粉末冶金试题

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1、粉末冶金试题 一、名词解释 1、 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 2、 比表面积：单位质量或单位体积粉末具有的表面积 3、 二次颗粒： 4、 假合金：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，是一种混合物。 5、 成形性：粉末在经模压之后保持形状的能力。 6、 压缩性：粉末在模具中被压缩的能力称为压缩性。 7、 流动性：50克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末流动 性。 8、 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； 9、 松装密度：粉末自由充满规定的容积内所

2、具有的粉末重量成为 松装密度 10、 弹性后效： 11、 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 12、 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。 13、 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。 14、 二流雾化：由雾化介质流体与金属液流构成的雾化体系称为 二流雾化； 15、 加工硬化：金属粉末在研磨过程中由于晶格畸变和位错密度 增加，导致粉末硬度增加，变形困难的现象称为加工硬化； 16、 粒度分布：将粉末样品分成若干粒径，并以这些粒径的粉末 质量（颗粒数量

3、、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 17、 等静压制：是借助高压泵的作用把液体介质（气体或液体） 压入耐高压的钢体密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模 套内粉末上，使粉末体在同一时间内各个方法均匀受压而获得密度分 布均匀和强度较高的压坯。 18、 液相烧结：在具有两种或者多种组分的金属粉末或粉末压坯 在液相和固相同时存在状态下进行的粉末烧结。P133 19、 固相烧结：烧结过程中组元不发生融化的烧结；按其组元的 多少它可分为单元系烧 结和多元系烧结两类。熔浸烧结： 20、 粉末粒度： 21、 热压烧结： 22、 活化烧

4、结： 23、 机械法： 24、 物理化学法： 25、 烧结： 二、填空： 1. 粉末冶金是用（金属粉末货金属粉末与非金属粉末的混合物）作为 原料，经过（成形）和（烧结）制造金属材料、复合材料以及各种类 型制品的工艺过程。 2. 从制粉过程的实质来分，现有制粉方法可归纳为（物理化学法） 和（机械法）。机械法是将原材料机械地粉碎，而（化学成分）基本 上不发生变化的工艺过程；物理化学法是借助（化学的）或（物理） 的作用，改变原材料的（化学成分）或（聚集状态）而获得粉末的工 艺过程。 3. 通常把固态物质按分散程度不同分成（致密体）、（粉末体） 和（胶体）三类；〔1〕，即大小在1mm以上

5、的称为（致密体）， 0.1pm以下的称为（胶体），而介于二者的称为（粉末体）。 4. 粉末冶金工艺过程包括（制粉）工序，（成形）工序和（烧结） 工序。 5. 粉末冶金成形前的预处理包括（粉末退火）、（筛分）、（混 合）、（制粒）、和（加润滑剂）等。 6. 粉末特殊成形方法有（等静压成形）、（连续成形）、（无压 成形）、（注射成形）、（高能成形）等。 7. 粉末的等温烧结过程，按时间大致可以划分为三个界限（1）（粘结 阶段）（2）（烧结颈长大阶段）（3）（闭孔隙球化和缩小阶段）。8.通常 按烧结过程有无明显的液相出现和烧结系统的组成进行分类分为（单 元系烧结）、（多元系固相烧结）、（多

6、元系液相烧结）。9.常用的 粉末冶金锻造方法有（粉末热锻）和（粉末冷锻）；而粉末热锻又分 为（粉末锻造）、（烧结锻造）和（锻造烧结）三种。10.粉末冶金复 合材料的强化手段包括（弥散强化）、（颗粒强化）和（纤维强化）。 11. 粉末是颗粒与颗粒间的空隙所组成的分散体系，因此研究粉末 体时，应分别研究属 于（单颗粒）、（粉末体）及（粉末体的孔隙）等的性质。 12. 粉末在压制过程中，粉末的变形包括（弹性变形）、（塑性变 形）和（脆性变形）。13.通常等静压按其特性分成（令等静压）和 （热等静压）。 14. 烧结过程有自动发生的趋势。从热力学的观点看，粉末烧结是 （系统自由能减小）的过程

7、，即烧结体相对于粉末体在一定条件下处 于（能量较低）状态。 15. 典型的烧结机构包括（粘性流动）、（蒸发与凝聚）、（体积 扩散）、（表面扩散）、（晶界扩散）、（塑性流动）和（综合作用 烧结理论）等。 16. 多孔预成形坏的变形特性是研究粉末冶金锻造过程塑性理论的 基础。锻造时，与致密金属坯的塑性变形相比，多孔预成形坯具有以 下（质量不变条件）、（低屈服强度和低拉伸塑性）、（小的横向流 动）、（变形和致密的不均匀性）变形特性。 17. —般粉末治金材料是金属和孔隙的复合体，其孔隙度范围很广， 有低于l〜2%残留孔隙度的（致密材料），有10%左右孔限度的（半 致密材料），有＞15%孔隙度的

8、（多空材料），也有高达98%孔隙度 的（泡沫材料）。 三、简答题 1、 么是粉末冶金，简述粉末冶金的特点及其工艺（10分） 2、 成型前原料预处理的目的是什么？主要包括哪几种工艺？简述 各工艺的目的 3、 影响压制过程和压坯质量的因素有哪些？并作说明 4、 影响球磨的因素有哪些？并简述 5、 等温烧结有哪几个阶段？简述各阶段发生的变化 6、 粉末颗粒有哪几种聚集形式？它们之间的区别在哪里？ 7、 压坯中密度分布不均匀的状况、其产生生的原因及防止措施是 什么？ 4、提高压坯密度分布均匀的措施有哪些？ （1）压制前对粉末进行退火处理。（2）加入适当润滑剂或成成 形剂（3）改变

9、压制方式（4）改进模具的构造或者适当变更压坯形状 2、 分析粉末粒度、粒度分布、粉末形貌与松装密度之间的关系。 （10 分） （1） 粉末越细松装密度越小 （2） 粉末形状越复杂松装密度越小 （3） 粉末质量（粉末颗粒中孔隙因素）越小、松装密度越小 （4） 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 3、 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） （1）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： ⑵金属液流紊流区：金属液流在雾化气体的回流作用下，

10、金属流 柱流动受到阻碍，破坏了层流状态，产生紊流； （3） 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； （4） 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； ⑸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。 5、成形剂的使用目的和选取原则是什么？ 一、 使用目的 1、 促进粉末颗粒变形，改善压制过程，提高压桎强度。 2、 减少粉尘飞扬，改善劳 动条件。 3、 减少压制废品，提高表面质量 4、 减小摩擦，提高压模寿命。

11、二、 选取原则 1、 不改变混合料的化学成分 2、 有较好的分散性质 3、 对混合后粉末松装密度和流动性影响不大。 4、 烧结后对产品的性能和外观等没有不良影响 5、 成本低来源广。 6、 简述粉末压制时压坯密度的变化规律。并画出示意图（压坯密 度与成型压力关系图）答：第I阶段（滑动阶段）：位移导致孔隙减 少，密度增加快。 第口阶段大量变形未开始，产生压缩阻力，密度增加很小。 第B阶段超过压力极限后，大量变形开始发生，密度增加较快， 到了后期密度增加变缓。 7、 烧结过程中物质的扩散机构有哪些？并说明各种机构在什么烧 结情况下占主导地位以及烧结颈长大与烧结时间的关系 1.

12、粘性流动机构（只适用于非晶物质）x2/R=Bt 2. 蒸发-凝聚机构（适用具有较高蒸汽压的物质）x3/R=Bt 3. 体积扩散机构（适用：烧结后期、高温烧结）X5/R2二Bt 4. 表面扩散机构（由温度决定）X7/R3二Bt 5. 晶界扩散（粉末颗粒接触面形成晶界）X6/R2二Bt 6. 塑性流动机构（早期、加压烧结）x9/R4.5 = B 8、 粉末冶金技术中的特殊成型包括哪些？与一般压制法相比有什 么特点？ 1、 等静压成型，粉末连续成型，粉浆浇注成型，粉末注射成形， 爆炸成形 2、 （1）等静压成型：1）能够压制具有凹形、空心等复杂形状的 杆件；2）压制时，粉末体与弹性

13、模具的相对移动很小，所以摩擦损耗 也很小。单位压制压力较钢模制法低；3）能够压制各种金属粉末及非 金属粉末。压制坯件密度均匀，对难熔金属粉末及其化合物尤其有效； 4）压坯强度较高，便于加工和运输；5）模具材料是橡胶和塑料，成 本较低廉；6）能在较低的温度下制得接近完全致密的材料 （2）粉末连续成型：1）能够生产一般轧制法难于或无法生产的 板带材；2）能够轧制出成分比较精确的带材；3）粉末轧制的板带材 料具有各向同性；4）工艺过程短、解约能源；5）粉末轧制法成材率 比熔铸轧制法高；6）不需大型设备，减少大量投资（3）、粉浆浇注 成型：制取某些新型特殊材料；生产羰基铁粉制品，适当烧结处理 后，，

14、材料机械性能接近锻造材料；生产设备简单，生产费用低 （4） 、粉末注射成形：制造形状复杂的坯块 （5） 、爆炸成形：能够压出相对密度极高的压坯 十一、分析影响互溶多元系固相烧结的因素。 答：影响因素：（1）烧结温度。（2）烧结时间在相同温度下， 烧结时间越长，扩散越充分。（3）粉末粒度合金化的速度随着粒度减 小而增加。（4）压坯密度增大制压力，将使粉末颗粒间接触面积增大， 扩散界面增大，加快合金化过程。（5）粉末原料采用一定数量的 预合金粉或复合粉同完全使用混合粉比较，达到相同的均匀化程 度所需的时间将缩短，因为这时扩散路程缩短，并可减少要迁移的原 子数量。（6）杂质有些杂质会存在于

15、粉末表面或在烧结过程的杂质阻碍 颗粒间的扩散进行 十七、说明烧结的概念及烧结过程。 答：烧结是粉末或粉末压坯，在适当的温度和气氛条件下加热所 发生的现象或过程。烧结的结果是颗粒之间发生粘结，烧结体的强度 增加，而且多数情况下，密度也提高。 烧结过程：粉末烧结后，烧结体的强度增加，首先是颗粒间的联 结强度增大，即联结面上原子间的引力增大。在粉末或粉末压坯内， 颗粒间接触面上能达到的原子引力作用范围的原子数目有限。但是在 高温下，由于原子振动的振幅加大，发生扩散，接触面上才有更多的 原子进入原子作用力的范围，形成粘结面，并且随着粘结面的扩大， 烧结体的强度也增加。烧结面扩大进而形成烧结颈，使

16、原来的颗粒界 面形成晶粒界面，而且随着烧结的继续进行，晶界可以向颗粒内部移 动，导致晶粒长大。 9、理想液相烧结的三个基本条件是什么？它们在液相致密化过程 中有何作用？（8分）答：1）液相与固相之间的润湿性良好（2分）； 这是液相烧结能进行的前提。液相能沿固相颗粒表面铺展、充分包覆 固相颗粒，由固/液界面取代固/汽界面和液/液界面，前者有利于致密 化而后者颗粒重排阻力（1分） 2） 固相在液相中能有限地溶解于液相中或存在一定的溶解度（2 分）可以增加液相数量和改善润湿性，降低颗粒重排阻力，便于致密 化；固相颗粒表面光滑化和球化，降低颗粒重排阻力（1分） 3） 足够的液相体积分数或数量（1分）；减少固/液相接触机会， 降低颗粒重排阻力（1分）