粉末冶金课后习题汇总

第一章

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？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

制取铁粉的主要还原方法有哪些？比较其优缺点。

2、发展复合型铁粉的意义何在？

答：高密度、高强度、高精度粉末冶金铁基零件需要复合型铁粉。所谓复合型粉末是指用气体或液体雾化法制成的完全预合金粉末、部分扩散预合金粉末以及粘附型复合粉末。

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

3、作为还原钨粉的原料，蓝钨比三氧化钨有什么优越性，其主要工艺特点是什么？

答：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。

试举出还原-化合法的应用范围。

还原金属氧化物及盐类以生产金属粉末是一种应用最广泛的制粉方法。特别是直接使用矿石以及冶金工业废料如轧钢铁鳞作原料时，还原法最为经济。实践证明：用固体碳还原，不仅可以制取铁粉，而且可以制取钨粉；用氢或分解氨还原，可以制取钨、钼、铁、铜、钴、镍等粉末；用转化天然气作还原剂，可以制取铁粉等；用钠、钙、镁等金属作还原剂，可制取钽、铌、钛、锆、钍、铀等稀有金属粉末。归纳起来，不但还原剂可呈固态、气态以至液态，而被还原物料除固态外，还可以是气相和液相。

4、试举出气相沉积法的应用范围。

（1）金属蒸气冷凝，这种方法主要用于制工业上生产碳化硅是将石英砂与碳（石墨、炭黑等）。这些金属的特点是有较低的熔点和较高的挥发性，如果将这些金属蒸气在冷却面上冷凝下来，便可形成很细的球状粉末。羟基物热离解。（3）气相还原，包括气相氢还原和气相金属热还原（4）化学气相沉积。

试举出液相沉淀法的应用范围。

（1）金属置换法；（2）溶液气体还原法，主要是溶液氢还原法；（3）从熔盐中沉淀法；辅助金属浴法。

5、水溶液电解法的成粉条件是什么？与电解精炼有什么异同？

6、影响电解铜粉粒度的因素有哪些？

答：（1）电解液组成

1）金属离子浓度的影响

2）酸度的影响

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）刷分周期的影响

5）关于放置不溶性阳极和采用水内阴极问题

7、电解法可生产哪些金属粉末？为什么？

答：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）

8、金属液气体雾化过程的机理是什么？影响雾化粉末粒度、成分的因素有哪些？

答：雾化法属机械制粉法，是直接击碎液体金属或合金而制得粉末的方法。

二流雾化法是用高速气流或高压水击碎金属液流的，雾化法只要克服液体金属原子间的键合力就能使之分散成粉末，因而雾化过程所消耗的外力比机械粉碎法小得多。

雾化过程是一复杂过程，按雾化介质与金属液流的相互作用的实质，既有物理-机械作用，又有物理-化学变化。四个区：负压紊流区、原始液滴形成区、有效雾化区、冷却凝固区。影响因素：⑴雾化介质：雾化介质类别、气体或谁的压力⑵金属液流:金属液的表面张力和粘度、金属液过热温度、金属液股流直径⑶其他工艺：喷射参数、聚粉装置参数

9、离心雾化法有什么特点？

答：利用机械旋转的离心力将金属液流击碎成细的液滴，然后冷却凝结成粉末。综合了气体雾化和旋转盘雾化的特点。雾化法是一种简便的经济粉末生产方法，旋转电极雾化不仅可以雾化低熔点的金属，而且可以制取难容金属粉末

机械粉碎法（球磨的基本规律及其影响因素）

机械粉碎法是靠压碎、击碎、磨削等作用，将块状金属或合金机械的粉碎成粉末的。

球磨的基本规律：1)球磨机转速慢时，球和物体沿筒体上升至自然坡度角，然后滚下，称为泻落。这时的粉碎主要是靠球的摩擦作用。2）球磨机转速较高时，球在离心力作用下，随着筒体上升至比第一种情况更高的高度，然后在重力作用下掉下来，称为抛落。这时物料不仅靠球体与球体之间的摩擦作用，主要是靠球体落下时的冲击作用而被粉碎，其效果最好。3）继续增加球磨机的转速，当离心力超过球体的重力式，紧靠衬板的球不脱落筒壁而与筒体一起回转，此时无聊的粉碎作用将停止。

10、快速冷凝技术的特点是什么？快速冷凝技术的主要方法有哪些？

答：快速冷凝技术的冷却速度>105℃/s，是传统雾化技术的重要发展。由于强化冷却过程和外界输入能量，可得到性能奇异性能的粉末和合金。

主要技术特点是：

.基本消除了合金成份偏析，提高合金元素和相在基体中的分布均匀性；

.提高合金元素的固溶度；

.可得到许多非平衡相或材料，包括非晶、准晶、微晶粉末。经固结后，这些材料具有奇特的力学、物理和化学性能；

.可抑制有害相的形成。如在Al-Fe合金中，针状的化合物转变为弥散相，大幅度改善合金的力学和耐热性能。

快速冷凝技术的主要方法：

1、传导传热机制

（1）熔体喷纺法

（2）熔体沾出法

2、对流传热机制

（1）超声气体雾化法

（2）离心雾化法