粉末冶金复习资料

粉末冶金复习题

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以上的称为（致密体），0.1μm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（冷等静压）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，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. 一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（多空材料），也有高达98%孔隙度的（泡沫材料）。

简答题：

一、还原法制取铁粉的过程机理是什么？影响铁粉还原过程的因素有哪些？发展复合型铁粉的意义有哪些？

答：铁氧化物的还原过程是分段进行的，即从高价氧化铁到低价氧化铁，最后转变成金属：Fe2O3→Fe3O4→Fe。固体碳还原金属

氧化物的过程通常称为直接还原。当温度高于570°时，分三阶段还原：Fe2O3→Fe3O4→浮斯体（FeO·Fe3O4固溶体）→Fe

3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO=3FeO+CO2 FeO+CO=Fe+CO2 当温度低于570°时，由于氧化亚铁不能稳定存在，因此，Fe3O4直接还原成金属铁 Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2

影响因素：

（1）原料①原料中杂质的影响②原料粒度的影响

（2）固体碳还原剂①固体碳还原剂类型的影响②固体还原剂用量的影响

（3）还原工艺条件①还原温度和还原事件的影响②料层厚度的影响③还原罐密封程度的影响

（4）添加剂①加入一定的固体碳的影响②返回料的影响③引入气体还原剂的影响④碱金属盐的影响⑤海绵铁的处理高密度、高强度、高精度粉末冶金铁基零件需要复合型铁粉。

二、电解法可生产哪些金属粉末？为什么？影响电解铜粉粒度的因素有哪些？

1、1)水溶液电解法：可生产铜、镍、铁、银、锡、铅，铬、锰等金属粉末，在一定条件下可使几种元素同时沉积而制得Fe-Ni、Fe-Cu 等合金粉末。

2)熔盐电解法：可以制取Ti、Zr、Ta、Nb、Th、U、Be等纯金属粉末，也可以制取如Ta-Nb等合金粉末以及各种难熔化合物（如碳化物、硼化物和硅化物等）

2、（1）电解液的组成

1)金属离子浓度的影响。

2）酸度（或H+浓度）的影响；

3）添加剂的影响

（2）电解条件

1)电流密度的影响；

2）电解液温度的影响；

3）电解时搅拌的影响；

4）刷粉周期的影响；

5）关于放置不溶性阳极和采用水内冷阴极问题

三、粉末颗粒有哪几种聚集形式？它们之间的区别在哪里？

1、一次颗粒，二次颗粒（聚合体或聚集颗粒），团粒，絮凝体

2,通过聚集方式得到的二次颗粒被称为聚合体或聚集颗粒；团粒是由单颗粒或二次颗粒靠范德华引力粘结而成的，其结合强度不大，用磨研、擦碎等方法或在液体介质中就容易被分散成更小的团粒或单颗粒；絮凝体是在粉末悬浮液中，由单颗粒或二次颗粒结合成的更松软的聚集颗粒

四、压制前粉末需要进行哪些预处理？其作用如何？

预处理包括：粉末退火、筛分、混合、制粒、加润滑剂

预先退火：使氧化物还原，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的纯度；消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构混合：将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀筛分：把颗粒大小不同的原始粉末进行分级

制粒：将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒，改善粉末的流动性。在硬质合金生产中，为了便于自动成形，制粒使粉末能顺利充填模腔加润滑剂：降低成形时粉末颗粒和模冲间摩擦，改善压坯的密度分布，有利于脱模

五、影响压制过程的因素有那些？

1、粉末性能对压制过程的影响

1)粉末物理性能的影响

（1）金属粉末本身的硬度和可塑性；

（2）金属粉末的摩擦性能

2）粉末纯度（化学成分）的影响

3）粉末粒度及粒度组成的影响

4）粉末形状的影响

5）粉末松装密度的影响

2、润滑剂和成形剂对压制过程的影响

1）润滑剂和成形剂的种类 2）润滑剂和成形剂的用量 3）振动压制的影响 4）磁场压制的影响

六、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，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