。(10)鈷粉。(11)鋅粉。(12)鋁和鋁合金粉。(13)錳合金粉。(14)鎢粉。(15)鉬粉。(16)鉭粉。(17)鈦、鋯及其他合金粉。(18)碳化鎢(W)碳化鈦(TiC)和碳化銅(TaQ粉。(19)鉞粉。(20)其他特殊霧化球形粉末(如用于太空梭、核燃料及過(guò)濾器等)。3、述粉末冶金的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：(1)可以根據(jù)零件的使用要求材質(zhì)性重新設(shè)計(jì)材料成分和配方，獲得獨(dú)特組強(qiáng)結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能。如：易實(shí)現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，低成本生產(chǎn)高性能產(chǎn)品；能利用金屬和金屬、金屬和非金屬的組合效果，生產(chǎn)各種特殊性能的材料；活性金屬、高熔點(diǎn)金屬等采用其它工

3、藝?yán)б灾圃?2)可加直接制成多孔、半致密或全致密的材料和復(fù)雜難加工的精密零件，是一種少無(wú)切削工藝?？商岣呱a(chǎn)率，節(jié)約原材料，節(jié)約能源缺點(diǎn)：(1)模具制作較困難，經(jīng)濟(jì)效果在大規(guī)模時(shí)才能表現(xiàn)出來(lái)，適用于大批量生產(chǎn)精密零件(2)粉末成本較高，制品的大小和形狀受到一定的限制(3)燒結(jié)件韌性較差總之，粉末冶金方法是一種既能生產(chǎn)具有特殊性能材料的技術(shù)，又是一種大批量制造廉價(jià)優(yōu)質(zhì)精密零件的工藝。開辟了研制新材料和零件的新途徑。粉末的性能及其測(cè)定1、一般粉末的尺寸為多少？答：粉末由大量顆粒及顆粒之間的空隙所構(gòu)成的集合體。0.1mm1.0mm2、粉末化學(xué)成分、物理性能及工藝性能指哪些？f?化學(xué)性能金屬含量利雜質(zhì)

4、含量,i顆粒形狀與大小、平均顆粒丈小?物理性能粒座分布顆粒的密度和表面I比表面晝微結(jié)構(gòu)和活性I?工藝性能/松裝密度振實(shí)密度流動(dòng)性【壓縮性、氫損測(cè)定的目的是什么？氫損測(cè)定含氧量的基本原理是什么？什么情況測(cè)量值可能不準(zhǔn)確？、簡(jiǎn)述粉末顆粒形狀與壓制品的彈性后效之間的關(guān)系。、什么是粉末的比表面？它與粉末顆粒形狀有何關(guān)系？影響鐵粉松裝密度和振實(shí)密度的因素有哪些？答：（1）粉末顆粒形狀越規(guī)則、表面越光滑，其松裝密度越大；粉末顆粒越粗大，其松裝密度越大；粉末顆粒越致密，松裝密度就越大；粉末粒度范圍窄的粗細(xì)粉末，松裝密度較低。、什么是粉末的壓縮性？成形性？答：壓縮性就是金屬粉末在規(guī)定的壓制條件下被壓緊的能力；

5、壓縮性通常在標(biāo)準(zhǔn)模具中、規(guī)定的潤(rùn)滑條件下加以測(cè)定，用規(guī)定的單位壓力下粉末所達(dá)到的壓坯密度來(lái)表示。成形性是指粉末壓制后，壓坯保持既定形狀的能力。成形性可以通過(guò)測(cè)定粉末壓坯在轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)中質(zhì)量的相對(duì)損失來(lái)測(cè)定。、影響金屬粉末壓縮性和成形性的因素有哪些？答：影響壓縮性和成形性的主要因素有顆粒的塑性和顆粒形狀。當(dāng)壓坯密度較高時(shí)，可明顯看到塑性金屬粉末比硬、脆材料粉末的壓縮性好；球磨過(guò)的粉末，經(jīng)退火后塑性改善，壓縮性提高；金屬粉末中含有合金元素或非金屬夾雜時(shí)，會(huì)降低粉末的壓縮性；顆粒的形狀和結(jié)構(gòu)也明顯影響壓縮性，如霧化粉比還原粉的松狀密度高壓縮性也較好。、粉末流動(dòng)性對(duì)工藝性能有何影響？P.109、影響粉末流

6、動(dòng)性的因素有哪些？、分析粉末粒度、粒度分布、粉末形貌與松裝密度之間的關(guān)系。松裝密度是粉末的一個(gè)重要物理性能，也是粉末冶金過(guò)程中的重要工藝參數(shù)，粉末粒度粉末形狀對(duì)松裝密度影響顯著：粉末越細(xì)松裝密度越小粉末形狀越復(fù)雜松裝密度越小粉末質(zhì)量（粉末顆粒中孔隙因素）越小、松裝密度越小在部分教大直徑的粉末中加入少量較小粒徑的粉末，構(gòu)成一定粒度分布，有利于提高松裝密度、一次顆粒：由多個(gè)一次顆粒在沒(méi)有冶金鍵合而結(jié)合成粉末顆粒稱為二次顆粒；、二次顆粒：由多個(gè)一次顆粒在沒(méi)有冶金鍵合而結(jié)合成粉末顆粒稱為二次顆粒；、粉末粒度：一定質(zhì)量（一定體積）或一定數(shù)量的粉末的平均顆粒尺寸稱為粉末粒度、粒度分布：將粉末樣品分成若干粒

7、徑，并以這些粒徑的粉末質(zhì)量（顆粒數(shù)量、粉末體積）占粉末樣品總質(zhì)量（總顆粒數(shù)量、總粉末體積）的百分?jǐn)?shù)對(duì)粒徑作圖，即為粒度分布、比形狀因子：將粉末顆粒面積因子與體積因子之比稱為比形狀因子、比表面積：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積粉末具有的表面積、粉末比表面積：一克質(zhì)量或一定體積的粉末所具有的表面積與其質(zhì)量或體積的比值稱為比表面積19、孔隙度：粉體或壓坯中孔隙體積與粉體體積或壓坯體積之比；20、標(biāo)準(zhǔn)篩：用篩分析法測(cè)M粉末粒度時(shí)采用的一套按一定模數(shù)(根號(hào)2)金屬網(wǎng)篩21、合批：具有相同化學(xué)成分，不同批次生產(chǎn)過(guò)程得到的粉末的混合工序稱為合批粉末的制取1、金屬粉末的制取方法可分為哪兩大類？答：(1)機(jī)械法：將原材料機(jī)

8、械地粉碎，而化學(xué)成分基本上不發(fā)生變化；(2)物理化學(xué)法：借助化學(xué)的或物理的作用，改變?cè)牧系幕瘜W(xué)成分或聚集狀態(tài)。2、機(jī)械研磨比較適用于脆性材料還是塑性材料？為什么？答：機(jī)械研磨比較適用于脆性材料。因?yàn)闄C(jī)械研磨的制粉機(jī)理靠壓碎、擊碎和磨削等作用,將塊狀金屬或合金機(jī)械地粉碎成粉末的，更適用于脆性材料。3、機(jī)械法制取塑性金屬或合金粉末多采用哪些方法？答：多采用旋渦研磨、冷氣流粉碎等4、試根據(jù)下圖，討論滾動(dòng)球磨機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的研磨規(guī)律。(1)低轉(zhuǎn)速：瀉落，球的摩擦作用適宜轉(zhuǎn)速：拋落，球的沖擊作用臨界轉(zhuǎn)速：不脫落，不能破碎4、什么是滾動(dòng)球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速？答：球體受離心力的作用，一宜緊貼在圓筒壁上不能跌落

9、的最小轉(zhuǎn)速。5、臨界轉(zhuǎn)速與圓筒宜徑D有何關(guān)系？當(dāng)宜徑為1.0米時(shí)，臨界轉(zhuǎn)速為每分鐘多小轉(zhuǎn)？若欲實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)和滑動(dòng)，則滾筒轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少轉(zhuǎn)？3042.4n臨界(r/mi n )JrJd42.4(r/min)42.4*0.6(r/min)&自然坡度角臨是如何定義的？答：球體在筒內(nèi)只發(fā)生滑動(dòng)，不產(chǎn)生滾動(dòng)傾角。7、莫滾動(dòng)球磨機(jī)宜徑為D=2R填充系數(shù)為0.5。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得傾斜角B=20:若已4RI知半圓的形心到圓心的距離yc= OA =一,試根據(jù)公式tan求出球cosot3兀體與筒體的摩擦系數(shù)OA4cos:=tan : cos : =tan2040.1553兀8、莫滾動(dòng)球磨機(jī)宜徑為1m,若需研磨較細(xì)的物料時(shí)，應(yīng)

10、選擇轉(zhuǎn)速使球體滾動(dòng)，應(yīng)選擇轉(zhuǎn)速多少為宜？若物料較粗、性脆，需要沖擊時(shí)加選轉(zhuǎn)速使球體發(fā)生拋落，應(yīng)選擇轉(zhuǎn)速為宜。|卜1?q日勺嚴(yán)：嗣冀洛h詢電e答：若需研磨較細(xì)的物料時(shí)，應(yīng)選擇轉(zhuǎn)速使球體滾動(dòng)n-(0.600.7C)n臨，所以，n=(0.60.7)*42.4若物料較粗、性脆，需要沖擊時(shí)，選轉(zhuǎn)速使球體發(fā)生拋落n=(0.700.7E)n臨，所以，n=(0.70.75)*42.49、影響球磨的主要因素有哪些？答：(1)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速(2)球磨筒尺寸：研磨硬脆材料，D/L3,保證球的沖擊作用。研磨塑性材料，D/L孔隙內(nèi)的氣體壓力，孔隙將繼續(xù)收縮；隨孔隙縮小，孔隙內(nèi)氣體壓力增加，當(dāng)使孔隙縮小的張力孔隙內(nèi)的氣體壓力

11、，孔隙停止收縮。因此，燒結(jié)最終階段，燒結(jié)體內(nèi)總會(huì)殘留少部分的閉孔隙。10、粉末粒度越細(xì)，燒結(jié)越易進(jìn)行，對(duì)嗎？答：對(duì)。粉末顆粒的表面能燒結(jié)的主要原動(dòng)力。所以，粉末粒度越細(xì)，表面越不規(guī)則，其表面能越大，燒結(jié)熱動(dòng)力越大，燒結(jié)越易于進(jìn)行。11、燒結(jié)收縮的動(dòng)力公式試述此式中的各物理量。從此公式可以得出什么結(jié)論？答：Ps一燒結(jié)收縮的動(dòng)力Pv孔隙中氣體的壓力-表面張力二-燒結(jié)頸的曲率半徑如果張力大于氣體壓力，孔隙就能繼續(xù)收縮。當(dāng)氣體壓力增大到超過(guò)表面張應(yīng)力時(shí)，隔離孔隙就停止收縮。所以，燒結(jié)最終階段，燒結(jié)體內(nèi)總會(huì)殘留少部分的閉孔隙。這種閉孔隙僅靠延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間是不以消除的。12、在燒結(jié)頸長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)公式RRm中的

12、哪些參數(shù)體現(xiàn)了燒結(jié)機(jī)構(gòu)的不同？在哪幾種燒結(jié)機(jī)構(gòu)中參數(shù)B與原子的擴(kuò)散有關(guān)？答：n一燒結(jié)機(jī)構(gòu)特征的指數(shù)項(xiàng)m由粉末顆粒大小決定的指數(shù)項(xiàng)塑性流動(dòng)、體積擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散、表面擴(kuò)散等燒結(jié)機(jī)構(gòu)中參數(shù)B與原子的擴(kuò)散有關(guān)。粘性流動(dòng)、蒸發(fā)-凝聚燒結(jié)機(jī)構(gòu)中參數(shù)B與原子的擴(kuò)散無(wú)關(guān)。、單元系固相燒結(jié)？答：?jiǎn)卧翟谌埸c(diǎn)溫度以下，在固態(tài)下的燒結(jié)。、燒結(jié)過(guò)程中顯微組織發(fā)生什么變化？答：孔隙變化、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大。、高溫?zé)Y(jié)時(shí)，哪種燒結(jié)機(jī)構(gòu)起主導(dǎo)作用？答：高溫?zé)Y(jié)時(shí)，體積擴(kuò)散燒結(jié)機(jī)構(gòu)起主導(dǎo)作用。、表面擴(kuò)散機(jī)構(gòu)、塑性流動(dòng)機(jī)構(gòu)、蒸發(fā)凝聚機(jī)構(gòu)各在哪些情況下起主導(dǎo)作用？答：當(dāng)細(xì)粉或低溫?zé)Y(jié)時(shí)，表面擴(kuò)散機(jī)構(gòu)起主導(dǎo)作用。當(dāng)加壓燒結(jié)時(shí)，塑性流

13、動(dòng)機(jī)構(gòu)起主導(dǎo)作用。易蒸發(fā)（鋅、鎘）金屬或活化燒結(jié)時(shí)，蒸發(fā)凝聚機(jī)構(gòu)起主導(dǎo)作用。、燒結(jié)中間階段，燒結(jié)密度主要取決于哪些因素？答：燒結(jié)中間階段，體積擴(kuò)散和晶界擴(kuò)散起主導(dǎo)作用，提高擴(kuò)散速度的各因素，有利于提高燒結(jié)密度。如高溫加熱，提高空位或原子的擴(kuò)散系數(shù)，促進(jìn)燒結(jié)過(guò)程進(jìn)行，有利提高燒結(jié)密度。、提高燒結(jié)密度有哪些途徑？答：（1）粉末未加壓燒結(jié)的致密化，體積擴(kuò)散和晶界擴(kuò)散起主導(dǎo)作用。高溫加熱，提高空位或原子的擴(kuò)散系數(shù)。在燒結(jié)中間階段開始時(shí)，孔隙與晶界不分離。加入少量碳化物、氧化物等添加劑，限制燒結(jié)時(shí)的晶粒長(zhǎng)大，避免形成孤立孔。、燒結(jié)最終階段孔隙變化有何特點(diǎn)？答：（1）孔隙孤立、球化大孔隙增大，小孔隙消失，

14、孔隙數(shù)減少過(guò)程緩慢各個(gè)階段的燒結(jié)溫度如何確定？答：燒結(jié)溫度：高溫?zé)Y(jié)階段的溫度。根據(jù)熔點(diǎn)高低、密度和孔隙度要求，力學(xué)性能和物理性能要求選擇。燒結(jié)溫度高，擴(kuò)散速度大，燒結(jié)密度高，制品性能好。、多元系固相燒結(jié)有哪些種類，最終的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生什么變化？答：多元系固相燒結(jié)有無(wú)限互溶系、有限互溶系、互不相溶系的燒結(jié)。液相燒結(jié)的條件有哪些？答：潤(rùn)濕性：q90,液體能潤(rùn)濕固體表面溶解度：可改善潤(rùn)濕性，增加液相數(shù)量，借助液相進(jìn)行物質(zhì)遷移液相數(shù)量：填滿顆粒的間隙為限液相燒結(jié)是如何致密的，其晶粒是如何長(zhǎng)大的？答：（1）液相生成與顆粒重排階段：表面張力作用下，固相顆粒趨于致密，燒結(jié)體密度上升很快（2）固相溶解和析出階

15、段：溶解度高的小顆粒和顆粒凸面先溶解，沉積在溶解度低的大顆粒和顆粒凹面上。燒結(jié)后，固相顆粒長(zhǎng)大，形狀更加規(guī)則密度上升相對(duì)較慢（3）骨架形成階段：固相顆粒相互靠攏，相互接觸，發(fā)生固相燒結(jié)，形成骨架。剩余液相填充于骨架間，致密化基本完成在固相溶解和析出階段，固相顆粒長(zhǎng)大一般可以通過(guò)兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行，細(xì)小顆粒溶解在液相中，而后通過(guò)液相擴(kuò)散在粗大的顆粒表面上沉淀析出。骨架形成階段，通過(guò)顆粒中晶界的移動(dòng)來(lái)進(jìn)行顆粒的聚集長(zhǎng)大。液相燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)與什么因素有關(guān)？答：應(yīng)根據(jù)三個(gè)階段進(jìn)行分析。二面角對(duì)液相燒結(jié)合金的微觀組織有何影響？簡(jiǎn)明闡述液相燒結(jié)的溶解一再析出機(jī)構(gòu)及其對(duì)燒結(jié)后金相組織的影響。、什么叫活化燒結(jié)？答

16、：采用化學(xué)或物理的措施，使燒結(jié)結(jié)溫度降低，燒結(jié)過(guò)程加快，或使燒結(jié)體密度和其它性能得到提高的方法。活化燒結(jié)的措施有哪些？答：兩種基本類型。一是依靠外界因素活化燒結(jié)過(guò)程，包括在氣氛中添加活化劑、向燒結(jié)填料中添加強(qiáng)還原劑、周期性地改變燒結(jié)溫度、施加外應(yīng)力等；二是提高粉末的活性，使燒結(jié)過(guò)程活化，如表面預(yù)氧化、添加活化元素、燒結(jié)時(shí)形成少量液相等。真空燒結(jié)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：(1)減少氣氛中的有害成分對(duì)產(chǎn)品的沾污可適用于不宜用其它還原性或惰性氣體時(shí)的場(chǎng)合可改善液相燒結(jié)的潤(rùn)濕性有利于排除吸附氣體，對(duì)促進(jìn)燒結(jié)后期的收縮作用明顯有利于硅、鋁、鎂、鈣等雜質(zhì)或其氧化物的排除，起提純作用。缺點(diǎn)：(1)液相燒結(jié)時(shí)，

17、粘結(jié)金屬會(huì)揮發(fā)(2)含碳材料可能發(fā)生脫碳真空燒結(jié)工藝與氣氛燒結(jié)工藝有哪些差別？答：真空燒結(jié)溫度低，一般可降低100150C。、真空燒結(jié)主要用于哪些產(chǎn)品的燒結(jié)？答：主要用于活性金屬、難熔金屬、硬質(zhì)合金、磁性材料和不銹鋼等的燒結(jié)。什么是假合金，怎樣才能獲得假合金？答：兩種或兩種以上金屬元素因不經(jīng)形成固溶體或化合物構(gòu)成合金體系通稱為假合金，假合金實(shí)際是混合物；假合金形成的條件是形成混合物之后兩種物質(zhì)之間的界面能，小于他們單獨(dú)存在時(shí)的表面能之和，即YABY+Y保護(hù)氣氛：為防止粉末或壓坯在高溫處理過(guò)程發(fā)生氧化而向體系因入還原性氣體或真空條件稱為保護(hù)氣氛；反應(yīng)物氣體分壓34、平衡常數(shù)：在莫一溫度，莫一壓力

18、下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物氣體分壓與之比稱為平衡常數(shù)第6旗粉末鍛造1、斷裂應(yīng)變跡線2、斷裂應(yīng)變跡線的斜率3、敘述粉末鍛造過(guò)程斷裂產(chǎn)生的條件、位置和原因及其預(yù)防措施第7卓粉末材料的孔隙性能與復(fù)合材料的強(qiáng)韌化1、試根據(jù)下圖簡(jiǎn)要說(shuō)明位錯(cuò)繞過(guò)強(qiáng)化機(jī)制。位錯(cuò)線2、試根據(jù)下圖簡(jiǎn)要說(shuō)明位錯(cuò)切割強(qiáng)化機(jī)制顆粒半徑尸#?理 蓉 逼 嗤位錯(cuò)切過(guò)粒子的示意圖3、試根據(jù)下圖，說(shuō)明為什么彌散強(qiáng)化第二相粒子的顆粒半徑要適當(dāng)_理論臨界切應(yīng)力4、試簡(jiǎn)述影響彌散強(qiáng)化材料強(qiáng)度的主要因素。影響影響彌散強(qiáng)化材料強(qiáng)度的因素主要有：(1)彌散相和基體的性質(zhì)-彌散相的性質(zhì)：彌散相粒子穩(wěn)定，不長(zhǎng)大-彌散相的粒度、含M、粒子間距(分布均性卜形狀

19、彌散相與基體之們的作用-彌散相在基體中不溶解、不反應(yīng)-基體與彌散相之間的界面能小壓力加工生產(chǎn)方法總之，合理的合金成份，在一定范圍內(nèi)提高彌散相的含減小彌散相的粒度和粒子間距,使彌散相均勻分布于基體中，并采用大的加工形變。還要兼故其他性能，并考慮經(jīng)濟(jì)性和資源條件。2、試簡(jiǎn)述相變韌化機(jī)理。答：相變韌化機(jī)理是當(dāng)材料在外力作用時(shí)，發(fā)生相的轉(zhuǎn)變，吸收能從而提高材料的韌性。3、試簡(jiǎn)述彌散韌化機(jī)理。答：當(dāng)裂紋擴(kuò)展過(guò)程中，裂紋遇到第二相粒子時(shí)會(huì)避開粒子而偏轉(zhuǎn)，在彌散粒子之間走“之”字,裂紋形狀和長(zhǎng)度改變，新裂紋表面的形成都會(huì)吸收能從而提高材料的韌性。第8卓粉末冶金材料和制品1、說(shuō)明硬質(zhì)合金的種類及用途。種類性能及用途含鴇硬質(zhì)合金WC-Co系可用于加工鑄鐵等脆性材料或作為耐磨零部件和工具使用WC-TiC-Co系可用于加工產(chǎn)生連續(xù)切屑的韌性材料WC-TiC-TaC(NbC-Co系WC-Ta(NbC-Co系硬質(zhì)合金的種類性