粉末冶金原理重点

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1、装球量：球磨筒内磨球的数量。 球料比：磨球与磨料的质量比 电流效率：一定电量电解出的产物的实际质量与通过同样电量理论上应电解出的产物质量之比，用 公式表示为n i=M/ （qlt） X 100% 粒度分布：指不同粒径的的颗粒在粉末总质量中所占的百分数，可以用某种统计分布曲线或统计分 布函数描述。 松装密度：粉末在规定条件下自然填充容器时，单位体积内粉末的质量，单位为g/cm3。 振实密度：在规定条件下，粉末受敲打或振动填充规定容器时单位体积的粉末质量。 单颗粒：晶粒或多晶粒聚集，粉末中能分开并独立存在的最小实体。 一次颗粒：最先形成的不可以独立存在的颗粒，它只有聚集成二次颗粒时才能

2、独立存在。 二次颗粒：由两个以上的一次颗粒结合而又不易分离的能独立存在的聚集颗粒称为二次颗粒。 压缩性:粉末被压紧的能力 成形性:粉末压制后，压坯保持既定形状的能力 净压力： 单元系烧结：纯金属、固定化学成分的化合物和均匀固溶体的粉末烧结体系，是一种简单形式的固 相烧结。 多元系固相烧结：由两种以上组元（元素、化合物、合金、固溶体）在固相线以下烧结的过程。 气氛的碳势：某一含碳量的材料在某种气氛烧结时既不渗碳也不脱碳，以材料中碳含量表示气氛中 的碳势。 活化烧结：系指能降低烧结活化能，是体系的烧结在较低的温度下以较快的速度进行，烧结体性能 得以提高的烧结方法。 氢损值：金属粉末的

3、试样在纯氢气中煅烧足够长时间，粉末中的氧被还原成了水蒸气，某些元素与 氢气生成挥发性的化合物，与挥发性金属一同排除，测的试样粉末的相对质量损失，称为氢损。 液相烧结：烧结温度高于烧结体系低熔组分的熔点或共晶温度的多元系烧结过程，即烧结过程中出 现液相的粉末烧结过程统称为液相烧结。 机械合金化是指金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复 产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。 热等静压：把粉末压坯或把装入特制容器内的粉末体在等静高压容器内同时施以高温和高压，使粉末体被压制和烧结 成致密的零件或材料的过程

4、 冷等静压：室温下，利用高压流体静压力直接作用在弹性模套内的粉末体的压制方法 1、粉末制备的方法有哪些，各自的特点是什么？ 1物理化学法 1还原法： 碳还原法（铁粉） 气体（氢和一氧化碳）还原法（W,Mo,Fe,Ni,Cu,Co及其合金粉末） 金属热还原法（Ta,Nb,Ti,Zr,Th,U）f SHS自蔓延高温合成。 1.2还原-化合法：适合于金属碳化物、硼化物、硅化物、氮化物粉末 1.3化学气相沉积CVD 1.4物理气相沉积PVD或PCVD （复合粉） 1.5电解法：水溶液电解（Cu,Fe,Ni,Ag粉）；熔盐电解（Ta,Nb,Ti,Zr,Th等活泼金属粉末） 1.6羰

5、基物热离解法：Fe,Ni,Co粉末 2机械法 2.1机械研磨：铬粉，铁铝合金，硅铁合金，钼铁合金，铬铁合金等脆性金属或合金粉末。 2.2雾化法：包括气体雾化（空气和惰性气体）和水、油雾化以及旋转电极雾化等。 .气体雾化：铁、铜、铝、锡、铅及其合金粉末（如青铜粉末、不锈钢粉末）； .水雾化：铁、铜及合金钢粉末； .旋转电极雾化：难熔金属，铝合金、钛合金、超合金粉末，工具钢粉末。 .其它形式的雾化； 2、 氧化还原法的过程原理？ 了解PH2/PH2O和PCO/PCO2线的图解？ 定义:用还原气体（固体）或活泼金属将金属氧化物还原制备粉末的过程。 还原剂分类 a、 气体还原剂:H

6、2,CO b、 固体还原剂:C c、 金属还原剂：碱土金属 用作还原剂的必要条件：1.离解压（Po2）XO<（Po2）MeO还原剂对氧的亲和力大于对被还原物质的亲和力，2.^GMeO> △GXO，必须满足热力学必要条件，反应才能进行，3•还原剂的氧化产物和还原剂本身的组份不污染被还原 金属或易被分离 还原反应：MeO+X=Me+XO,可看成下述两个基本反应组成，即： Me+0.5O2=MeO（1） X+O.5O2=XO（2） 将（2）-（1）得到上述总反应。 由热力学可知，还原反应的标准等压位变化为 △ G° =-RTlnKp △ G° 2=-RTlnKp1=0.5RTln

7、（PO2）XO △ G° 1=-RTlnKp2=°.5RTln（PO2）MeO △ G° =△ G° M G°冃矗丁山几几小几九。） 即金属氧化物的离解压（PO2）MeO大于还原物的离解压（PO2）xo。换句话说，氧与还原剂X的亲和力 与金属元素的亲和力。 3、 还原法制取钨粉过程中钨粉颗粒长大的机理是什么？影响钨粉的粒度的因素有哪些？ A挥发一沉积机理：氢中水分子与钨氧化物反应生成挥发性的水合物， WOX+H2O—WOX.nH2O（g） t 气相中的钨氧化物被氢还原沉积在钨颗粒上，导致W颗粒长大。 钨氧化物的水合物的挥发性随钨氧化物中的含氧量、气氛中含水量的增加和还原温度的升

8、高而增大 钨粉颗粒长大的趋势又随还原气氛中水合物浓度的提高而加强 B氧化一还原机理： 当氢中水含量较高时 已还原的细钨颗粒优先被氢中水氧化生成钨氧化物 再按照挥发一沉积机理导致W颗粒的长大 利用这一现象可制备粗颗粒钨粉 原料： A粒度：当采用WO3时，其粒度与还原钨粉粒度间的依赖性不太明显，而主要取决于WO2的粒 度。目前，采用蓝钨（蓝色氧化钨）作原料。该原料具有粒度细、表面活性大，W粉一次颗粒细 和便于粒度控制的特点。 B杂质元素：影响透气性或生成难还原化合物。 K、Na等促使钨粉颗粒粗化； Ca、Mg、Si等元素无明显影响： 少量Mo、P等杂质元素可阻碍W粉颗粒长大

9、 （2）还原方式：二阶段还原/分段还原 (3) 氢气：降低氢的露点，流量不宜过高，顺流通氢。 (4) 还原工艺条件： .还原温度T：降低T,高的温度会提高钨氧化物的水合物在气相中的浓度，颗粒粗化； .推舟速度V：降低V，推舟速度打导致氧气增加，高氧指数的氧化物具有更大的挥发性，提高浓 度，颗粒粗化； •料层厚度t：降低t,料层厚度过高不利于氢向底层物料的扩散，钨氧化物的含氧量高，颗粒粗化。 (5) 添加剂：少量的添加剂如Cr、V、Ta、Nb等的盐可抑制钨粉颗粒的粗化。 4、(1) Fe—O—C系图与温度的关系，CO对氧化铁还原的过程怎样？ 碳直接还原氧化铁制备铁粉时热力学条件如

10、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。 解：B:Fe304C:Fe0D:Fe b曲线：Fe304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©, CO

11、的百分含量超过61%。 (2) 影响还原过程和铁粉质量中的因素 (1) 原料的影响包括原料中杂质的影响(SiO2)和原料粒度(原料越细，界面越大，促进反应进行)的影响。 (2) 还原工艺条件包括还原温度、时间和料层厚度的影响 (3) 添加剂：固体碳，返回料，气体还原剂，碱金属盐 (4) 海绵铁的处理(退火) (5) 固体碳还原剂的影响：类型：木炭，焦炭，无烟煤；用量：由氧化铁含氧量决定 化的情况， 要求。图中 都会破坏平 12、固体碳还原铁粉时，气体平衡条件如图所示，分析图中各区域的含义，个线段含义和1、2、3、4、5、6点的含 义。 答：固体碳还原平衡气相图有两部分叠加而成

12、：固体碳气化反 应和氧化铁还原-氧化平衡反应。 球在滚筒中的基本状态：(a)低转速，泻落，摩擦效果(b)适宜转速，抛落摩擦，撞击破碎(c)高转速，临 界转速 球磨粉碎物料的作用主要取决于球和物料的运动状态 固体碳气化反应在表示固体碳氧化形成CO和CO2的气相组成随温度变 氧化铁还原-氧化平衡反应指各种温度下反应平衡条件)对气氛组成的 的曲线对应的平衡状态方攵组成, 2F持气4组成。■改变温0 衡条件，结果是或氧化，或还原。 3 4 2 球和物料的运动取决于球磨桶的转速 5、影响球磨的因素有哪些？ 1、球筒的转速：n工=(0.70〜0.75) n临界时，发生抛落；n工=0.6n临界

13、时，球体以滚动为主；n 工v0.6n临界时，球体以滑动为主。 2、 装球量：过大或过小都会使研磨效率下率降低。 3、 球料比：料太少，球的磨损太大，量过多，则磨削面积不够，不能很好的研磨细粉。 4、 球的大小：若球的直径小，质量轻，则对物料的冲击力弱；但球的直径太大，则球个数太少, 磨削面积减少，效率降低。 5、研磨介质：分为干磨和湿磨，后者多采用水、酒精、丙酮等，可以减少氧化，物料偏析，冷焊、 团聚等问题，还可以改善劳动环境。 6、被研磨物料的性质：物料存在着极限研磨的大小。 7 7~。研磨粒度；a初始粒度 公式：由颗粒尺寸变化与总能关系：四二g（D~a-D：a） g:常

14、数a:经验系数，在1到2之间 6、 机械合金化的过程怎么样？列举2~3个应用。 过程 1、 初始激活，①延性粉末颗粒扁平化；②脆性颗粒破碎形成原子化表面； 2、 活性化合粉末焊接后合金化，①各颗粒间距接近原子级水平；②产生大量缺陷（主要为位错）； ③加速固相扩散反应，实现合金化； 3、 合金化结束，①合金化过程基本完成或极其缓慢；②整个原子体系处于平衡化（存在大量缺陷 或非晶结构）； 4、 微颗粒化和晶粒颗粒细化，非晶晶化，部分结构发生回复。 应用：面心立方金属Al—Cu，Cu—Ag等延性/延性粉末球磨体系。 7、 气体雾化制粉可分为哪里几个区域？每个区域的特点是什么？ 气体雾

15、化制粉过程可分解为金属液流负压紊流区，原始液滴形成区，有效雾化区和冷却凝固区等四 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，金属流柱被拉断，形 成带状-管状原始液滴； 有效雾化区：因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； 冷却区凝固区：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。 PS：雾化法：直接击碎液体金属或合金而制得粉末的方法。 二流雾化法：用高速气流或高压水

16、流击碎熔融金属液流以获得金属液流的方法，分气体雾化和水雾化。 17为了减少和防止堵塞，设计喷嘴时采用的措施： 1） 减小喷射顶角或气流与金属液流间的夹角 研究表明，气流压力在0.4MPa以上时， 环孔式喷嘴，喷射顶角?为60°较好。 环缝式喷嘴，喷射顶角?为45°较好。 2） 增加喷口与金属液流轴线间的距离，提高稳定性 3） 环缝宽度不能过小，间隙均匀； 4） 金属液流嘴伸长超出喷口水平面外，粉末略粗； 5） 增加辅助风孔和二次风。 6） 水雾化改环流为板流。 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？ 解：当采用环缝形喷嘴时，由于锥型的气流形成密

17、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。 18影响雾化粉末性能的因素p67 答： （1）雾化介质：A、雾化介质类别的影响 空气：雾化过程中氧化不严重或雾化后经还原处理可脱氧的金属，如Cu、Fe、碳钢等 惰性气体：可以减少金属液的氧化和气体溶解。 水： （a） 由于水的比热容比气体大很多，对金属的冷却能力强。因此，用水作雾化介质时，粉末多为不规则形状，同时， 随着雾化压力的提高，不规则形状的颗粒愈多，颗粒的经历结构愈细。气体雾化易得球形粉，水雾化易得不规则粉。 （b） 由于金属液滴冷却速度快，粉末表面氧化大大减少。所以，Fe、低碳钢、合金钢多用水

18、雾化制粉。 精心整理 B.雾化介质获得细粉末的条件:压力大，速度快，能量大一破碎力强，粉末越细。 (2) 金属液体： A.属液的表面张力和黏度 金属流表面张力大，粘度小，得球形粉末，粉末粒度偏粗。 相反，金属流表面张力小，液滴易变形，所得粉末多呈不规则状，粒度也减小。 B金属液过热温度的影响 在雾化压力和喷嘴相同时，金属液过热温度愈高， 细粉末多，愈容易得球形粉末’ (3) 其他工艺因素：A、喷射参数B、聚粉装置 19电解制粉 电解方法制得的粉末常呈树枝状或海绵状 8、 影响粉末粒度和电流效率的因素。 1•电解液的组成：①金属离子浓度的多少离子浓度增大，电流效率增大

19、，粉末粒度变粗，要得到细 粉，则要降低电流效率；②酸度的影响，一般认为，如果在阴极上氢与金属同时析出，则有利于得 到松散粉末，对于H+浓度对电流效率的影响，一般认为，提高酸度有利于氢的析出，电流效率是 降低的；③添加剂的影响，添加剂可分为电解质添加剂和非电解质添加剂两类，非电解质添加剂吸 附在晶粒表面阻止其长大，金属离子被迫建立新核，形成细粉；电解质添加剂的作用主要是提高电 解质的导电性和控制PH在一定范围内。 2.电解制粉的条件：①电流密度的影响，在能够析出粉末的电流密度范围内，电流密度越高，粉末 越细，但电流密度的增加，电流效率降低。②电解液的温度，提高电解液的温度后，扩散速度增大， 晶

20、粒长大速度也增大，所以粉末变粗。电解温度的升高，电流效率稍微增加。③电解时的搅拌影响， 搅拌速度高，粒度组成中粗颗粒的含量增加。④刷粉周期，周期短有利于生成细粉，长时间不刷粉， 阴极表面增加，相对降低了电流密度。 颗粒密度：比重法测量 真密度:粉末材料理论密度 有效密度(比重瓶密度)只包含粉末闭孔隙的密度 似密度(表观密度)：既包含开孔又闭孔隙的粉末密度 22显微硬度,粉末强度愈高，硬度愈高，混合粉末的强度比合金粉末的硬度低，合金化可以使得金属强化，硬度随之提 高；不同方法生产同一种金属的粉末，显微硬度不同。粉末纯度越高，则硬度越低，粉末退火降低加工硬化程度、减 少氧、碳等杂质含量后

21、，硬度降低。 硬度反映了粉末的塑性，对粉末的压制性能有重要的影响，模压成型时对模具的寿命影响显着。 9、 粉末的工艺性能有哪些？有何影响？ 工艺性能：松装密度，流动性，压缩性，成形性和烧结性能。松装密度以及粉末的流动性的影响因 素很大程度上是一致的，主要取决于颗粒密度、粉末表面状态、粉末粒度及组成、粉末的干湿程度 等。粉末越细，流动性质越明显。压缩性与成形性的关系：成形性好的粉末压缩性差；压缩性好的 粉末，成形性差。如松装密度大的粉末，压缩性好，但是成形性差；细粉末的成形性好，而压缩性 却较差。 流动性的影响 流动性与颗粒密度、表观密度相关。如果粉末的相对密度不变，颗粒密度越高，流动

22、性越好； 颗粒密度不变，相对密度的增大会使流动性提高;对球形Al粉，尽管相对密度较大，但由于颗粒密 度小，流动性仍比较差； 同松装密度一样流动性受颗粒间粘附作用的影响，因此，颗粒表面吸附水分、气体，加入成形剂 (binder,lubric减低粉末的流动性； 流动性会直接影响压制过程自动装粉和压件密度的均匀性，自动压制工艺中必须考虑的重要工艺性 能一制粒 沉降法分析一个球形粉末粒度，设颗粒直径为8微米，如果粉末分散在设定100mm高的水柱中， 求粉末沉降的速度： v=h/t=gd2（p 1-p 2）/（18n ） 这里，H=height=0.1m g=地球引力常数=9.8m/s2

23、粒直径=8X10-6m p 1=Ni 粉密度=8.9X103kg/m3 p 2=水密度=103kg/m3 n =水的粘度=10-3kg/m/s 算出的速度为2.8X 10-4m/s,对于设定高度为0.1米，相应的时间是约360s或6分钟，雷诺系数为2.2 X10-3 10、 了解粉末粒度的测试方法。 1•筛分析法，适合于较粗粒度的粉末的分析。测得粉末颗粒的最大外形尺寸。 2•显微镜法，此法测得的是颗粒的定向径或投影径，并且易于观察颗粒的表面形貌。 3. 沉降分析，适合于粒度细小的粉末分析。 4. X射线衍射，纳米粉末的粒度分析。 5•激光衍射 Fsss和BET方法都能测

24、量粉末比表面积，为什么Fsss只能测得二次颗粒直径，而BET能测一次颗粒直径？ 答：BET方法是根据气体分子表面吸附总量，即气体吸附前后压力变化，来计算和测量粉末总表面积，然后根据表面 积与颗粒（等效球形）换算后得到；Fsss测试原理是粉末体中空隙构成毛细管对气体分子阻力（压力降）来测得，毛 细管孔壁可视为粉末外表面积，体中空隙构成毛细管为气体分子有效流经管道，一次颗粒间的间隙通常为开孔孔道， 一端可能封闭，气体不能流通，因此该部分难以测试和计算在内。 11、 成型前粉末要进行哪些预处理？ 1•还原退火作用：①降低氧碳含量，提高纯度；②消除加工硬化，改善粉末压制性能；③粉末钝化， 使细粉

25、末适度变粗，或形成氧化薄膜，防止粉末自燃。 2•混合：不同成分的粉末借助于外力作用实现颗粒组份间分布均匀的过程；合批：同类粉末或粉末 混合物的混合消除因粉末在运输过程中产生的偏析或在粉末生产过程中不同批号粉末之间的性能 差异获得性能均匀的粉末料。 3•成形剂和润滑剂成形剂（非增塑成形），场合：1）硬质粉末：如硬质合金，陶瓷等粉末，变形抗力很 高难以通过压制所产生的变形而赋予粉末坯体足够的强度，添加成形剂提高生坯强度，利于成形。 润滑剂，降低粉末颗粒与模壁间的摩擦。 4.制粒细小颗粒或硬质粉末，为了成形添加成形剂，改善流动性添加粘结剂，进行自动压制或压制 形状较复杂的大型P/M制品，粉末结

26、块。原理：借助于聚合物的粘结作用将若干细小颗粒形成团 粒。 12、 压制过程中应力的变化过程，压制压力和压坯密度的关系。 压模中各部分的应力不相等：上部应力比底部应力大，接近模冲的上部同一断面，边缘应力比中心部位大远离模冲底 部，中心部位比边缘应力大。 I— 滑动阶段：粉末颗粒发生位移，填充孔隙，密度增加很快； II— 临界阶段：压力继续增加时，压坯密度几乎不变。由于第I阶段后密度已达到一定值，粉末体出现一定的压缩阻 力； 脆性粉末，此阶段较明显，曲线平坦； 塑性粉末，此阶段不明显甚至消失，如铜、锡、铅。 III— 变形阶段：随着压力升高，压坯的相对密度又继续增加，因为当压制压力

27、超过粉末的临界应力后，粉末颗粒 开始变形，其位移和变形都能起到作用 13、 分析单轴压制和等经压制过程受力状态 单轴压制和等静压制的差别在于粉体的受力状态不同，一般单轴压制在刚模中完成，等静压制则在 软模中进行；在单轴压制时，由于只是在单轴方向施加外力，模壁侧压力小于压制方向受力，因此 应力状态各向异性，a 1》o 2=o 3导致压坯中各处密度分布不均匀；等静压制时由于应力均匀来 自各个方向，且通过水静压力进行，各方向压力大小相等，粉体中各处应力分布均匀，a 1=a 2= a 3因此压坯中各处的密度基本一致。 等静压制和钢模压制比较有哪些优点 1能够压制具有凹形，空心等复杂形状的压件

28、； 2压制时，粉末体与弹性模具的相对移动较小，摩擦损耗较小，单位压制压力较低； 3能够压制各种金属粉末以及非金属粉末，压制坯件密度分布均匀， 4压坯强度咼 5成本低廉 6能够在较低温度下制得接近完全致密的材料 增塑挤压成型：将具有一定黏结力和良好塑性的有机物与金属粉末组成的混合料在挤压模内经受压力的作用，使物 料通过规定几何形状的模嘴挤出管材和棒材。 工艺过程：粉料+增塑剂一混合一预压一挤压一挤压坯 主要影响因素 1•石蜡的加入量，明显的影响挤压压力和颗粒间的结合力。石蜡加入量过多可降低挤压压力，但颗 粒间的结合力结合力减弱会使压坯强度下降；石蜡加入量过少，会产生较大摩擦阻力

29、，是挤压压力 增大。一般粉末越细，需加入石蜡的量越多。 2•预压压力，预压的作用在于尽可能除去挤压前混合料中的气体，扩大粉末表面与增塑料的接触， 使混合料组分分布均匀，物料初步致密化。 3•挤压温度，一般来说，挤压温度升高，塑性变好，但过高会使石蜡的强度和粘接能力下降，导致 挤压压力急剧下降，压坯软化。 4•挤压速度，挤压速度过快，压坯易发生断裂。 温压成型技术：将粉末置入模具内，将粉末与模具加热到150°C左右并压制成形的一种刚性模压制技术。 工艺过程：粉末和粘结剂的混合料一粉末置入模具中，预压制成形一加热至130-150 C —温压（600-750MPa）—温压压坯一烧结一温压

30、零部件。 特点 1） 低成本制造高性能P/M零部件：加工工序少模具寿命长；零件形状复杂程度提高。 2） 压坯密度高：相对密度提高0.02-0.06孔隙度降低2-6%。 3） 便于制造形状复杂的零部件：低的脱模压力：|30% ；弹性后效小，150%外摩擦力I；高的压 坯强度：£ 25-100%；高的结合强度与大的接触面积；密度分布均匀：密度差l0.1-0.2g/cm3残留 应力I 4） 4）零件强度高（同质、同密度）：极限抗拉强度t 10%，烧结态达1200MPa；疲劳强度t 10%；若 经适度复压，与粉末锻件相当； 5） 零件表面质量高；精度提高2个IT级；模具寿命长（模具磨损少）

31、 6） 压制压力降低：同压坯密度时，压力降低140Mpa ；提高压机容量 注射成型：粉末与粘结剂混合后制成适合于注射成型的喂料，升温使喂料产生较好的流动性，在一定压力下用 注射成型机将喂料注射到模具的型腔中制成毛坯，冷却固化的成型体在一定的温度下进行脱脂，去除毛坯中黏结 剂再烧结得到产品。 工艺过程：金属粉末+粘结剂一混料一制粒一注射成形一脱粘一烧结一必要的后处理 特点：周期短，生产率高，自动化控制，密度均匀，尺寸精度高，适合生产形状复杂的小型零件。 粉末注射成形常用的粉末颗粒一般在2-8um, —般小于30um，粉末形状多为球形，颗粒外形比最好在1-1.5之间，具 有相当宽或窄的粒

32、度分布，填充密度较高。 注射成型是整个工艺流程的关键工序，注射成形时，对可能产生缺陷的控制应从两个方面进行考虑：（1）注射温度、 页脚内容 精心整理 压力、时间等工艺参数的设定；（2）填充是喂料在模腔中的流动控制。 14、 烧结过程的驱动力有哪些 1作用在烧结颈上的原动力一一粉末系统过剩自由能的降低 2烧结扩散驱动力一一空位浓度梯度 3蒸发-凝聚物质迁移动力——蒸汽压差 4烧结收缩应力——宏观烧结应力 15、 了解物质迁移的过程有哪些 1） 表面迁移 颗粒表面颈部表面 （1） 表面扩散球表面层原子向颈部扩散 （2） 蒸发-凝聚表面层原子向空间蒸发，借助蒸汽压差通过气相

33、向颈部空间扩散，沉积在颈部表面。 2） 宏观（体积）迁移 颗粒内部的物质颈部 （1） 体积扩散，借助于空位运动，球内原子等向颈部迁移 （2） 粘性流动，非晶材料在剪切应力作用下，产生粘性流动，物质自颗粒内部向颈部迁移 （3） 塑性流动，烧结温度接近物质熔点，当颈部的拉伸应力大于物质的屈服强度时，发生塑性变形, 导致物质向颈部迁移 （4） 晶界扩散，晶界为快速扩散通道，原子沿颗粒内晶界向颈部迁移 （5） 位错管道扩散，位错为非完整区域，原子易于沿此通道向颈部扩散，导致物质迁移 16、 单元或多元固相烧结的特点和过程 单元系： 纯金属、固定化学成分的化合物和均匀固溶体的粉末烧结

34、。 扩散和流动是单元系烧结的主要物质迁移机构。 低温预烧阶段（a <0.25）:发生金属的回复，物理吸附物的分解、排除。 中温升温烧结阶段（a <0.4〜0.55）:出现再结晶，颗粒表面氧化物分解，形成烧结颈。高温烧结保温完成阶段 （a =0.5〜0.85）:形成大量闭孔，孔隙尺寸、数量减少，烧结体密度显着增加。 烧结体显微组织的变化： 孔隙变化，烧结过程中连通孔隙的不断消失与隔离闭孔的收缩是贯穿烧结全过程的组织变化特征 一组织变化，回复；结晶；再结晶。 多元系:由两种或两种以上的组元（元素、化合物、合金、固溶体），在其低熔点组元的熔点温度以下进行固相烧结 的过程。 特点：在

35、多元系固相烧结的同时，发生合金化（单元系只有致密化过程） 1） 发生基本的微观结构演化（即孔隙尺寸、形状的改变和数量变化） 2） 发生组元间的合金化过程牵涉到溶解反应，合金化反应，固态扩散。固态扩散是一缓慢的过程， 对合金化的均匀化速度起控制作用。 17、 液相烧结的条件有哪些 液相烧结的三个基本条件：润湿性、溶解度和液相数量 （1）液相必须润湿固相颗粒：这是液相烧结得以进行的前提（否则产生反烧结现象）。即烧结体 系需满足方程Y S=Y SL+y LCOSe （0为润湿角） 液相烧结需满足的润湿条件是e <90； 当0 =0,液相充分润湿固相颗粒，这是最理想的液相烧结条件； 当

36、0 >90O,固相颗粒将液相推出烧结体，发生反烧结现象。 当0<0 <900，这是普通的液相烧结情况，烧结效果一般。 如果0 >90,烧结开始时液相即使生成，液会很快跑出烧结体外，称为渗出。这样，烧结合金中的 低熔组分将大部分损失掉，使烧结致密化过程不能顺利完成。 液相只有具备完全或部分润湿的条件，才能渗入颗粒的微孔和裂隙甚至晶粒间界。 （2） 固相在液相中具有有限的溶解度：有限的溶解可改善润湿性；增加液相的数量即体积分数， 促进致密化；马栾哥尼效应（溶质浓度的变化导致液体表面张力的不同，产生液相流动）有利于液 相迁移；增加了固相物质迁移通道，加速烧结；颗粒表面突出部位的化学位较高产生

37、优先溶解，通 过扩散和液相流动在颗粒凹陷处析出，改善固相晶粒的形貌和减小颗粒重排的阻力。但较高的溶解 度导致烧结体的变形和为晶粒异常长大提供条件，这是不希望的。 （3） 液相数量：在一般情况下，液相数量的增加有利于液相均匀地包覆固相颗粒，为颗粒重排列 提供足够的空间和致密化创造条件。同时，也可减小固相颗粒间的接触机会。但过大的液相数量造 成烧结体的形状保持性下降。 18、 在Fe—Cu系烧结过程中，随Cu含量增加，为何体系出现先膨胀后收缩（Cu约8%）后收 缩的现象 Cu含量较低时，Fe—Cu系为瞬时液相烧结，烧结后期液相消失，铜形成液相后向铁中扩散，大量 溶解于固相颗粒内，而且原来铜粉

38、存在的地方留下了一些微孔，故烧结体出现膨胀。当铜的含量达 到Y—Fe的饱和溶解度（WCu=8%, 1150C° ）时，膨胀达到最高值。这时铜完全溶于固相骨架， 形成固溶体，液相完全消失。当铜的含量超过饱和溶解度后，随着铜含量的增加，液相也增加，所 以变成典型的液相烧结，收缩值又重新增大。烧结时间不同，收缩值也不同。 Cu-Sn合金烧结过程中为何出现先膨胀后收缩现象？ 答：由于铜和锡的互扩散系数不相等，产生柯肯德尔效应，即在具有较大互扩散系数原子的区域内形成过剩空位， 然后聚集成微孔隙，从而使烧结合金出现膨胀，烧结温度超过800度时，收缩发生，液相形成。 19、 了解活化烧结、强化烧结及烧

39、结后处理等过程机制 活化烧结 系指能降低烧结活化能，使体系的烧结在较低的温度下以较快的速度进行、烧结体性能得以提高的 烧结方法 从方法上可以分为两种：①依靠外界因素活化烧结过程；②提高粉末活性，使烧结过程活化。动力 学因素依赖于活化剂的扩散速度。（太多了，不想打了，自己看P307〜312） 强化烧结（enhancedsintering） 泛指能够增加烧结速率，或能够强化烧结体性能（合金化或抑制晶粒长大）的所有烧结过程 位错激活烧结，高温烧结，活化烧结，液相烧结，自蔓燃反应烧结 烧结后处理 通常包括表面处理、阳极化处理、浸渍处理、喷砂和摩擦剖光处理、探伤检查等工艺技术过程，目 的是

40、进一步提咼烧结产品的性能，提咼产品的尺寸精度。 表面处理能够用于改善材料的外观、表面状况及提高材料的性能。烧结后表面处理包括去飞边、涂 层、喷镀、涂漆上包等。 浸渍是使产品孔隙中含有油类液体，以达到自润滑的作用，或在孔洞中填满聚合物来改善耐蚀性和 加工性。 阳极化处理是在零件表面形成稳定的氧化物，目的是上色，起到改善部件外观的作用。 喷砂与摩擦剖光处理是提高粉末冶金零部件疲劳寿命的一种方式。 探伤是指在生产过程中找缺陷而不是在元件制成后再找不合格的产品，使材料成形后的一项重要性 能检查工作。 应用分析题 1、有两种铁基粉末原料A （A粉：Fe—1.5Ni—0.5Mo—1.5Cu—0

41、.5C，为元素混合粉末铁分为水 雾化纯铁粉）与B（B粉：Fe—1.5Ni—0.5Mo—1.0Cu—0.5C，其中铁粉是含Ni、Mo的水雾化合金 钢分；粉末中均添加了 0.6%的润滑剂）若两者质量相同并且与相同的圆柱形压模中在500Mpa下 进行压制，请回答： ⑴两者脱模后，压坯高度是否一致？为什么？ ⑵若对两种粉末所得压坯进行抗压强度测试，两者的抗压强度是否相同？为什么？ ⑴不一致。A粉中的铁粉为纯水雾化铁粉，而B粉中的铁粉为合金化铁粉，合金化铁粉的晶粒内 有较大的晶格畸变程度，粉末显微硬度肩高，变形抗力较大，粉末的压缩性能较差：此外，合金化 铁粉在脱模时弹性后效也较A粉的大。这两个原因

42、都会导致A粉的压坯高度低于B粉的压坯高度。 ⑵不相同。由于A粉的压缩性好，压制过程中粉末塑性变形较大，粉末间的接触面积较大，机械啮 合力较高，导致A粉的压坯抗压强度高于B粉的压坯抗压强度。 2、 某同学采用3・5微米的钨粉为原料通过稳定液相烧结技术制备W-10Cu与W-7Ni-3Fe；两种合金， 其设计的烧结条件是:在氢气中于1500C烧结2个小时，两种合金的相对密度是否相同？为什么？ (这道题有点不确定，但我觉得原理大致是这样的，你们可以考虑一下。) 不相同，W—7Ni—3Fe的相对密度较大，材料致密性较好。 对于W—7Ni—3Fe来说，由于Ni的熔点为1420C°，Fe的熔点为1

43、534C°，在1500C°时Ni会发 生溶解，形成液相，在烧结过程中，W—7Ni—3Fe发生的是稳定液相烧结，Ni形成的液相，完全润 湿固相W颗粒，润湿角接近零度。液相充满孔隙，并将固相颗粒均匀包覆,再加上W颗粒在液相中 溶解量非常少，这样通过固相溶解一再析出而实现晶粒长大的程度微乎其微。固相W颗粒被分隔开 来，避免了颗粒的聚集而长大，从而保持了细且均匀的晶粒。烧结过程中充足且稳定的液相，使固 相颗粒在液相表面张力、毛细管力及液相粘性流动的作用下，发生了颗粒的重排，从而促进了材料 的致密化，所以材料的致密性非常好，相对密度大。 W—10Cu因为铜的熔点为1083C。低于1500C°，在烧结过

44、程中发生的是熔浸烧结。烧结过程中， 固相W颗粒相互联结形成连续骨架，Cu形成液相，填充在固相颗粒间的孔隙中。但由于所形成的 液相数量不足以充满孔隙，故材料中有大量的孔隙存在，材料致密性差。 3、 互不溶系固相烧结的热力学条件是什么？为获得理想的烧结组织，还应满足怎样的充分条件？ 互不溶系的烧结服从不等式：Y ABIy a-y B|，在两组元的颗粒间形成烧结颈的同时， 它们可互相靠拢至某一临界值；如果Y AB<| y A—y B|，则开始时通过表面扩散，比表面能低的组 元

45、覆盖在另一组元的颗粒表面，然后同单元系烧结一样，在类似复合粉末的颗粒间形成烧结颈。不 论是上述中的哪种情况，只有Y AB越小，烧结的动力就越大。 4、 如图所示为W-C-Co相图沿Co-WC线的垂直截图，试分析WC-10C。体系烧结和冷却过程中相的 变化过程？(P301页，图7—86) 详细版： 1•预烧及升温阶段：低于共晶温度的固相烧结。超过500C。以后，在Co颗粒之间以及Co和WC颗 粒之间开始发生烧结，压坯的强度有所增加；约1000C° WC开始向Co中迅速扩散，并且随着温度 的升高而加快。 2•达到共晶温度(1280~1340C° ):共晶反应/ +WC=L，Y相完全进入液相

46、，但仍有大量WC固相存 在。 3•继续升温到烧结阶段(1400~1450C° )有更多的WC溶解到液相中，液相数量剧增，液相的成分 将沿Ec线变化，达到C点即烧结温度后，系统才开始趋于平衡； 4•烧结保温阶段：WC继续溶解到液相中，是液相平均成分由b向c变化，这时一直不溶解完的WC 颗粒才与C点的液相达到真正的平衡，继续保温发生WC通过液相的溶解再析出过程，WC颗粒逐渐 长大。 5•保温完成后冷却：从液相中析出WC,液相数量减少，共晶温度，液相成分回到E点，开始析出 Y相。 6•低于共晶温度冷却:WC在Y相中浓度降低，烧结组织为WC+Y相。 简洁版： 预烧及升温阶段：WC向Co溶解一Y固熔体； 达到共晶温度：Y +WC—L； 升温至烧结阶段：WC继续向液相中溶解； 烧结保温阶段：WC的溶解和再析出，WC颗粒逐渐长大； 精心整理 保温后冷却：液相中析出WC,至共晶温度时，析出Y相; 低于共晶温度冷却：析出二次WC晶体。