粉末冶金原理_考研复习纲要

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粉末冶金复习资料

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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。

天津市考研材料科学与工程复习资料材料性能与材料加工技术重点知识总结

天津市考研材料科学与工程复习资料材料性能与材料加工技术重点知识总结

天津市考研材料科学与工程复习资料材料性能与材料加工技术重点知识总结材料科学与工程是近年来发展迅速的学科领域之一,它研究材料的性能和加工技术,从而推动各种工业领域的发展。作为天津市考研材料科学与工程的考生,掌握这些重点知识非常重要。本文将对材料性能和材料加工技术的重点知识进行总结,以帮助考生更好地复习。

一、材料性能

1. 物理性能

物理性能是衡量材料特性的重要指标,包括密度、热膨胀系数、热导率、电导率等。其中,密度是指材料单位体积的质量,常用符号为ρ。热膨胀系数是指材料在温度变化时的膨胀程度,表示为α。热导率是指材料传导热量的能力,常用符号为λ。电导率是指材料导电能力的大小,常用符号为σ。

2. 机械性能

机械性能是衡量材料抗力和刚度的指标,包括强度、韧性、硬度等。强度是指材料的抗力能力,通常有拉伸强度、屈服强度、冲击强度等。韧性是指材料在外力作用下不易断裂的能力。硬度是指材料抵抗局部塑性变形的能力。

3. 热性能

热性能是衡量材料在高温条件下的稳定性能指标,包括热稳定性、热膨胀性、热导率等。热稳定性是指材料在高温条件下保持结构稳定

的能力。热膨胀性是指材料在高温条件下膨胀的程度。热导率是指材

料在高温条件下传导热量的能力。

4. 化学性能

化学性能是衡量材料在化学环境中的稳定性能指标,包括耐腐蚀性、氧化性、还原性等。耐腐蚀性是指材料在化学介质中不易被腐蚀

的能力。氧化性是指材料与氧气反应的能力。还原性是指材料能够还

原其他物质的能力。

二、材料加工技术

1. 粉末冶金

粉末冶金是利用金属或非金属粉末为原料,通过成型、烧结等工

粉末冶金原理-中文

粉末冶金原理-中文

粉末冶金原理

粉末冶金是一种特殊的金属加工方法,它利用金属和非金属粉末的物理特性和化学特性,通过粉末成型、烧结和后处理等工艺制备出各类金属材料和相关制品。在这种加工方法中,粉末被视为材料的原子和晶粒的集合体。本文将介绍粉末冶金的基本原理以及其在工业上的应用。

粉末冶金的基本原理

1.原料选择:粉末冶金的首要任务是选择适当的原料。原料可以是金属、合金或陶瓷等材料的粉末。原料的选择应该考虑材料的化学成分、晶体结构、粒子形状和尺寸分布等因素。

2.粉末的制备:粉末的制备是粉末冶金的关键步骤之一。常见的粉末制备方法包括研磨、机械合金化、溶液沉淀和气相反应等。不同的制备方法可以获得不同尺寸和形状的粉末。

3.粉末的成型:成型是将粉末转变为所需形状的工艺。常用的成型方法包括压制、挤出、注射成型和3D打印等。通过成型,粉末可以被固化成具有一定强度和形状的零件。

4.烧结:烧结是粉末冶金过程中的关键步骤之一。经过成型的粉末件放入高温环境中,粉末颗粒与颗粒之间发生扩散和结合,形成致密的材料。烧结温度和时间会影响材料的致密性和力学性能。

5.后处理:烧结后的材料可能需要进行后处

理。常用的后处理方法包括热处理、表面处理和加工等。通过后处理,可以改善材料的性能和功能。

粉末冶金的应用领域

粉末冶金广泛应用于各个领域,包括汽车、航空航天、电子、能源、医疗和军工等。

1.汽车行业:粉末冶金技术在汽车行业中得

到广泛应用。例如,通过粉末冶金可以制备高

强度和轻质的发动机零件和齿轮等关键部件,提高汽车的燃油效率和排放性能。

2.航空航天:航空航天行业对材料的要求非常高。粉末冶金可以制备出具有优异的高温强度和耐腐蚀性能的钛合金和镍基合金等材料,用于制造航空发动机和航天器件。

粉末冶金原理知识要点

粉末冶金原理知识要点

粉末冶⾦原理知识要点

1粉末冶⾦的特点:

粉末冶⾦在技术上和经济上具有⼀系列的特点。

从制取材料⽅⾯来看,粉末冶⾦⽅法能⽣产具有特殊性能的结构材料、功能材料和复合材料。(1)粉末冶⾦⽅法能⽣产普通熔炼法⽆法⽣产的具有特殊性能的材料:

1)能控制制品的孔隙度;

2)能利⽤⾦属和⾦属、⾦属和⾮⾦属的组合效果,⽣产各种特殊性能的材料;

3)能⽣产各种复合材料;

(2)粉末冶⾦⽅法⽣产的某些材料,与普通熔炼法相⽐,性能优越:

1)⾼合⾦粉末冶⾦材料的性能⽐熔铸法⽣产的好;

2)⽣产难熔⾦属材料和制品,⼀般要依靠粉末冶⾦法;

从制造机械零件⽅⾯来看,粉末冶⾦法制造的机械零件时⼀种少切削、⽆切削的新⼯艺,可以⼤量减少机加⼯量,节约⾦属材料,提⾼劳动⽣产率。

总之,粉末冶⾦法既是⼀种能⽣产具有特殊性能材料的技术,⼜是⼀种制造廉价优质机械零件的⼯艺。

2粉末冶⾦的⼯艺过程

(1)⽣产粉末。粉末的⽣产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加⼊汽油、橡胶或⽯蜡等增塑剂。

(2)压制成型。粉末在500~600MPa压⼒下,压成所需形状。

(3)烧结。在保护⽓氛的⾼温炉或真空炉中进⾏。烧结不同于⾦属熔化,烧结时⾄少有⼀种元素仍处于固态。烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等⼀系列的物理化学过程,成为具有⼀定孔隙度的冶⾦产品。

(4)后处理。⼀般情况下,烧结好的制件可直接使⽤。但对于某些尺⼨要求精度⾼并且有⾼的硬度、耐磨性的制件还要进⾏烧结后处理。后处理包括精压、滚压、挤压、淬⽕、表⾯淬⽕、浸油、及熔渗等。

粉末冶金原理-粉末成形-第一讲

粉末冶金原理-粉末成形-第一讲
性不会产生不利影响; 从压坯中易于排除。
11
4.1成形前粉末的预处理
成形剂和润滑剂
成形剂:提高压坯强度或为了防止粉末混合料偏析,也 叫粘结剂。 粉末冶金铜、铁基零件中常加入硬脂酸锌作为成形剂; 硬质合金制造工艺中常用石蜡、合成橡胶、乙烯醇和
乙二醇等。
12
4.1成形前粉末的预处理
成形剂和润滑剂
松散的状态下,相邻颗粒间配位数在6~7之间; 在高密度压坯中,配位数达到14,对应于一个十四
面体。
28
4.2粉体压制成形原理与技术
粉体压制成形-位移和变形
粉末的变形—— 十四面体:
是一个多面体形状的模型,代表压制 到全致密颗粒的最终形状;
由8个六边形和6个正方形组成; 有36条棱边、24个顶点。
内,通过模冲对粉末进行加压,卸载后,压坯从阴 模内压出。
19
4.2粉体压制成形原理与技术
粉体压制成形
粉体压制现象
压力经上模冲传向粉末时,粉末向 各个方向流动,产生垂直于侧模壁 的压力(侧压力)。
粉末所受压力的分布是不均匀的: 压力沿横向比垂向困难很多; 压坯在高度上出现显著的压力降, 上模冲端面的压力相比很大; 中心部分与边缘部分也存在着压力 差。
可以实现原子级混合; W-Cu-Ni包覆粉末的制造工艺: W粉+Ni(NO3)2溶液→混合→热解还原(700-750℃) →W-Ni包覆粉 +CuCl2 溶 液 → 混 合 → 热 解 还 原 ( 400-450℃ ) →W-Cu-Ni包覆粉末

粉末冶金原理简介课件

粉末冶金原理简介课件

总结词
将粉末与液体粘结剂混合后,在注射机中加 热熔融并注射入模具中,冷却固化后脱模得 到制品。
详细描述
注射成型是一种高效、连续的成型技术,适 用于生产形状复杂、尺寸精度高、批量大的 制品。粉末与液体粘结剂混合后,在注射机 中加热熔融并注射入模具中,冷却固化后脱 模得到制品。注射成型的优点是成型速度快 、生产效率高、制品尺寸精度高。
烧结工艺参数
温度
烧结温度是影响烧结过程的重要参数 ,过高或过低的温度都会影响烧结制 品的性能。
时间
烧结时间是指粉末在高温下保持的时 间,它会影响粉末颗粒间的扩散和粘 结程度。
压力
在压制烧结中,压力是促进粉末颗粒 紧密接触和粘结的重要因素。
气氛
烧结气氛包括保护气氛、还原气氛和 真空等,它会影响烧结过程中粉末颗 粒间的反应和物质传递。
现代应用
随着新材料和新能源的发 展,粉末冶金在许多高科 技领域中发挥着越来越重 要的作用。
02
粉末制备技术
机械合金化
总结词
通过高能球磨使金属粉末在长期激烈撞击和摩擦条件下发生 合金化。
详细描述
机械合金化是一种制备金属粉末的方法,通过高能球磨使金 属粉末在长期激烈撞击和摩擦条件下发生合金化。在球磨过 程中,金属粉末在不断碰撞和摩擦的作用下,原子或分子的 扩散速度加快,最终形成合金粉。
物理性能

粉末冶金原理(终)

粉末冶金原理(终)

绪论

粉末冶金:是冶金学的一种,是制取金属粉末,采用成形和烧结工艺将金属粉末〔添加或不添加外金属粉末〕制成材料和制品的一项工艺技术。

粉末冶金的特点:

优:1.能生产其他方法无法生产成很难生产的材料和制品:Cu-W合金〔假合金〕〔Cu、W完全不互熔、电触头、发汗材料〕;2,能够产生具有特殊性能的产品,性能优越:多孔含油轴承;3.粉末冶金是一种少切削甚至不切削的工艺:生产φ45齿轮。

缺:1.只适合大规模的生产,否那么不经济;2.在制取形状复杂、尺寸大的产品时受到限制。

第一章

制粉法的分类:机械法(涡旋法,捣磨法,球磨法,切割磨法,超细粉碎法,雾化法)和物理化学法(冷凝法,热分解法,复原法,沉淀法,置换法,电解法,合金分解法,有机溶媒法)。复原过程的根本原理和复原剂的选择(课本第9页)。

金属氧化物复原的动力学(见课本第15页)。

多项反响的机理

(1)“吸附—自动催化〞理论

第一步:吸附—气体复原剂分子被金属氧化物吸附。

第二步:反响—被吸附的复原剂分子固体氧化物中的氧相互作用并产生新相。

第三步:解吸—反响的气体产物从固体外表上解吸

MeO(固) + X(气) = MeX(固)·X(吸附)

+ Me(固)·X(吸附) = Me(固)·XO(吸附)

+ Me(固)·XO(吸附) = Me(固)+XO(气)

= MeO(固) + X(气) = Me(固)+XO(气)

扩散到MeO的外表〔复原剂氧化物通过产物层扩散〕

〔2〕反响速度与时间关系曲线〔见课本23页〕

碳复原法制取铁粉的本质

影响复原过程和铁粉质量的因素

〔1〕原料

粉末冶金原理简介PPT课件

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2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯, 而不需要或很少需要后续的机械加工,故能大大节约 金属用量,降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品 时,金属的损耗只有1-5%,而用一般熔铸方法生产时, 金属的损耗可能会达到80%。
.
9
3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不
熔化材料,也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的
从金属熔盐电解制取金属和金属化合物粉末的
有熔盐电解法。
.
14
一、粉末制备技术
1.3 在气态下制备粉末的方法 (1)从金属蒸气中冷凝制取金属粉末的有蒸
气冷凝法;
(2) 从气态金属羰基物中离解制取金属、合 金粉末以及包覆粉末的有羰基物热离解法;
(3)从气态金属卤化物中气相还原制取金属、 合金粉末以及金属、合金涂层的有气相氢还原法;
.
5
绪论
粉末冶金工艺的基本工序 1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类:
机械法和物理化学法。其中机械法又可分为:机械粉碎和 雾化法;物理化学法又分为:电化腐蚀法、还原法、化合 法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。 其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。
2、将粉末压制成型为所需形状的坯块。成型的目的是制 得一定形状和尺寸的压坯,并使其具有一定的密度和强度。 成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中 应用最多的是模压成型,还有挤压成型、爆炸成型等。

粉末冶金原理考研试题库

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名词解释

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;(一定体积或一定重量(一定数量)粉末中各种粒径粉末体积(重量、

异性能的粉末和合金(如非晶、准晶、微晶)的技术,是传统雾化技术的重要发

结体性能得以提高的烧结方法。(采用化学或物理的措施,使烧结温度降低、烧

末与热塑性材料均匀混合使成为具有良好流动性能(在一定温度下)的流态物质,而后把这种流态物在注射成形机上经过一定的温度和压力,注入

果中心部位的挤压物料的流动速度比外层挤压物料的流动速度快,这种现象

简单形式的固相烧结。(单元系烧结是指纯金属或有固定化学成分的化合物或均匀固熔体在固态下的烧结,过程不出现新的组成物或新相,也不发

元素与氢生成挥发性的化合物,与挥发性金属一同排除,测得试样粉末的相对质量损失,称为氢损。其值可用下式表示:(A—B)/(A—C)*100%,其中A-粉末

分析题

1 、粉末冶金技术有何重要优缺点,并举例说明。

答:重要优点:

①能够制备部分其他方法难以制备的材料,如难熔金属,假合金、多孔材料、特殊

功能材料(硬质合金);

②因为粉末冶金在成形过程采用与最终产品形状非常接近的模具,因此产品加工量

少而节省材料;

③对于一部分产品,尤其是形状特异的产品,采用模具生产易于,且工件加工量少,

制作成本低,如齿轮产品。

重要缺点:

①由于粉末冶金产品中的孔隙难以消除,因此粉末冶金产品力学性能较相同铸造加

工产品偏低;

②由于成形过程需要模具和相应压机,因此大型工件或产品难以制造;

③规模效益比较小

(优点:材料利用率高,加工成本较低,节省劳动率,可以获得具有特殊性能的材料或产品,

粉末冶金复习资料

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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)。?

中南大学粉末冶金研究院 硕士研究生入学考试 粉末冶金原理 历年真题大题

中南大学粉末冶金研究院 硕士研究生入学考试 粉末冶金原理 历年真题大题

2000

四、问答

1、压制一直径为38mm的圆柱体Fe基零件压坯,已知Fe粉的径向弹性后效为0.2%,烧结径向收缩率为0.3%,试计算阴模内径尺寸为多少?

D(1+0.2%)(1-0.3%)=38

D=38.04mm

2、简述烧结机械零件与材料的分类,说明其中各类材料的基体类型及适用场合有哪些?烧结机械零件与材料的分类:烧结结构材料、烧结减摩材料、烧结摩擦材料

烧结结构零件:烧结铁基材料:烧结铁,碳钢,合金钢,不锈钢

烧结铜基材料:烧结青铜,黄铜,Cu-Ni合金,弥散强化

烧结铝基材料:烧结铝合金,弥散强化铝

烧结镍基材料:

烧结钛基材料:

烧结减摩零件:多孔轴承:铁基,铜基,铝基,不锈钢基

固体自润滑材料:铁基,铜基,银基,双金属

烧结摩擦零件:铜基摩擦零件:

铁基摩擦零件:

碳-碳复合材料:

陶瓷基复合摩擦材料;

用于干摩擦式离合器和制动器的关键材料.

??3、欲制造Cu基结构零件、Cu基电工触头和Cu基过滤器三种粉末冶金零件,其原料Cu粉应分别采用哪种制粉方法?为什么?

Cu基结构零件:雾化法(水雾化);颗粒形状不规则,颗粒间机械啮合,压坯强度也大。Cu基电工触头:电解法;纯度高,导电性能好。

Cu基过滤器:雾化法(气雾化);颗粒近球形,粒子尺寸均匀,高输出体积

4、说明粉末注射成形的工艺流程,它对原料粉末有何要求?流程中的关键工序及注意事项是什么?

工艺流程:粉末(金属或陶瓷) + 粘结剂及添加剂

原料

粉末零件

粉末注射成形常用的粉末颗粒一般在2-8um,一般小于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度分布,填充密度较高。

粉末冶金原理-黄培云烧结这章思考题及答案解析

粉末冶金原理-黄培云烧结这章思考题及答案解析

烧结这章思考题

1.烧结理论研究的两个基本问题是什么?为什么说粉体表面自由能降低是烧结 体系自由能降低的主要来源或部分?

答:研究的两个基本问题:①烧结为什么会发生?也就是烧结驱动力或热力学的 问题。

②烧结是怎样进行的?烧结的机构和动力学问题。

原因:首先体系自由能的降低包含表面自由能的降低和晶格畸变能的降低。 因为理论上,烧结后的低能位状态至多是对应单晶体的平衡缺陷浓 度,而实际上烧结体总是具有更多热平衡缺陷的多晶体,因此烧结过 程中晶格畸变能减少的绝对值,相对于表面能的降低仍然是次要的。

2.粉末等温烧结的三个阶段是怎样划分的?实际烧结过程还包括哪些现象? 答:①粘结阶段:颗粒间接触再通过成核,结晶长大等形成烧结颈。

特点:颗粒内晶粒不发生变化,颗粒外形也基本未变,烧结体 不收缩,密度增加极微,强度和导电性有明显增加(因 颗粒结合面增大)

②烧结颈长大阶段:烧结颈长大,颗粒间形成连续空隙网络。晶粒长大使晶 界扫过的地方空隙大量消失。

特点:烧结体收缩,密度和强度增加。

③闭孔隙球化和缩小阶段:闭孔量大增,孔隙球化并缩小。

特点:烧结体缓慢收缩(但主要靠小孔消失和孔隙数量的减少 来实现),持续时间可以很长,仍会残留少量隔离小孔 隙。

还有可能出现的现象:①粉末表面气体或水分的蒸发。

②氧化物的还原的离解。

③颗粒内应力的消除。

④金属的回复和再结晶以及聚晶长大等。

3.用机械力表示烧结驱动力的表达式是怎样?式中的负号代表什么含义?简述 空位扩散驱动力公式推导的基本思路和原理。 答:①机械力表示的烧结驱动力表达式:γσρ=-。

粉末冶金基础知识

粉末冶金基础知识

粉末冶金基础知识

粉末冶金是一种通过加工金属粉末来制造零件和材料的加工技术。粉末冶金工艺的基本原理是将金属粉末在高温和高压条件下进行压制和烧结,使其在固态下发生扩散和结合,形成具有一定形状和性能的零件和材料。

粉末冶金的基础知识包括粉末的制备、压制和烧结过程以及粉末冶金材料的性能等方面。

一、粉末的制备

粉末冶金的第一步是制备金属粉末。金属粉末可以通过机械球磨、化学方法、电化学方法和气相沉积等多种方法获得。其中,机械球磨是常用的制备金属粉末的方法。通过在球磨机中将金属块或粉末与球磨介质一起进行反复磨蚀,使金属表面不断剥落并形成粉末。

二、粉末的压制

粉末的压制是将金属粉末在模具中进行压实,使其形成一定形状和尺寸的零件。压制主要分为冷压和热压两种方式。冷压是在室温下进行的压制过程,适用于易压制的材料和简单形状的零件。热压则需要在高温下进行,可以加快扩散和结合过程,得到更密实的零件。

三、粉末的烧结

粉末的烧结是将压制成型的粉末在高温下进行加热,使其发生扩散和结合,形成致密的块状材料。烧结过程中,金属粉末之

间的颗粒通过扩散相互结合,并且形成晶粒长大,使材料的性能得到提高。烧结温度和时间的选择对于材料的性能具有重要影响。

四、粉末冶金材料的性能

粉末冶金材料具有许多优异的性能。首先,粉末冶金可以制得高纯度的材料,因为粉末冶金材料的成分可以通过调整原料粉末的配比来控制。其次,粉末冶金可以制造具有复杂形状和内部结构的零件,满足不同的工程需求。此外,粉末冶金材料具有较高的强度、硬度和耐磨性能,适用于高强度和耐磨的工作环境。

粉末冶金原理

粉末冶金原理

1. 碳还原法制取铁粉的过程机理是什么?影响铁粉还原过程和铁粉质量的因素有哪些?

铁氧化物的还原过程是分段进行的,即从高价氧化物到低价氧化物最后转变成金属。铁氧化物的直接还原,从热力学观点看,可认为是间接还原反应与碳的气化反应的加和反应,这就是碳还原的实质。

因素:⑴原料:原料中杂质、原料粒度⑵固体碳还原剂:固体碳还原剂类型、用量⑶还原工艺条件:还原温度与时间、料层厚度、还原罐密封程度⑷添加剂:加入一定固体碳的影响、返回料、引入气体还原剂、碱金属盐、海绵铁的处理

4、还原法制取钨粉的过程机理是什么?影响钨粉粒度的因素有哪些?

氢还原。总的反应式:WO3+3H2====W+3H2O。

钨具有4种比较稳定的氧化物

W03+0.1H2====W02.9+0.1H20

W02.9+0.18H2 ==== W02.72+0.18H20

W02.72+0.72H2 ====W02+0.72H2O

WO2+2H2 ====W+2H2O

影响因素:⑴原料:三氧化钨粒度、含水量、杂质⑵氢气:氢气的湿度、流量、通气方向⑶还原工艺条件:还原温度、推舟速度、舟中料层厚度⑷添加剂

8、单点吸附法是怎样将 BET 吸附二常数式简化成通过坐标原点的直线方程?吸附法测定的粉末粒度是用一种什么当量球直径表示?为什么它比透过法测定的粒度偏小?原则上它应该反映聚集颗粒的什么颗粒的大小?

一般情况下,气体不是单分子层吸附,而是多分子层吸附,这时应该用多分子层吸附BET 公式式中:p------吸附平衡时的气体压力;p0------吸附气体的饱和蒸气压;V------被吸附气体的体积;Vm-------固体表面被单分子层气体覆盖所需气体的体积;C------常数。即在一定的值范围内,用实验测得不同

16年粉末冶金原理考试重点

16年粉末冶金原理考试重点

一、名词解释

1、粉末流动性:50g粉末流经标准漏斗所需要的时间成为粉末流动性。

2、合批:具有相同化学成分,不同批次生产过程得到的粉末混合工序。

3、弹性后效:粉末经模压推出模腔后,由于压坯内应力弛豫,压坯尺寸增大的现象。

4、活化烧结:能降低烧结活化能,使体系烧结在较低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(采用化学或物理的措施,使烧结温度降低,烧结过程加快,或使烧结体的密度和其他性能得以提高的方法称为活化烧结)

5、气氛的碳势(又称可控碳势气氛):该气氛与含碳量一定的烧结材料在某温度下维持平衡(不渗碳、也不脱碳)时,该材料的含碳量。

6、松装密度:粉末在松散状态下自然填充容器时,单位体积内的粉末质量

7、粒度分布:具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量

8、净压力:使粉末产生位移、变形和克服粉末内摩擦的力。或减掉粉末与模具模壁摩擦力的那部分力。

9、单元系烧结:纯金属或化合物在其熔点以下的温度进行的固相烧结过程。

二、判断题

1、机械法是依靠机械力进行破碎,化学成为有变化,物理化学法往往借助物理和化学的作用,其原材料的化学成分不变。(×)

2、形状和粒度相同的雾化铜粉和雾化青铜粉,其压缩性相同。(×)

3、W、Cu、Fe、Ta、Nb主要是通过氢气还原法制备。(×)

4、空气透过法反映粉末的外比表面积,代表单颗粒或二次颗粒的粒度。而BET法反映全比表面积及一次颗粒的粒度。(√)

5、粉末压坯强度与坯体中的残留应力大小有关。(√)

6、无压成型不属于粉末冶金技术中的特殊成型。(×)

7、粉末烧结一般是多种烧结机构共同起作用的结果。(√)

粉末冶金原理第二章

粉末冶金原理第二章
1)均相反应的速度方程式。 2)活化能。
(2)多相反应的特点
1)多相反应的速度方程式。 ① 界面上的化学反应速度比反应剂扩散到界面的速度快得 多,于是ci=0。这种反应是由扩散环节控制的,其速度=(D/δ) A(c-ci)=k1Ac0。 ② 化学反应比扩散过程的速度要慢得多,这种反应是由化 学环节控制的,其速度=,n是反应级数。
2.装球量
在一定范围内增加装球量能提高研磨 效率。在转速固定时,装球量过少, 球在倾斜面上主要是滑动,使研磨效 率降低;但是,装球量过多,球层之 间干扰大,破坏球的正常碰撞,研磨 效率也降低。
3.球料比
在研磨中还要注意球与料的比例。料 太少,则球与球间碰撞次数增多,磨 损太大;料过多,则磨削面积不够, 不能很好地磨细粉末,需要延长研磨 时间,能量消耗增大。
1.金属氧化物还原的热力学
3)位于图中最下面的几条关系线所代表的金属如钙、镁等与 氧的亲和力最大,所以,钛、锆、钴、铀等氧化物可以用钙、 镁作还原剂,即所谓的金属热还原。
1.金属氧化物还原的热力学
图2-10 金属氧化物ห้องสมุดไป่ตู้ -T
例CO2还-2原就时ApCl2OO/是3生多成少反?应,求在1620℃下,Al2O3被
例2-1 机械加工直径等于300μm的铁屑,经8h球磨至110μm, 如再磨至75μm需多少时间? 解:根据方程式(2-9)有,颗料尺寸变化与相应总能量关系为
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课程名称:粉末冶金学

Powder Metallurgy Science

第一章导论

1粉末冶金技术的发展史History of powder metallurgy

粉末冶金是采用金属粉末(或非金属粉末混合物)为原料,经成形和烧结操作制造金属材料、复合材料及其零部件的加工方法。

粉末冶金既是一项新型材料加工技术,又是一项古老的技术。

.早在五千年前就出现了粉末冶金技术雏形,古埃及人用此法制造铁器件;

.1700年前,印度人采用类似方法制造了重达的“DELI 柱”(含硅Fe合金,耐蚀性好)。

.19世纪初,由于化学实验用铂(如坩埚)的需要,俄罗斯人、英国人采用粉末压制、烧结和热锻的方法制造致密铂,成为现代粉末冶金技术的基础。

.20世纪初,现代粉末冶金的发展起因于爱迪生的长寿命白炽灯丝的需要。钨灯丝的生产标志着粉末冶金技术的迅速发展。

.1923年硬质合金的出现导致机加工的革命。

.20世纪30年代铜基含油轴承的制造成功,并在汽车、纺织、航空、食品等工业部门的广泛应用。随后,铁基粉末冶金零部件的生产,发挥了粉末冶金以低的制造成本生产高性能零部件的技术优点。

.20世纪40年代,二战期间,促使人们开发研制高级的新材料(高温材料),如金属陶瓷、弥散强化合金作为飞机发动机的关键零部件。

.战后,迫使人们开发研制更高性能的新材料,如粉末高速钢、粉末超合金、高强度铁基粉末冶金零部件(热锻)。大大扩大了粉末冶金零部件及其材料的应用领域。

.粉末冶金在新材料的研制开发过程中发挥其独特的技术优势。

2粉末冶金工艺

粉末冶金技术的大致工艺过程如下:

成形(模压、CIP、粉浆浇注、轧制、挤压、温压、注射成形等)

烧结(加压烧结、热压、HIP等)

—后续处理

Typical Processing flowchart for Powder Metallurgy Technique

3粉末冶金技术的特点

.低的生产成本:

能耗小,生产率高,材料利用率高,设备投资少。

↑↑↑

工艺流程短和加工温度低加工工序少少切削、无切削

.材料成分设计灵活、微观结构可控(由工艺特征决定):

能制造普通熔练法不可能生产的材料,如W-Cu、SnO

2

-Ag、WC-Co、Cu-石墨、金

属陶瓷(TiC-NiCr,Al

2O

3

-Ni或Cu,TiB

2

-Cu等)、弥散强化材料(Al

2

O

3

-Cu Al

2

O

3

-Al,

Y 2O

3

-Fe基合金)、粉末超合金(非相图成分)、难熔金属及其合金如钨钼、含油

轴承、过滤材料等。

.高的性能:

粉末高速钢、粉末超合金因无成分偏析和稳定的组织(细的晶粒)而性能优于熔炼法制备的合金;纳米材料,金属-陶瓷梯度复合材料(梯度硬质合金)。

主要不足之处:

.由于受设备容量的限制,传统粉末冶金工艺制造的粉末冶金零部件的尺寸较其它加工方法(铸造,机加工等)小;

.材料韧性不高;

.零部件的形状复杂程度和综合力学性能有限等。

正被新型成形技术(如无模成形技术,温压成形,注射成形)逐步克服。

4粉末冶金材料及其零部件的应用

由于粉末冶金材料及其零部件较其它加工方法制造的零部件的成本低,以及其性能能满足特种要求,因而粉末冶金零部件和材料在国民经济各部门的应用十分广泛。如:

.汽车制造业的各种粉末冶金零部件;

.机加工工业中的切削用硬质合金和粉末高速钢刀具;

.电子工业用粉末冶金磁性材料和电触头;

.计算机的原器件用电子封装材料;

.机械制造业的减磨零件和结构部零件;

.航天航空业中的耐热材料及结构零部件;

.家用电器中的微型轴承;

.原子能材料;

.武器系统和作战平台(高效、低成本);

.建材工业用金刚石工具材料等。

.环保与化工用催化剂及过滤器件。

总之,粉末冶金材料与人们的生活密不可分,在国民经济和国防建设中发挥重大作用。而且,随着粉末冶金新技术和新工艺的开发与应用,粉末冶金的技术上的优越性也更加显著,应用领域不断扩大。如温压成形技术的出现使粉末冶金零部件在轿车上的应用水平由原来的13.2Kg/辆增加到22Kg/辆,大大扩大了粉末冶金零部件的应用范围。

5粉末冶金的未来发展

. 大量高性能铁基粉末冶金结构零部件的开发与应用。

.组织均匀的全致密、高性能难加工材料的开发与应用。

.非平衡材料(amorphous,microcrystalline,metastable alloys).

.特种新型材料的开发与应用(纳米复合材料,梯度复合材料)

. 新型成型与烧结技术的开发

. 计算机仿真技术的应用

6粉末冶金技术与其他材料加工技术间的关系

粉末冶金作为一种加工方法,主要从成本和性能上弥补其他加工技术上的不足。与其它加工技术一样同属材料科学与工程的范畴,为人类社会的文明和进步不断提供物质基础。特别是,在新材料的研制和开发过程中,粉末冶金技术因其独特的工艺优势将继续发挥先导作用。

第二章粉末的性能与测试方法简介

§1 粉末及粉末性能

1粉末颗粒与粉末体的概念

习惯上,人们按分散程度将自然界的固体分为三类,即致密体(>1mm)、粉末体(μm―1mm)和胶粒(<μm)。然而随着纳米技术的发展,现在看来,这一分类方法存在严重不足之处。也就是说,超细颗粒与纳米颗粒均同属于粉末体的范筹。

粉末颗粒指组成粉末体的最小单位或个体,简称颗粒。

粉末体则是由尺寸小于1mm的颗粒及颗粒间孔隙所组成的集合体。

可流动性:由于粉末颗粒之间的相互作用力远低于通常固体内原子间作用力压缩性:由于颗粒间存在相当数量的孔隙,也具有可压缩的特性。

单个粉末颗粒可能是单一晶粒,也可能是多晶粒。主要取决于粉末制备方法和制取工艺条件、颗粒大小和颗粒的晶体学特性。

2 粉末颗粒的性质

颗粒的聚集状态

由于粉末颗粒细小,具有发达的表面积,颗粒表面附近的原子活性很高,导致粉末颗粒发生某些聚集现象。

单颗粒:单个独立存在的颗粒被称为单颗粒。粗粉末通常以单颗粒形式存在。

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