粉末冶金原理考试题标准答案
粉末冶金原理考试试题
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名词解释机械研磨时,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,筒体的转动速度单位质量或单位体积粉末具有的表面积(一克质量或一定体积的粉末所具有的表面积与其质量或体积的比值称为比表面积)由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒每种金属氧化物都有离解的趋势,而且随温度提高,氧离解的趋势越大,离解后的氧形成氧分压越大,离解压即是此氧分压。
这是表述电解过程输入电量与粉末产出的定量关系,表达为每 96500库仑应该有一克当量的物质经电解析出细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压,在高温经挥发进入气相,被还原后沉降在大颗粒上,导致颗粒长大的过程颗粒质量用除去开孔和闭孔的颗粒体积除得的商值。
真密度实际上就是粉末的固体密度g/cm3 将粉末颗粒面积因子与体积因子之比称为比形状因子d=ρ/ρ理)的倒数称为相对体积,用β=1/d表示粉末样品总质量(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、数量)占粉末总量的百分数的表达称为粒度分布)变形困难的现象称为加工硬化(其它物质流)击碎制造粉末的方法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将金属或合金的熔液快速冷却(冷却速度>105℃/s),保持高温相、获得性能奇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展两种或两种以上金属元素因不是根据相图规律、不经形成固溶体或化合物而构成的合金体系,假合金实际是混合物为防止粉末或压坯在高温处理过程发生氧化而向体系加入还原性气体或真空条件称为保护气氛克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末流动性。
2 )制备的金属网筛密度的区域具有相同化学成分,不同批次生产过程得到的粉末的混合工序称为合批雾化制粉时,用来冲击破碎金属流柱的高压液体或高压气体称为雾化介质发生物理或化学反应时,形成中间络合物所需要的能量称为活化能在某一温度、某一压力下,反应达到平衡时,生成物气体分压与反应物气体分压之比称为平衡常数细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压,在高温经挥发进入气相,被还原后沉降在大颗粒上,导致颗粒长大的过程物质通过固溶性质,固相物质经由固溶进入液相,形成饱和固溶体后继而析出,进行物质迁移的过程在标准大气压下,气氛中水蒸汽开始凝结的温度,是其中水蒸汽与氢分压比的量度烧结是指粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。
粉末冶金试题
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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、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。
P13319、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。
粉末冶金考卷及问题详解
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专业课原理概述部分一、选择题(每题1分,共5分)1. 下列哪种方法不属于粉末冶金的基本工序?A. 制粉B. 成型C. 焊接D. 烧结A. 物理法B. 化学法C. 机械法D. 生物法A. 粉末颗粒间的粘结B. 孔隙度的降低C. 材料体积的膨胀D. 密度的提高4. 下列哪种粉末冶金产品不适合采用注射成型技术?A. 微型齿轮B. 复杂形状零件C. 大型结构件D. 精密仪器零件A. 蜡B. 纤维素C. 硼酸D. 铝合金二、判断题(每题1分,共5分)1. 粉末冶金工艺可以生产出任意复杂形状的零件。
()2. 粉末冶金过程中,烧结是唯一使材料致密化的步骤。
()3. 粉末冶金制品的力学性能一定低于相同成分的铸件。
()4. 粉末冶金技术在航空航天领域有广泛应用。
()5. 粉末冶金工艺中,制粉是一个步骤。
()三、填空题(每题1分,共5分)1. 粉末冶金的基本工序包括____、____、____。
2. 常用的金属粉末制备方法有____、____、____。
3. 粉末冶金烧结过程中,会发生____、____、____等现象。
4. 粉末冶金成型方法主要有____、____、____等。
5. 粉末冶金制品具有____、____、____等优点。
四、简答题(每题2分,共10分)1. 简述粉末冶金的基本原理。
2. 什么是粉末冶金注射成型?它有哪些优点?3. 粉末冶金烧结过程中,影响材料性能的主要因素有哪些?4. 简述粉末冶金在航空航天领域的应用。
五、应用题(每题2分,共10分)1. 某一粉末冶金制品的原料为铁粉和铜粉,试分析其烧结过程中可能发生的化学反应。
2. 请设计一种粉末冶金工艺流程,用于生产微型齿轮。
3. 某粉末冶金制品在烧结过程中出现开裂现象,请分析可能的原因并给出解决措施。
4. 如何通过粉末冶金工艺提高制品的致密度?5. 论述粉末冶金在新能源汽车领域的应用前景。
六、分析题(每题5分,共10分)1. 分析粉末冶金制品在制备过程中可能出现的缺陷及其产生原因,并提出相应的解决措施。
粉末冶金考试题型题例
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粉末冶金考试题型题例一、判断题1.粉末冶金技术已经有3000年的历史了。
2.粉末冶金工艺只能生产多孔材料。
3.粉末冶金工艺只能生产金属结构材料和制品。
4.古代的海绵铁是采用还原法生产的。
5.近代粉末冶金工业发展的第二阶段出现了含油轴承制品。
6.压制成形、挤压成形、注浆成形、热压注成形都适合制备金属制品。
7.国内目前应用最广泛的制Fe粉方法是双流雾化法。
8.气雾化粉末形状一般不规则,氧含量都较高。
9.水雾化粉末形状一般近于球形,但氧含量较高。
10.水雾化法比气雾化法制备金属粉末不容易氧化。
11.Taylor筛制的分度以400目筛孔尺寸0.074mm为基准。
12.粉末粒度的累计分布曲线是一条单调下降的曲线。
13.将单位质量粉末的总表面积称为体积比表面积。
14.金属粉末的杂质含量可用酸不溶法测量。
15.圆形度是指颗粒的实际周长与颗粒相同投影面积的圆的周长之比。
16.流变极限应力与出现裂纹前的最大变形量的乘积是粉末坯料的塑性指标。
17.粉末成形制坯时都需要施加压力。
18.陶瓷粉末压制成形的压力往往高于金属粉末成形的压力。
19.粉末轧制成形带坯厚度方向上的密度通常是不均匀的。
20.注浆成形适于制造几何形状复杂的大型零件。
21.粉末挤压成形也可以将粉末包套挤压。
22.粉末挤压成形产品壁厚可以很薄。
23.烧结是粉末冶金不可缺少的一道工序。
24.表面能大于晶界能是烧结的驱动力。
25.烧结系统自由能升高是粉末烧结过程的驱动力。
26.粉末挤压成形温度高于室温时称为热挤压法。
27.有些粉末冶金工艺中没有烧结工序。
28.烧结温度比烧结时间对烧结体性能的影响大。
二、填空题1.粉末冶金工艺中粉末准备工作的主要内容有、、等。
2.粉末颗粒最大投影面积为f,则其正方形名义径可表示为。
3.粉末的工艺性能包括、、等。
4. 圆柱体压坯高径比大,采用单向压制产品密度不均匀时,改善的方法有、、等。
5. 粉末颗粒有、和等几种聚集形式。
6. 粉末压制性是和的总称。
粉末冶金原理考试题标准答案(doc 10页)
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形状因子压坯密度:压坯质量与压坯体积的比值粒度分布: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、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,即为粒度分布二、分析讨论:( 25 分)1 、粉末冶金技术有何重要优缺点,并举例说明。
( 10 分)重要优点:* 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);* 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;* 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:* 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;* 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;* 规模效益比较小2 、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)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: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: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。
3 、分析为什么要采用蓝钨作为还原制备钨粉的原料?( 5 分)采用蓝钨作为原料制备钨粉的主要优点是* 可以获得粒度细小的一次颗粒,尽管二次颗粒较采用WO3 作为原料制备的钨粉二次颗粒要大。
* 采用蓝钨作为原料,蓝钨二次颗粒大,(一次颗粒小),在 H2 中挥发少,通过气相迁移长大的机会降低,获得 WO2 颗粒小;在一段还原获得 WO2 后,在干氢中高温进一步还原,颗粒长大不明显,且产量高。
粉末冶金材料试题和答案
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粉末冶金材料工程硕士考试题一、简述提高粉末冶金结构材料密度的可能途径及其特点。
答:1、在粉末中加入适量成形剂和润滑剂。
原料粉末中的成形剂和润滑剂能有效减少压制过程中粉末之间的摩擦力,从而降低压力损失,2、润滑模壁、芯杆。
对模壁和芯杆进行润滑可以有效降低模具与粉末之间的摩擦力,降低压力损失,从而提高压坯密度和最终产品的密度。
3、提高压制压力。
在一定的范围内,压坯的密度随压制压力的提高而提高,因此提高压制压力能提高压坯密度。
但是压制压力过高会使模具损害加剧,降低模具的使用寿命,并对压机有一定的损害。
4、采用多向压制、流动温压、高温温压、热冷等静压、高速压制等成形方式,可以在一定程度内提高产品的密度,并且可以提高产品密度分布的均匀性。
5、提高烧结温度。
在一定范围内提高烧结温度可以提高烧结产品的密度,但过高的烧结温度会使烧结炉寿命减少,并且还有可能造成产品的过烧和/或晶粒粗大,从而使产品性能降低或报废。
6、采用压力烧结,在烧结过程中提高气氛压力,可提高产品密度。
7、采用强化活化烧结,增加烧结液相,减少产品孔隙度,提高产品密度。
8、采用熔渗、复压复烧等方式。
熔渗和复压复烧等方式也能在一定程度范围内提高烧结产品的密度,但熔渗产品的尺寸精度不易控制,复压复烧工序较多,增加了成本。
二、试分析常规液相烧结与超固相线液相烧结的异同。
答:粉末液相烧结具有两种或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。
此时烧结温度高于烧结体中低熔成分或低熔共晶的熔点。
由于物质通过液相迁移比固相扩散要快得多,烧结体的致密化速度和最终密度均大大提高。
液相烧结工艺已广泛用来制造各种烧结合金零件、电接触材料、硬质合金和金属陶瓷等。
根据烧结过程中固相在液相中的溶解度不同,常规液相烧结可分为3种类型。
(l)固相不溶于液相或溶解度很小,称为互不溶系液相烧结。
如W一Cu、W一Ag 等假合金以及A12O3一Cr、A12O3一Cr一Co一Ni、A12O3一Cr- W、BeO一Ni等氧化物一金属陶瓷材料的烧结。
粉末冶金_长安大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
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粉末冶金_长安大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.粉末体在压模内受压时,压坯会向周围膨胀,模壁就会给压坯一个大小相等、方向相反的反作用力,这个力就叫()。
答案:侧压力2.下面不属于粉末烧结机制的有()。
答案:孔隙缩小3.下面哪一项不属于提高瞬时液相烧结过程中的液相数量的方法()。
答案:降低高熔点组分粒径4.金属氧化物还原法中,最常见的还原反应类型为:()答案:气-固多相反应5.对于细长类零件,应当选择()进行压制。
答案:液压机6.全致密粉末冶金不锈钢的成形方法不包含()。
答案:冷等静压7.粉末冶金成形零件的大小与形状一般不受以下哪个因素的影响()。
答案:粉末流动性8.粉末冶金和其他成形工艺相比,下列哪种说法是错误的()。
答案:可以生产形状复杂的零件,尤其是复杂内腔的毛坯。
9.激光立体成形时,在熔池的(),固相连续熔化到熔池内,形成熔化区。
答案:前端10.多孔合金的常见制备方法包括气压渗流铸造、激光选区熔化和()。
答案:粉末冶金11.()是目前的一种新型光机材料,适合光机一体化制造。
答案:铍铝合金12.粉末冶金工业中金属粉末化学成分的分析主要是来测量粉末的纯度,也就是粉末中杂质的含量,主要包括氧含量和其他杂质元素含量。
常规测定方法是()答案:库仑法全氧分析13.雾化法中雾化介质对金属液流的作用方式不包括:()答案:相向喷射14.压坯开裂的本质是()。
答案:破坏力大于压坯某处的结合强度15.在粉末的预处理中,()工艺可使氧化物还原,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。
答案:退火16.为了提高金属液体对金刚石表面的润湿性,一般采用在金属液中添加少量()。
答案:碳化物形成元素17.用复压-复烧工艺生产的结构钢零件,其材料密度可达到()。
答案:7.2-7.6 g/cm318.若零件的形状很复杂,用传统粉末冶金工艺难以成形,特别是产量大的小型零件,一般趋向于选择()。
粉末冶金原理 答案
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1.为什么要控制松装密度:2.如何提高粉末的p松和流动性:松装密度高的粉末流动性也好,方法:粒度粗、形状规则、粒度组成用粗+细适当比例、表面状态光滑、无孔或少孔隙3.粉末颗粒有哪几种聚集形式,他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4.雾化法可生产哪些金属粉末:常用于:铁、钢(低合金、高合金、不锈钢等), Cu、Al及其合金, Pb、Sn, Superalloy, Ti合金等.5.雾化法制取金属粉末有哪些优点,简述雾化法和气体雾化法的基本原理:优点:①易合金化—可制得预合金粉末(因需熔化), 但完全预合金化后, 又易使压缩性下降. 一般采用部分预合金.②在一定程度上, 粒度、形状易控制. ③化学成分均匀、偏析小, 且化学成分较还原粉为纯. ④生产规模大(2)都属于二流雾化法,即利用高速气流或高压水击碎金属液流,破坏金属原子间的键合力,从而制取粉末6.影响电解铜粉粒度的因素有哪些:(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7.电解法可生产哪些金属粉末,为什么:、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(5如碳化物、硼化物和硅化物等)8.欲得细W粉,应如何控制各种因素:(1) 采用两阶段还原法,并控制WO2的粒度细;(2)减少WO3的含水量和杂质含量;(3)H2入炉前应充分干燥脱水以减少炉内水蒸气的浓度;(4)还原,从而可得细W粉);(5)采用顺流通H2法;(6)减小炉子加热带的温度梯度;(7)减小推舟速度和舟中料层的厚度;(8)WO3中混入添加剂(如重铬酸氨的水溶液)9.简述侧压力及其侧压系数:10.压制压力分配:压制压力分配:①使粉末产生位移、变形和克服粉末的内摩擦(粉末颗粒间的) —净压力P1;②用来克服粉末颗粒与模壁之间外摩擦的力—压力损失P2 .总压力为净压力与压力损失之和:压力降原因:粉末与模壁之间的摩擦力随压制压力而增减,在压坯高度上产生压力降压力分布不均匀的原因:由于粉末颗粒之间的内摩擦、粉末颗粒与模壁之间的外摩擦等因素影响, 压力不能均匀地全部传递, 传到模壁的压力始终小于压制压力.11.压坯中密度分布不均匀的状况及其产生的原因是什么?如何改善密度分布?密度分布不均匀的状况:一般,高度方向和横断面上都不均匀. ①平均密度从高而低降低.②靠近上模冲的边缘部分压坯密度最大; 靠近模底的边缘部分压坯密度最小.③当H/D(高径比)较大时,则上端中心的密度反而可能小于下端中心的密度. 产生的原因:压力损失改善压坯密度不均匀的措施:①在不影响压坯性能前提下, 充分润滑; ②采用双向压制; ③采用带摩擦芯杆的压模; ④采用浮动模; ⑤对于复杂形状采用组合模冲, 并且使各个模冲的压缩比相等; ⑥改善粉末压制性(压缩性、成形性)—还原退火;⑦改进模具构造或适当变更压坯形状 . ⑧提高模具型腔表面硬度和光洁度. HRC58~63,粗糙度9级以上.12.压坯可分为哪几类?压坯形状设计一般原则是什么?压坯形状分类①Ⅰ型柱状、筒状、板状等最简单形状压坯,如,汽车气泵转子.模具由阴模、一个上模冲、一个下模冲及芯棒等组成.②Ⅱ型端部有外凸缘或内凸缘的一类压坯; 如汽车转向离合器导承.模具由阴模、一个上模冲、两个下模冲及芯棒等组成.③Ⅲ型上、下端面都有两个台阶面的一类压坯,如汽车变速器毂.模具由阴模、两个上模冲、两个下模冲及芯棒等组成.④Ⅳ型下端面有三个台阶面的一类压坯,如汽车发动机的带轮毂.模具由阴模、一个上模冲、三个下模冲及芯棒等组成.⑤Ⅴ型上端面有两个台阶面、下端面有三个台阶面的一类压坯,如汽车的变速器齿毂.模具由阴模、两个上模冲、三个下模冲及芯棒等组成. 当压坯外凸缘的径向尺寸小时, 可用带台阴模成形的话, 则可压制成形下部有四个台阶面的压坯.13.什么是弹性后效?它对压坯有何影响?弹性后效:在去除P压后,压坯所产生的胀大现象。
粉末冶金原理(冯宁博)
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粉末冶⾦原理(冯宁博)西华⼤学2013年冬季粉末冶⾦试题及答案粉⾊为这届考试题⼀、名次解释⽐表⾯积:单位质量或单位体积粉末具有的表⾯积。
离解压:在⼀定的温度下,某化合物的⽣成-离解反应达到平衡时产⽣的⽓体所具有的压⼒。
⼆次颗粒:由多个⼀次颗粒在没有冶⾦键合⽽结合成粉末颗粒称为⼆次颗粒。
⼀次颗粒:粉末中能分开并独⽴存在的最⼩实体。
电化当量:克当量与法拉第常数之⽐称为电化当量。
侧压⼒:压制过程中由垂直压⼒所引起的模壁施加于压坯的侧⾯压⼒称为侧压⼒。
弹性后效:粉末经模压推出模腔后,由于压坯内应⼒驰豫,压坯尺⼨增⼤的现象。
注射成型:将粉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,注⼊模具内成形。
烧结:粉末或粉末压坯,在适当温度和⽓氛下加热所发⽣的的现象或过程。
液相烧结:在烧结温度下,低熔组元融化或形成低熔共晶物,由液相引起的物质迁移现象或过程。
烧结机构:研究烧结过程中各种可能的物质迁移⽅式及速率。
硬质合⾦:利⽤粉末冶⾦的⽅法⽣产由难熔⾦属化合物和粘结⾦属构成的组合材料。
涂层硬质合⾦:在已经烧结好的硬质合⾦(基体)表⾯涂覆⼀层或⼏层耐磨性⾼的难容化合物。
粒度分布:具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量。
⼆、问答题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?机理: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。
冶金原理试卷与答案
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精品文档《冶金原理》试题一 解释下列名词①氧势:体系中氧气的相对化学位,RT ln P O 2 。
②选择性氧化:对于金属熔体,用控制温度及体系压力的方法,控制熔体中元素的氧化,达到保留某些元素或者氧化富集某些元素的目的,称为选择性氧化。
二 简答题 (共 30 分)① ( 6 分 ) 炉渣的熔点是如何定义的?炉渣的半球点温度是如何定义的?二者是否一致?为什么?炉渣熔点定义:加热时固态完全转变为均匀液相的温度,也就是炉渣相图的液相线或液相面的温度。
半球点温度:渣柱试样在加热过程中高度降低一半时所对应的温度,实际上此时炉渣未完全熔化,因此不等于理论上定义的炉渣熔点。
② ( 5 分 ) 在进行冶金中的相关反应计算时,对于金属熔体中的组元,一般采用哪种标准态?对于熔渣中的组元,一般采用哪种标准态?在进行冶金中的相关反应计算时,对于金属熔体中的组元,一般采用服从亨利定律,重量 1%浓度溶液为标准态;对于熔渣中的组元,一般采用纯物质为标准态。
③ ( 6 分 ) 写出化学反应速率常数与温度的关系式,说明其中每个符号的意义,讨论活化能的大小对反应速率常数随温度变化的影响关系。
化学反应速率常数与温度的关系式为:Ekz e RT式中: k — 化学反应速率常数; R — 理想气体常数; T -温度E —活化能; z — 频率因子。
在频率因子一定的条件下,活化能 E 越大,则 k 越小。
反之,活化能E 越小,则 k 越大。
因为:ln k Eln zRT 所以:d ln kEdTRT 2E 越大,d ln k值越大,当温度升高时, k 随温度升高而增大得多; E 越小,d ln k值越小,当温度升高dTdT时, k 随温度升高而增大得少。
④ ( 8 分 ) 对于 H 2 还原 FeO 的过程,采用一界面未反应核描述时,其速率的积分式为:0 rR r 0 232R31R 3c 0 c 平36 D eK111R 3当过程处k 1K于动力学范围时,写出相应的速率积分式,计算反应完全所需的时间;内扩散是限制环节时,写出相应的速率积分式,计算反应完全所需的时间。
粉末冶金原理期末复习题库
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粉末冶金原理期末复习题库一、选择题1. 粉末冶金是一种通过粉末压制和烧结来制造材料或零件的技术,以下哪项不是粉末冶金的特点?A. 高密度B. 可制造复杂形状C. 无需锻造D. 材料浪费少2. 粉末冶金中,粉末的粒度对材料的哪些性质有影响?A. 烧结温度B. 机械性能C. 粉末流动性D. 所有以上3. 在粉末冶金中,烧结温度的高低会影响以下哪些因素?A. 材料的孔隙率B. 材料的强度C. 材料的硬度D. 所有以上4. 粉末冶金中的粉末制备方法包括哪些?A. 机械粉碎B. 化学气相沉积C. 电解D. 所有以上5. 粉末冶金中,哪种烧结方式可以制造出接近全密度的材料?A. 常压烧结B. 热压烧结C. 冷压烧结D. 真空烧结二、填空题6. 粉末冶金中,________是指粉末颗粒之间的结合力。
7. 粉末冶金材料的孔隙率可以通过________来降低。
8. 粉末冶金中,________是指粉末颗粒在压制过程中的重新排列和变形。
9. 粉末冶金制品的机械性能可以通过________来提高。
10. 粉末冶金中,________是指在粉末颗粒之间形成金属键的过程。
三、简答题11. 简述粉末冶金在工业应用中的优势。
12. 解释粉末冶金中的“粉末流动性”及其重要性。
13. 描述粉末冶金中烧结过程的基本原理。
14. 粉末冶金中如何通过控制烧结条件来获得所需的材料性能?15. 粉末冶金制品在哪些领域有广泛的应用?四、计算题16. 假设有一批粉末冶金材料,其原始密度为ρ0,烧结后密度为ρ1,烧结温度为T,试计算烧结后材料的孔隙率。
17. 如果粉末冶金材料的原始粉末粒度为d0,经过压制后粒度变为d1,试计算压制过程中粉末颗粒的变形率。
五、论述题18. 论述粉末冶金技术在航空航天领域的应用及其重要性。
19. 分析粉末冶金技术在环保和可持续发展方面的优势。
20. 讨论粉末冶金技术在新材料开发中的潜力和挑战。
六、案例分析题21. 某粉末冶金工厂在生产过程中遇到了材料强度不足的问题,请分析可能的原因并提出解决方案。
粉末冶金原理试题及答案
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粉末冶金原理试题及答案粉末冶金原理试题及答案一、名词解释:粉末加工硬化,二流雾化,假合金,二次颗粒,保护气氛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;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;不是根据相图规律构成的合金体系,假合金实际是混合物;由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒;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;松装密度,成形性,粉末粒度,粉末流动性,粉末比表面积,粉末自由充满规定的容积内所具有的粉末重量成为松装密度粉末在经模压之后保持形状的能力一定质量(一定体积)或一定数量的粉末的平均颗粒尺寸成为粉末粒度一克质量或一定体积的粉末所具有的表面积与其质量或体积的比值称为比表面积50 克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末比表面积。
二、分析讨论:1 、与传统加工方法比较,粉末冶金技术有何重要优缺点,试举例说明。
解 :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,缺点:由于产品中孔隙存在,与传统加工方法相比,材料性能较差例子:铜—钨假合金制造,这是用传统方法不能获得的材料;2 、气体雾化制粉过程中,有哪些因素控制粉末粒度?解 :二流之间的夹角,夹角越大,雾化介质对金属流柱的冲击作用越强,得到的粉末越细;采用液体雾化介质时,由于质量大于气体雾化介质,携带的能量大,得到的粉末越细;金属流柱直径小,获得粉末粒度小;金属温度越高,金属熔体黏度小,易于破碎,所得粉末细小;3 、分析粉末粒度、粉末形貌与松装密度之间的关系。
解 :粉末平均粒度越小,粉末形貌越复杂,粉末颗粒之间以及粉末表面留下空隙越大,松装密度越小;粉末平均粒度越小,粉末形貌越复杂,粉末颗粒之间的运动摩擦阻力越大,流动性越差,松装密度越小。
三、分析计算:1 、经氢气还原氧化铁制备还原铁粉:FeO+H 2 =Fe+H 2 O平衡常数: LgKp=-1000/T+0.5, Kp=P H2O /P H2讨论还原温度分别为 500 o C , 600 o C , 700 o C 时,平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。
粉末冶金原理一模考题
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名词解释露点:在标准大气压下,气氛中水蒸汽开始凝结的温度,是其中水蒸汽与氢分压比的量度。
碳势:某一含碳量的材料在某种气氛中烧结时既不渗碳也不脱碳,以材料中的碳含量表示气氛的碳势。
CIP:冷等静压,借助于高压泵的作用将流体介质压入耐高压钢质密闭容器,高压流体的静压力直接作用于弹性模套内的粉末体,依照帕斯卡原理使粉末体受到各个方向上大致相等的压力作用。
消除了粉末与模套之间的外摩擦。
密度分布均匀,同一密度所需压力较模压降低。
HIP:包套置于一具有发热元件的高压容器内,抽出缸内空气。
压入30—60Mpa 的氩气,加热至100Mpa左右,借助于高温、高压的联合作用使粉末体发生充分致密化,获得全致密、高性能P/M制品。
弹性后效:指压坯脱出模腔后由于内应力的作用尺寸胀大的现象。
合批:相同成分不同粒度的粉末的混合拱桥效应:颗粒间由于摩擦力的作用而相互搭架形成拱桥孔洞的现象内摩擦:粉末颗粒之间的摩擦烧结:烧结是指粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。
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。
瞬时液相烧结:在烧结中、初期存在液相,后期液相消失。
烧结中初期为液相烧结,后期为固相烧结。
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。
溶解-在析出阶段:对于固相在液相中具有一定溶解度的LPS体系由于化学位的差异,化学位高的部位将发生优先溶解并在附近的液相中形成浓度梯度,发生扩散并在化学位低的部位析出。
填空题1.对于存在溶解析出的液相烧结体系,化学位较高的部位是颗粒尖角处与细颗粒,而大颗粒表面和颗粒凹陷处是化学位较低的部分。
2.在粉末压制过程中,通过颗粒的滑动和转动实现粉末颗粒的位移。
3.在熔浸过程中,前期发生固相烧结,而后期发生液相烧结。
4.粉末压坯的强度受控于颗粒之间的结合强度、颗粒之间的接触面积和残余应力的大小。
内蒙古科技大学《粉末冶金》47题
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1. 什么是粉末冶金,简述粉末冶金的特点及其工艺答:粉末冶金是一种制取金属粉末,以及采纳成型和烧结工艺将金属粉末〔或金属粉末和非金属粉末的混合物〕制成制品的工艺技术。
优点:〔1〕制取难溶金属、化合物、假合金、多孔材料〔2〕节约金属,落低产品本钞票〔3〕可制取高纯度材料〔4〕能保证材料成分的配比的正确性和均匀性缺点:粉末本钞票高产品的大小外形受限烧结材料韧性较差粉末冶金工艺的全然工序是:(1)原料粉末的制取和预备〔粉末能够是纯金属或它的合金、非金属、金属与非金属的化合物以及其他各种化合物〕;〔2〕将金属粉末制成所需外形的坯块;〔3〕将坯块在物料要紧组元熔点以下的温度进行烧结,使制品具有最终的物理、化学和力学性能。
2. 什么是机械法,什么是物理化学法?答:机械法制取粉末是将原材料机械地粉碎而化学承恩全然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拢状态而获得粉末的工艺过程。
3. 机械研磨法的规律是什么,并画出示意图加以表达〔图见课本P 10〕答:在研磨时,有四种力作用于颗粒材料上:冲击、磨耗、剪切以及压缩。
它取决于料和球的运动状态。
当球磨机圆筒转动时,球体的运动可能有以下四种情况:A 滑动B 滚动C 自由下落D 临界转速。
其中临界转速是当转速到达一定速度时,球体受离心力的作用,一直紧贴在转筒壁上,以致不能跌落,物料不能被粉碎,这种情况下的速度称为临界转速。
4. 妨碍球磨的因素有哪些?并简述答:A 、球磨筒转速n I =〔〕n 临抛落n I n 临滚动n I n 临滑动B 、装球量速度固时⎪⎩⎪⎨⎧↓→↓→效率球多:球层干扰效率球少:滑动填装系数:装球体积与球磨筒体积之比〔0.4-0.5为宜〕C 、球料比料太少:料应以填满球体间空隙为宜料太多:掩盖外表为宜,20%筒体积D 、球的大小球太小→冲击力↓球太大→冲击次数↓应大小配合使用:d ≦〔1/18-1/24〕DE 、研磨介质:干磨、湿磨湿磨优点:减少金属的氧化防止金属再聚拢长大可促进粉碎作用减少成分的无料偏析减少粉尘飞扬,改善劳动条件F 、粉料性质脆性:硬度大,易粉碎塑性:硬度小、粉碎困难G 、研磨时刻:>100h ,无效果5. 什么是填装系数?答:装填系数:把球体体积与球磨筒容积之比称为装填系数。
粉末冶金考试题
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45、什么叫单颗粒、二次颗粒、一次颗粒、团粒?粉末中能分开并能单独存在的最小颗粒叫单颗粒。
粉末中不能独立存在的原始颗粒叫一次颗粒。
单颗粒或一次颗粒的聚集体叫二次颗粒。
由二次颗粒或单颗粒靠范德华力粘结而成团粒。
48、何为粒度分布?将粉末样品分成若干粒径,并以这些粒径的粉末质量占粉末样品总质量的百分数对粒径作图,即为粒度分布。
34、何为电化当量?表示电解过程中所通过的电量与所析出的物质的量之间的定量关系。
即向电解槽中通入26.8安培·时(或96500库仑)电量,就有1克当量的物质析出。
1、什么叫粉末冶金?粉末冶金典型工艺过程是什么?粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形、烧结和必要的后处理来制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。
粉末冶金典型工艺过程包括粉末制备、粉末加工成形、粉末烧结和后处理。
17、什么叫还原终点,在工艺上如何控制?浮斯体(Fe3O4•FeO)已全部还原成海绵铁,而海绵铁又未开始渗碳的工艺控制点。
工艺上控制还原终点,一般通过调整隧道窑还原过程中温度对时间的还原工艺曲线来实现。
7、何为离解压?每种金属氧化物都有离解的趋势,而且随温度提高,氧离解的趋势越大,离解后的氧形成氧分压越大,离解压即是此氧分压。
5、球磨破碎制粉的工作转速成如何选择?什么叫装填系数,装填系数如何确定?1)当研磨较细的物料时,采用0.6n临界,当物料较粗,性脆时,选用(0.7~0.75) n临界。
2)装球体积与球筒体积之比,称为装填系数。
一般球磨机的装填系数以0.4~0.5为宜。
53、(3)流动性:一定量粉末(50g) 流经标准漏斗所需的时间。
单位为s/50 g。
测量法有专门的流动性测定标准。
50、325目表示什么意思?-80+100目又代表何种意思?325目指的是标准筛网一英寸长度上有325个网孔,其对应的粒径为43μm。
-80+100目表示能通过80目标准筛,通不过100目标准筛的粒度分布,其对应的粒径范围为147μm~175μm。
试题样卷粉末冶金原理试题 (4)
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试题样卷(四)一、名词解释:临界转速,雾化介质,活化能,平衡常数,电化当量,筛( 10 分)孔隙度,比表面积,松装密度,标准,粒度分布二、分析讨论:1 、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)2 、碳直接还原氧化铁制备铁粉时热力学条件如图所示,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。
( 10 分)3 、分析还原制备钨粉的原理和钨粉颗粒长大的因素。
( 20 分)三、分析计算:1 机械研磨制备铁粉时,将初始粒度为 300 微米的粉末研磨至 110 微米需要 8 个小时,问进一步将粉末粒度减少至 75 微米,需要多少小时?( 10 分)提示 W=g ( D f a -D i a ), a=-22 、若用镍离子浓度为 12 克 / 每摩尔( g/mol )的硝酸镍做电解液制取镍粉时,至少需要多大的电流密度才能够获得松散粉末?假设 a=1 ( 10 分)四、问答:1 、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?( 10 分)2、氧化钨氢还原方法制备还原铁粉:WO 2 +2H 2 =W+2H 2 O平衡常数: LgKp=-3225/T+1.65, Kp=P H2O /P H2讨论还原温度分别为 700 o C , 800 o C , 900 o C 时,平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。
( 10 分)参考答案一、名词解释:临界转速,雾化介质,活化能,平衡常数,电化当量,筛( 10 分)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;雾化介质:雾化制粉时,用来冲吉破碎金属流柱的高压液体或高压气体称为雾化介质;活化能:发生物理或化学反应时,形成中间络合物所需要的能量称为活化能平衡常数:在某一温度,某一压力下,反应达到平衡时,生成物气体分压与反应物气体分压之比称为平衡常数;电化当量:克当量与法拉第常数之比称为电化当量孔隙度,比表面积,松装密度,标准,粒度分布孔隙度:粉体或压坯中孔隙体积与粉体体积或压坯体积之比;比表面积:单位质量或单位体积粉末具有的表面积松装密度:粉末自由充满规定的容积内所具有的粉末重量成为松装密度标准筛: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、数量)占粉末总量的百分数的表达称为粒度分布。
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2006 粉末冶金原理课程I考试题标准答案一、名词解释:( 20 分,每小题 2 分)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,筒体的转动速度比表面积:单位质量或单位体积粉末具有的表面积一次颗粒:由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒;离解压:每种金属氧化物都有离解的趋势,而且随温度提高,氧离解的趋势越大,离解后的氧形成氧分压越大,离解压即是此氧分压。
电化当量:这是表述电解过程输入电量与粉末产出的定量关系,表达为每 96500库仑应该有一克当量的物质经电解析出气相迁移:细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压,在高温经挥发进入气相,被还原后沉降在大颗粒上,导致颗粒长大的过程颗粒密度:真密度、似密度、相对密度比形状因子:将粉末颗粒面积因子与体积因子之比称为比形状因子压坯密度:压坯质量与压坯体积的比值粒度分布: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、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,即为粒度分布二、分析讨论:( 25 分)1 、粉末冶金技术有何重要优缺点,并举例说明。
( 10 分)重要优点:* 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);* 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;* 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:* 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;* 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;* 规模效益比较小2 、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)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: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: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。
3 、分析为什么要采用蓝钨作为还原制备钨粉的原料?( 5 分)采用蓝钨作为原料制备钨粉的主要优点是* 可以获得粒度细小的一次颗粒,尽管二次颗粒较采用 WO3 作为原料制备的钨粉二次颗粒要大。
* 采用蓝钨作为原料,蓝钨二次颗粒大,(一次颗粒小),在 H2 中挥发少,通过气相迁移长大的机会降低,获得 WO2 颗粒小;在一段还原获得 WO2 后,在干氢中高温进一步还原,颗粒长大不明显,且产量高。
三、分析计算:( 30 分,每小题 10 分)1 、机械研磨制备铁粉时,将初始粒度为 200 微米的粉末研磨至 100 微米需要 5个小时,问进一步将粉末粒度减少至 50 微米,需要多少小时?提示 W=g( Dfa-Dia ), a=-2解:根据已知条件W1= g ( Df a -Di a ) =9.8 ( 100-2-200-2 ) , 初始研磨所做的功W2 =g ( Df a -Di a ) =9.8 ( 50-2-100-2 )进一步研磨所做的功W1/W2=t1/t2, t2=t1(W2/ W1)= 20 小时2 、在低压气体雾化制材时,直径 1mm 的颗粒,需要行走 10 米和花去 4 秒钟进行固化,那么在同样条件下, 100 μ m 粒度颗粒需要多长时间固化:计算时需要作何种假设。
解:固化时间:t = D ρ m {Cpln(Tm-To/Ts-To) + Δ H/Ts-To}/6 β简化成t = K D并令K= ρ m {Cpln(Tm-To/Ts-To) + Δ H/Ts-To}/6 β ,假设重力的作用很小时 , 有4/X=1000K/100KX=0.4 秒 S=1 米3 、相同外径球型镍粉末沉降分析,设一种为直径 100 微米实心颗粒,一种为有内径为 60 的空心粉末,求他们的在水中的沉降时间(沉降速度), D 理 =8.1.解:v=h/t=gd 2 ( ρ 1 - ρ 2 )/(18 η )h/t=gd 2 ( ρ 1 - ρ 2 )/(18 η )t=h/gd 2 ( ρ 1 - ρ 2 )/(18 η )求得 t1 (实心) =31 秒, t2=23 秒四、问答:( 25 分)1 、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)松装密度是粉末的一个重要物理性能,也是粉末冶金过程中的重要工艺参数,粉末粒度粉末形状对松装密度影响显著:* 粉末越细松装密度越小* 粉末形状越复杂松装密度越小* 粉末质量(粉末颗粒中孔隙因素)越小、松装密度越小* 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2 、熔体粘度,扩散速率,形核速率,以及固相长大速率都与过冷度相关,它们各自对雾化粉末显微结构的作用如何?( 15 分)提示:I = Io D 2 exp(-Q L /kT)exp{-W M /(T Δ T 2 )}1 )形核率是过冷度的函数,在一定过冷度内(形核控制区内),过冷度越大第二个指数项越大,形核速率增加;形核速率 I 与过冷度Δ T 之间的关系如下,过冷度与形核速率为负指数关系,I = Io D 2 exp(-Q L /kT)exp{-W M /(T Δ T 2 )}过冷度太大(扩散控制区内),原子排列时间不够,形核率降低2 )将上式变形I/D 2 = Io exp(-Q L /kT)exp{-W M /(T Δ T 2 )}晶粒直径与过冷度成正指数关系,增加过冷度,晶粒尺寸越小3 )通常地,过冷度越大,原子扩散速度越小,晶粒尺寸越小4 )通常地,温度越高,熔体黏度越小,过冷度大,溶体黏度变化梯度大,表面张力作用时间短,颗粒多呈不规则形状。
2005年粉末冶金原理课程试题答案一、名词解释:粉末加工硬化,二流雾化,假合金,二次颗粒,保护气氛( 10 分)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;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;不是根据相图规律构成的合金体系,假合金实际是混合物;由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒;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;松装密度,成形性,粉末粒度,粉末流动性,粉末比表面积,( 10 分)粉末自由充满规定的容积内所具有的粉末重量成为松装密度粉末在经模压之后保持形状的能力一定质量(一定体积)或一定数量的粉末的平均颗粒尺寸成为粉末粒度一克质量或一定体积的粉末所具有的表面积与其质量或体积的比值称为比表面积50 克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末比表面积。
二、分析讨论:1 、与传统加工方法比较,粉末冶金技术有何重要优缺点,试举例说明。
( 20 分)解 :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,缺点:由于产品中孔隙存在,与传统加工方法相比,材料性能较差例子:铜—钨假合金制造,这是用传统方法不能获得的材料;2 、气体雾化制粉过程中,有哪些因素控制粉末粒度?( 10 分)解 :二流之间的夹角,夹角越大,雾化介质对金属流柱的冲击作用越强,得到的粉末越细;采用液体雾化介质时,由于质量大于气体雾化介质,携带的能量大,得到的粉末越细;金属流柱直径小,获得粉末粒度小;金属温度越高,金属熔体黏度小,易于破碎,所得粉末细小;3 、分析粉末粒度、粉末形貌与松装密度之间的关系。
( 10 分)解 :粉末平均粒度越小,粉末形貌越复杂,粉末颗粒之间以及粉末表面留下空隙越大,松装密度越小;粉末平均粒度越小,粉末形貌越复杂,粉末颗粒之间的运动摩擦阻力越大,流动性越差,松装密度越小。
三、分析计算:1 、经氢气还原氧化铁制备还原铁粉:FeO+H 2 =Fe+H 2 O平衡常数: LgKp=-1000/T+0.5, Kp=P H2O /P H2讨论还原温度分别为 500 o C , 600 o C , 700 o C 时,平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。
( 15 分)解 :T= 773 LgKp=-1000/773+0.5=-0.8, Kp=PH 2 O/PH 2 =T =873 LgKp=-1000/873+0.5=-0.65, Kp=PH 2 O/PH 2 =T =973 LgKp=-1000/973+0.5=-0.53, Kp=PH 2 O/PH 2 =计算表明 , 温度月高 , 平衡常数值越大 ( 正 ), 说明随还原温度提高 , 气氛中的 H2O 比例可越大 , 氢气中水蒸气含量提高 , 提高温度有利于还原进行。
2 、若用镍离子浓度为 24 克 / 每升( g/L )的硝酸镍溶液作为电解液制取镍粉时,至少需要多大的电流密度才能够获得松散粉末?( 15 分)假设 K=0.80解 :镍离子浓度为 24 克 / 每升( g/L )时等于 24/58.71=0.41mol/L, 既c=0.41mol/L, 并已知 K=0.80由 i=Kc, I=0.80 x 0.41=0.33 A/cm2=33A/dm2至少需要电流密度等于 33A/dm2 才能够获得松散粉末 .四、讨论题:1 、用比表面吸附方法测试粉末粒度的基本原理是什么?( 10 分)解 :粉末由于总表面积大,表面原子力场不平衡,对气体具有吸附作用,在液氮温区,物质对气体的吸附主要为物理性质的吸附(无化学反应),经数学处理,若知道吸附的总的气体体积,换算成气体的分子数,在除以一个气体分子的体积,即获得粉末的表面积,通常采用一克粉末进行测量,因此我们将一克质量粉末所具有的表面积定义为比表面积,当我们知道了总表面积数值后,可以假设粉末为球形,然后根据球当量直径与表面积的关系(形状因子),获得粉末平均粒径。
为了尽量获得准确的测量数据,被吸附的气体通常是惰性气体。
这样一种由测量一定质量粉末总表面积,然后计算粉末平均粒度的方法,就是通过测试粉末比表面积,计算粉末粒度的基本原理。
粉末冶金原理课程综合试题( 04 年)一、名词解释:临界转速,孔隙度,比表面积,松装密度,标准筛( 10 分)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;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;比表面积:单位质量或单位体积粉末具有的表面积松装密度:粉末自由充满规定的容积内所具有的粉末重量成为松装密度标准筛: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 )金属网筛弹性后效,单轴压制,密度等高线,压缩性,合批:( 10 分)弹性后效:粉末经模压推出模腔后,由于压坯内应力驰豫,压坯尺寸增大的现象称作单轴压制:在模压时,包括单向压制和双向压制,压力存在压制各向异性密度等高线:粉末压坯中具有相同密度的空间连线称为等高线,等高线将压坯分成具有不同密度的区域压缩性:粉末在模具中被压缩的能力称为压缩性合批: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二、分析讨论:1 、分析粉末冶金过程中是哪一个阶段提高材料利用率,为什么?试举例说明。