粉末冶金期末复习题-155

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填空题
1.工业上三大制粉方法分别是：雾化法、还原法、电解法。

2.粉末制备的唯一性提现在：用特殊方法才能制备获得特定性能的粉末。

3.金属氧化物还原法是应用最广的制取金属粉末的方法。

4.氧化物的ΔG-T图是以含1mol 氧的金属氧化物的生成反应的ΔG作直线而绘制成的。

5.ΔG-T关系线在相变温度处发生明显的转折。

6.金属氧化物还原，最常见的还原反应类型是：气-固多相反应。

7.低温时反应过程由化学反应环节控制，高温时由扩散环节控制。

8.化学反应动力学一般分为均相反应动力学和多相反应动力学。

9.1atm的气压下，大于685°C Fe稳定存在；位于650°C-685°C FeO 稳定存在；小于
650°C Fe3O4稳定存在。

10.氧化钨存在的四种稳定形式：WO3、WO2.92、WO2.72、WO2。

11.H2还原氧化钨中W粉的长大机制为挥发—沉积。

12.电解法制粉的两种基本方法为：熔盐电解和水溶液电解。

13.电解法制备粉末，粉末的最大的特点为：结晶粉末的形状一般为树枝状。

14.影响二流雾化法的因素有：金属液体、雾化介质、装置设计。

15.粉末的化学成分主要指主要金属的含量、杂质的种类和含量。

16.粉末的物理性能包括：颗粒的形状与结构、颗粒的粒度与分布、颗粒的硬度、密度、电
热光学性能、熔点、比表面积。

17.以下制粉方法分别对应何种形状粉末，雾化法：球形粉末还原法：多孔粉末电解法：
树枝状粉末研磨法：片状粉末。

18.粉末体中的孔隙包括颗粒内孔隙和颗粒间孔隙。

19.以下粒径基准分布对应何种测量方法，几何学粒径：显微镜法、当量径：重力沉降光透
法、比表面积径：气体透过法、光透径：激光衍射法。

20.100目的粉末的粒度为：150微米。

21.粉末体中的孔隙包括一次孔隙、二次孔隙、拱桥效应孔隙。

22.影响压制过程中粉末位移的因素有：颗粒的显微硬度、润滑条件、粉末颗粒之间的摩擦、
粉末形状、粉末体间可填充的体积、颗粒表面粗糙度
23.颗粒变形的三种主要形式为：塑性变形、脆性断裂、弹性变形
24.实际粉末位移变形的复杂性体现在：不同粉末的位移，变形规律不同、位移与变形总是
同时发生、模压成形不能得到完全致密压坯
25.压制时的总压力可以分为：净压力和压力损失
26.减小模具的压力损失可以：添加润滑剂、提高模具硬度和光洁度、改善工艺技术采用双
面压制。

27.压胚密度随压制压力变化的三个阶段为：位移阶段、平衡阶段、颗粒变形阶段。

28.适用于硬质粉末或中等硬度粉末在中压范围内压坯密度的压制公式为：lgP_max-lgP=L
（β-1）
29.川北功夫的理论公式为：1/C=1/（abp）+1/a
30.适用于一般粉（尤其是非金属）粉末的压制公式为：ln（θ / θo）= - BP
31.适用性最广的压制理论公式为：mlgln[ρ(ρm-ρo) /(ρm-ρ)ρo ]= lg P- lg M
32.改善压胚密度不均匀的方法有：降低压胚的高径比、加入润滑剂并提高模壁光洁度来降
低摩擦系数、采用双向压制法。

33.在压制过程中，压胚密度的提高是粉末之间联接力作用的结果，其中联接力主要有机械
啮合力、粉末颗粒间的原子引力两种。

34.影响压胚强度的的因素主要有：粉末性能、加压温度和保压时间、成型剂、压制压力。

35.粉末颗粒之间的破坏力主要为：弹性内应力、剪切应力。

36.冷等静压机的组成为：高压容器、流体加压泵、辅助设备。

37.热等静压机主要有那些类型：螺纹式、框架式。

38.粉末扎制可以分为：粉末直接扎制、粉末粘结轧制、包套粉末热扎。

39.粉末轧制的三个阶段：自由填充区、喂料区、轧制区。

40.粉末挤压法可以分为：粉末直接挤压、粉末增塑挤压、包套粉末热挤、粉末热挤压。

41.脱脂主要分为：热脱脂与溶剂脱脂和催化脱脂。

42.烧结粉末的过剩自由能包括表面能与晶格畸变能。

43.烧结机构的通用方程式：x m/a n=F（T）t
44.烧结过程中，孔隙的大小、形状、数量、分布都发生改变。

45.单元系烧结的机构为扩散和流动。

46.影响颗粒再结晶的因素有：孔隙、第二相介质、晶界沟。

47.五种强化为：固溶强化、弥散强化、细晶强化、析出强化、相变强化
48.互不相溶组元组成的烧结体（复合材料），当密度趋于理论密度时，性能与组成的体积
含量间成线性关系P = P1v1 +P2v2 +……
49.液相烧结的优点为：加快烧结速度缺点是：易产生变形、收缩大，尺寸精度控制困难。

50.常用的瞬时液相烧结体系有：Fe-Cu(<10%)、Cu-Sn
51.液相的分布主要取决于二面角大小和液相数量。

52.凝固后的液相组分形成连续膜包围固相晶粒，二面角=0°；在固相颗粒间形成液相区，
并与多个颗粒相连接，0°＜二面角＜120°；形成分立的液相区，并被固相颗粒包围，二面角＞120°。

53.烧结气氛包括氧化气氛、还原气氛、惰性气氛、渗碳气氛、氮化气氛等基本类型。

判断题
1.还原反应能进行的热力学条件为：还原剂氧化反应的标准自由能变化应小于金属氧化反
应的自由能变化。

（√）
2.在通过固体碳还原法制取Fe粉末的过程中、仅有碳粉参与反应。

（X）
3.高于570°C时，Fe3O4可以被直接还原成Fe。

（X）
4.H2还原氧化钨是吸热反应, T升高, Kp增加，升高温度有利于还原进行（√）
5.海绵铁的退火还原通常在700-800°C进行（√）
6.电解法制粉中，当I=0.2Kc，就可以获得致密沉积物（√）
7.五种强化方式为：弥散强化、固溶强化、细晶强化、析出强化、相变强化（√）
8.真密度＞表观密度＞有效密度（X）
9.松装密度与振实密度皆为粉末的物理性能（X）
10.粉末的相对密度不变，颗粒密度越高，流动性越好；颗粒密度不变，相对密度增大会使
流动性提高（√）
11.常用的润滑剂包括硬脂酸锌、工业润滑蜡，成型剂包括硬脂酸、石蜡（√）
12.粉末压制过程中，侧压力小于正压力（√）
13.弹性后效是压坯发生变形、开裂的最主要原因之一（√）
14.粉末体较高的比表面积为压制变形的原因之一（√）
15.压力损失是造成压坯密度分布不均匀的根本原因；应尽量减少。

（√）
16.脱模压力与压制压力、粉末性能、压坯密度和尺寸、压模和润滑剂等有关。

（√）
17.电解粉末的弹性后效强于雾化粉末。

（×）
18.实际粉末压制过程中，位移与变形阶段互相独立。

（×）
19.采用组合模冲对于有复杂截面的胚体进行压制。

（√）
20.压胚分层主要是压制压力过高引起的。

（√）
21.划痕产生的原因主要是粘膜和阴模光洁度低。

（√）
22.湿法混合的优点在于有利于环境、无粉尘飞扬且能保护粉末不被氧化（√）
23.喷雾干燥法为最先进的造粒方法之一（√）
24.最小压制行程等于粉料在阴模中的松装高度与压坯高度之差（√）
25.温压成形的优点为成本较低、压胚密度较高、易于制造简单形状的零件、压制压力降低、
压胚强度提高（×）
26.温压过程的实质为让塑性形变得以进行、减小颗粒间的摩擦利于重排。

（√）
27.粉末体致密化的阻力为内摩擦力与粉体的变形阻力（√）
28.实现轧制的原理为：μ+ξ≥tgα（×）
29.扎制法可以生产普通模压成型无法制备的的板、带、棒、及管材等（√）
30.粉末挤压适用于截面尺寸较大，形状多样的各种棒材、管材坯体及制品（×）
31.挤压比R一般≥10。

（√）
32.注射成形的最大特点是可以制造复杂形状的零件。

（√）
33.烧结的主要驱动力来自于过剩自由能的降低。

（√）
34.真空烧结可提高烧结体密度。

（√）
35.烧结的扩散驱动力为空位浓度梯度（√）
36.热压是把压制成形和烧结同时进行的一种工艺方法（√）
37.
名词解释
1.吸附-自动催化：相界面自发形成，并具有催化作用。

2.二流雾化制粉：利用高压气流或高压水流击碎金属液流，冷凝后得到粉末颗粒的过程。

3.粉体：包括空隙与粉末颗粒的集合体
4.一次颗粒：制粉过程中最先制成的能够独立存在并相互分开的颗粒
5.二次颗粒：二个或二个以上的一次颗粒聚集而成的有一定结合强度的颗粒聚集体。

6.团粒：单颗粒或二次颗粒靠范德华引力粘结而成的聚合体。

7.气体吸附法测比表面：测量吸附在固体表面上气体单分子层的质量或体积，再由气体分
子的横截面积计算1g物质的总表面积
8.松装密度：自然容器状态下，单位体积粉末颗粒的质量
9.振实密度：经过加压击打后每单位体积粉末颗粒的质量
10.流动性：一定量粉末(50g) 流经标准漏斗所需的时间。

11.压制性：包括压缩性与成形性，压缩性为粉末被压紧的能力；成形性为粉末压制后保持
既定形状的能力。

12.粒度分布：具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量称粉末的粒度组成。

13.相对频度：单位尺寸上颗粒所占的频度
14.粉末成形：将粉末体变为具有一定形状、强度、密度的胚体。

15.模压成形：将粉体置入阴模中，利用上下模冲加压并保持一定时间，再压坯从阴模内脱
出，完成成形过程。

16.拱桥效应：松装堆积时，由于粉末颗粒不规则，导致颗粒间互相搭架形成拱桥。

17.净压力：模压过程中用于克服粉末颗粒间摩擦力，使粉末产生变形位移的合力。

18.弹性后效：由于压制成形后的弹性内应力，压胚在脱模后会产生弹性膨胀。

19.压缩比：粉末松装高度与压胚高度之比。

20.补偿装粉：各部分的粉料装填高度按压缩比来计算。

21.压胚强度：粉末胚体抵抗外力保持其形状、尺寸不变的能力。

22.压胚分层：沿压坯的棱边向内部发展的裂纹。

23.化学法混合：通过反应同时生成均匀混合的产物（或前驱体），或包覆粉末。

24.温压成形：将粉体与模具加热至150°C以下的模压成型。

25.等静压成形：粉体装在弹性模具中，以流体为介质、各方向上均等受压。

26.粉末连续成型：松装粉末在连续变化过程下形成有一定强度、尺寸形状的胚体。

27.粉末轧制：在粉末通过喂料进入一对轧辊之间，在轧辊力的作用下,压实成具有一定强
度的连续带坯的过程。

28.粉末挤压：粉末、粉末压坯或粉末烧结坯在外力作用下，通过挤压筒的挤压嘴挤成坯料
或制品的成形方法。

29.超前现象：受摩擦力影响，挤压中心部位的物料流动速度高于两侧挤压物料。

30.挤压比：挤压筒横截面积与挤压嘴横截面积之比。

31.粉末喷射成形：将雾化液态微粒先沉积为预成形实体，然后进行各种形式冷热加工成板、
带、棒、管材。

32.粉末注射成形：将金属粉末（陶瓷粉末等）与有机粘结剂一起制成混合料，在注射成形
机上，在一定温度和压力下通过注射口注入闭合的模具中，冷却后开启模具，得到坯体。

33.烧结：粉末或粉末压坯在一定的气氛中，在低于其主要成分熔点的温度下加热而获得具
有一定组织和性能的材料或制品的过程。

34.烧结颈：烧结时，两相邻颗粒间相互接触并不断长大的区域。

35.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。

36.烧结机理：烧结过程中孔隙减少、物质迁移的物理化学本质。

37.单元系烧结：单相粉末或压坯在固态下烧结，烧结过程中不出现新的组成物或新相、无
物质聚集状态的改变。

38.烧结温度：最高烧结温度，即保温温度
39.烧结时间：烧结过程中的保温时间
40.许提：密度发生显著改变的最低塔曼温度指数α
41.颗粒内再结晶：再结晶形核发生于颗粒接触表面，向颗粒内长大，晶粒边界不越过颗粒
边界。

42.颗粒间聚集再结晶：再结晶形核发生于颗粒接触表面，向相邻颗粒内长大，晶粒边界越
过颗粒边界，颗粒合并，晶粒长大。

43.有限互溶：两种或两种以上组元在液态下无限互溶，在固态下有限互溶。

44.克肯达尔效应：多元系统中，各组元互扩散系统不相等，其为粉末体不能完全致密的原
因之一。

45.互不互溶：两种或两种以上组元在固态、液态下都没有互溶性。

46.多元系液相烧结：两种或两种以上组元组成的压坯，在其中低熔成分熔点温度之上、高
熔成分熔点温度之下某一温度进行的烧结。

47.瞬时液相烧结：在烧结中、初期存在液相，后期液相消失的烧结过程。

48.熔浸：多孔骨架的固相烧结和低熔点金属渗入骨架后的液相烧结过程
49.活化烧结：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。

50.强化烧结：泛指能够增加烧结速率，或能够强化烧结体性能（合金化或抑制晶粒长大）
的所有烧结过程。

简答题
1.若不考虑反应速度，仅从热力学角度分析固体C直接还原及CO间接还原时，对最低还
原温度的要求有无不同？
由Fe-C相图可知，在不考虑固体碳存在时，CO间接还原仅仅需要300°C，在引入固体碳后，需考虑c曲线，最低还原温度提高为685°C。

2.固体碳还原时, 何谓还原终点, 如何控制?
还原终点即为FeO全转化为Fe，CO含量上升，Fe开始渗碳的时间点。

可以通过温度、反应时间、以及对于气氛CO%的监测进行调控。

3.固体碳还原生产铁粉时, 还原退火的目的和方法？
还原退火的目的有三点：（1）退火软化作用：消除加工硬化，提高粉末的加工性能。

（2）脱
碳作用，减少含碳量（3）补充还原作用：提高Fe粉的含量。

方法为：进行焖火或在管式炉
中利用H2还原。

4.为什么不能采用H2还原氧化铝制备Al粉？
Al的氧化活性强于H，故H2无法从氧化铝中还原AI。

5.H2还原W粉时如何对W粉的粒度进行调控？
可通过分段还原和改变还原温度实现，一段还原使用较高的温度，使得W粉长大获取粗
晶粒。

二段还原先在较低温度下处理，在再稍高温度下进行，此时晶粒几乎不长大，获得细、
中晶粒。

6.水溶液电解法制备金属粉末的成粉条件是什么? 影响电解铜粉粒度的主要因素有哪些?
形成粉末与电流密度I和金属离子浓度c密切相关，当I≥Kc时，即可获得松散粉末。

影响
因素：（1）金属离子浓度：浓度越低粉末越细（2）酸度（3）电流密度：在成粉范围内，电
流密度越高，粉末越细（4）电解液温度：温度越高，粉末越粗。

1.何种形状粉末的松装密度大？粉末的粒度分布如何影响松装密度？
球形粉的松装密度最大，树枝状的粉末松装密度最小；粉末形状越复杂，孔隙度越高，松装
密度越低。

提高细粉比例时，松装密度会下降。

在粗粉中适当添加细粉则会增大松装密度。

2.粉末压制前需要有什么预处理？各有什么作用？
（1）还原退火：还原脱碳氧气，消除粉末的加工硬化，提高粉末纯度（2）混合和合批：
将同种或不同种粉末进行混合，获得均匀性能的粉末。

（3）筛分：对不同粒度的粉末进行分
级，获取需要粒度分布的粉末（4）造粒：将小颗粒团聚为大颗粒，改善粉末的流动性。

减
小颗粒与磨具之间的摩擦，延长磨具寿命；利于粉末的运输，不易产生粉尘污染：提高制品
的尺寸和重量精度。

（5）
的摩擦力；改善粉末流动性,
于脱模，减小磨损；改善压坯密度分布。

3.粉末压制过程中会产生那些现象？
（1）粉末的孔隙度下降，压胚的相对密度对于粉末体明显上升（2
模模壁施加作用力，其反作用力—侧压力产生。

（3
（4）粉末各部分受力不同，其压制出的胚体密度存在差异（5）
性后效。

4.利用上模冲单向压制时的压胚密度的箭头分布图是什么样？
沿箭头方向密度降
5.压坯密度分布不均匀的产生的直接影响原因和间接影响原因分别有哪些？
（1）直接原因：外摩擦力、内摩擦力、侧压力所造成的损失（2）间接原因：压模结构与设计、压制方式、压坯形状与尺寸、润滑。

1.若想使得粉末密度分布尽量均匀可以采取什么措施？
（1）对粉末进行预处理，还原退火改善粉末的加工性能（2）加入润滑剂与成型剂（3）改善加压方式：如双向压制（4）改善模具设计以及压胚的高径比和形状（5）提高模具表面光洁度。

等等
2.影响粉末压制的因素有那些？
（1）物理性能：硬度和摩擦性能：硬度高的粉末难以压制容易产生缺陷，摩擦性能高费粉末易于磨损模具。

（2）化学性能：纯度，纯度越高越利于粉末的压制。

（3）粉末粒度和粒度分布：越细的粉末流动性越差，容易形成搭桥，压缩性较差、成型性较好、松装密度低。

粒度分布则为大小粉末适量含有则最好。

（4）粉末形状：复杂形状的粉末流动性差，不易填充，但成形性好。

（5）粉末松装密度（6）润滑剂与成型剂（7）加压方式和保压时间
3.润滑剂与成形剂的不足之处有？
（1）降低粉末流动性（2）占有一定空间，阻碍获取致密压胚（3）可能发生的反应（4）抑制颗粒接触，降低压胚强度（5）烧结挥发：对烧结炉寿命影响。

4.润滑剂与成形剂的主要选取条件为？
（1）成本和来源合理（2）不与粉末反应（3）软化点高，不轻易熔化（4）对粉末流动性影响小（5）易于排除，环境污染小。

5.等静压成型相较于模压成型的特点有哪些？
（1）压制压力低（2）模具成本低（3）压胚密度高（4）可制作复杂零件（5）成形粉末覆盖面积广（6）压胚强度高便于运输（7）粉体与模具摩擦力小，可以不加润滑剂。

6.热等静压法HIP有何特点？
（1）烧结与加压同时进行，胚体相对密度可达99.999（2）成本较高，不适合大型构件（3）所需压制压力与烧结温度都有所降低
7.如果改善轧制效果？
（1）粉末松装密度较高（2）粉末流动性较好（3）粉末的硬度较低（4）咬入角和轧辊直接较大（5）垂直喂料
8.烧结的基本分类有？
（1）加压与否固相、液相烧结和热压、热等静压（2）固相烧结单元系固相烧结和多元系固相烧结（3）液相烧结瞬时液相烧结和长存液相烧结（4）多元系烧结无限互溶多元系固相烧结和有限互溶多元系固相烧结和互不相溶多元系固相烧结
9.烧结的三个界线不明确的阶段为？分别有什么特点？
（1）烧结初期：粘结面的形成：烧结体不发生收缩，密度也增进极少，但强度和导电性增大（2）烧结中期：烧结颈长大阶段：烧结颈扩大，烧结体收缩，孔隙减少。

烧结体强度与密度提高。

（3）烧结末期：闭孔隙球化和缩小：孔隙形状趋于球化，且不断缩小，残留一些孔隙难以消除，密度达到最高值。

10.烧结机构有哪些？其现象为？
表面扩散：颗粒表面层原子向颈部扩散。

蒸发-凝聚：颗粒表面层原子向空间蒸发，借蒸汽压差通过气相向颈部空间扩散，沉积在颈部。

体积扩散：借助于空位运动，原子等向颈部迁
移。

粘性流动：非晶材料，在剪切应力作用下，产生粘性流动，物质向颈部迁移。

塑性流动：烧结温度接近物质熔点，在表面张力的作用下，发生塑性变形，导致物质向颈部迁移。

晶界扩散：晶界为快速扩散通道，原子沿晶界向颈部迁移。

11.烧结体的孔隙如何变化？
形状由连通网络变为闭孔最后球化；平均尺寸变小，数量也随之减少，少数孔隙增大；靠近表面和晶界的孔隙容易消失，远离的孔隙容易变为小孔隙留存。

12.影响无限互溶系混合粉压胚合金化的因素有：
（1）烧结温度：互扩散系数随着温度升高而增大（2）烧结时间：时间越长，扩散越充分（3）粉末粒度：合金化速度随着粒度减小而增加（4）压胚密度：增大压制压力显微增大合金化（5）粉末原料：预合金化提高合金速度（6）杂质：杂质阻碍合金化进行。

13.液相烧结的条件有哪些？
（1）润湿性条件：液相需要润湿固相颗粒，接触角=0°理想烧结情况 0＜接触角＜90°（2）接触角＞90°反烧结，烧结无法进行。

（2）固相在液相中有一定的溶解度（3）液相数量的增加，但不超过35%。

14.液相烧结过程有哪些？
（1）液相流动与颗粒重排：使压制状态的固相颗粒的相对位置发生变化,达到最佳的填充状态，烧结坯发生充分致密化（2）固相溶解再析出：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；固相原子等在液相中扩散和宏观流动，在化学位低的部位析出。

（3）固相烧结：最后依靠扩散缓慢致密化
15.烧结气氛的作用是什么？主要体现在哪三个方面？
烧结气氛的作用为控制压胚与环境之间的化学反应和清除润滑剂的分解产物。

（1）防止或减少周围环境对烧结产品的有害反应（2）排除有害杂质，如吸附气体、表面氧化物等。

维持或改变烧结材料中的有用成分。