粉末冶金复习题

1. 什么是弹性后效 其主要影响因素有哪些

答 当压力去除之后和将压坯脱拱之后 由于内应力作用 压坯产生的膨胀现象称为弹性后效。

弹性后效的大小取决于残留应力的高低

主要影响因素

a.压制压力 压制压力高 弹性内应力高

b.粉末颗粒的弹性模量 弹性模量越高 弹性后效越大

c.粉末粒度组成 越合理 产生的弹性应力越小 粒度小 弹性后效大

d.颗粒形状 形状复杂 弹性应力大 弹性后效大

e.颗粒表面氧化膜

f.粉末混合物的成份

2.比较活化烧结与强化烧结的异同。

答 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。 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它性能得到提高的方法称为活化烧结

强化烧结 是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

3.工业上用于大批量制造铁基粉末冶金零部件的铁粉包括哪两类 它们在制造零部件时各有什么优缺点

答 还原铁粉和雾化铁粉。

还原铁粉 低的成本 为制造大量价质优价廉的中低密度铁基粉末冶金零部件创造条件 颗粒形状复杂 粉末成形性能好 便于制造形状复杂或薄壁类零部件 粉末烧结活性好 但粉末纯度、压缩性较低。

雾化铁粉有分为气体雾化铁粉和水雾化铁粉 气体雾化铁粉为近球形粉末 颗粒表面粗糙 粉末的成形性能较好水雾化铁粉 为不规则粉末 颗粒表面粗糙 氧含量较低、压缩性较好

4.粉末冶金用铜粉可采用哪些方法制备 比较这些铜粉在性能上的差异。

答 水溶液电解法制铜粉 粉末纯度高 粉末形状多为树枝状 成形性很好 压缩性较差。

气体还原法制铜粉 粉末纯度高 多孔海绵状 成形性好

气体雾化法制铜粉 为近球形粉末 颗粒表面粗糙 粉末的成形性能较好

水雾化法制铜粉 为不规则粉末 颗粒表面粗糙 氧含量较低、压缩性较好

5.液相烧结包括哪几种形式

答 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。

稳定液相烧结 烧结过程始终存在液相。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。前期为固相烧结 后期为液相烧结。全致密假合金如W-Cu等。

超固相线液相烧结 液相在粉末颗粒内形成,是一种在微区范围内较普通液相烧结更为均匀的烧结过程。

6.对于刚性模压制 粉末混合物中通常要添加哪两类辅助物质 为什么

答 通常要添加成形剂和润滑剂。

1 对于硬质粉末 由于粉末变形抗力很高 无法通过压制所产生的变形而赋予粉末坯体足够的强度 一般采用添加成形剂的方法以改善粉末成形性能 提高生坯强度 便于成形

2 流动性差的粉末、细粉或轻粉 填充性能不好 自动成形不好 影响压件密度的均匀性。添加成形剂能适当增大粉末粒度 减小颗粒间的摩擦力

3 粉末颗粒与模壁间的摩擦导致压坯密度分布不均匀和影响被压制工件的表面质量降低模具的使用寿命 故要添加润滑剂减小粉末与模壁间和粉末颗粒间的摩擦。

7. 互不溶二元系 A-B 粉末烧结时必须满足什么热力学条件

答 1 互不溶系的烧结服从不等式 γAB<γ A γB 即A-B的比界面能必须小于A、B单独存在的比表面能之和

2在满足上式的前提下 如果γAB>|γ A γB| 在两组元的颗粒间形成烧结颈的同时 它们可互相靠拢至某一临界值 如果γAB<|γ A γB| 则开始时通过表面扩散比表面能低的组元覆盖在另一组元的颗粒表面 然后同单元系烧结一样在类似复合粉末的颗粒间形成烧结颈。不论是上述中的哪种情况 只有γAB越小 烧结的动力就越大。

8. 烧结气氛的两个作用是什么

答 1 保护功能 控制烧结体与环境之间的化学反应 如氧化和脱碳

2 净化功能 及时带走烧结坯体中润滑剂和成形剂的分解产物。

9. 分别分析单轴压制和等静压制的差别及应力特点。

答 单轴压制和等静压制的差别在于粉体的受力状态不同 一般单轴压制在刚模中完成等静压制则在软膜中进行

在单轴压制 由于只是在单轴方向施加外力 模壁侧压力小于压制方向受力 因此应力状态各向异性 σ1》σ2=σ3导致压坯中各处密度分布不均匀

等静压制时由于应力来自各个方向 且通过水等静压力进行 各方向压力大小相等 粉体中各处应力分布均匀 σ1=σ2=σ3 因此压坯中各处的密度基本一致

10.讨论固相烧结后期 孔隙为什么会球化 小孔隙为什么会消失

答 固相烧结后期 形成大量的隔离的闭孔隙。通过表面扩散和蒸发凝聚 孔隙中凸部位的物质迁移到凹部位 促进孔隙表面光滑 从而使孔隙球化

由于体积扩散 空位的内孔隙向颗粒表面扩散以及空位由小孔隙向大孔隙扩散 烧结体发生收缩 小孔隙不断消失

11. 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 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

12.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

答 气体雾化制粉过程可分解为金属液流负压紊流区 原始液滴形成区 有效雾化区和冷却凝固区等四个区域。

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 因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

冷却区凝固区 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。

13. 分析粉末粒度、粒度分布、粉末形貌与松装密度之间的关系。

答 松装密度是粉末在规定条件下自然填充容器时 单位体积内的粉末质量 它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、粉末形状及形貌对松装密度影响显著