粉末冶金材料学
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1.粉末冶金技术的特点(优越性)
能制造熔铸法无法获得的材料和制品
1、难熔金属及其碳化物、硼化物和硅化物;
2、孔隙可控的多孔材料
3、假合金
4、复合材料;5微、细晶(准
晶)和过饱和固溶的块体金属和制品;
能制造性能优于同成分熔铸金属的粉末冶金材料
1、制造细晶粒、均匀组织和加工性能好的稀有金属坯锭;
2、制造成分偏析小、细晶、过饱和固熔的高性能合
金;
具有高的经济效益
1、少无切削;
2、工序短,效率高;
3、设备通用性好,适合于大批量生产;
2.粉末冶金材料的分类
1、机械材料和零件;
2、多孔材料及制品;
3、硬质工具材料
4、电接触材料;
5、粉末磁性材料;
6、耐热材料;
7、原子能工程材料;
3.粉末冶金材料的孔隙产生过程及其存在形态
产生过程:颗粒间隙(松装粉末聚集体或粉末成形素坯)烧结形成孔隙。存在形态:开孔:与外表面连通的孔隙,半开孔:孔隙只有一端与外表面连通的孔隙,闭孔:与外表面不连通的孔隙,连通孔:互相连通的孔隙
4.孔隙对材料性能影响的基本理论;
减小承载面积;应力集中剂(减小孔隙尺寸、孔隙球化、孔隙内表面圆滑处理能有效降低应力集中,从而提高强度和韧性)应力松弛剂:裂纹遇到孔隙后被磨钝,提高断裂水平
5.哪些力学性能对孔隙形状敏感:强度、弹性模量、延伸率、断裂韧性、冲击韧性、硬度
6.提高粉末冶金材料密度的方法:复压复烧,溶浸、粉末冶金热锻
7.固溶强化机理:晶体中有合金元素,固溶原子与晶体中缺陷的交互作用,溶质元素使基体(溶剂)金属的塑性变形抗力、强度、硬度增大,延性和韧性降低
8.影响固溶度(合金溶解度)的因素:晶格因素,相对尺寸因素,化学亲和力,电子浓度因素
9.什么是金属材料热处理?将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却,以改变金属或合金的内部组织结构,使材料满足使用性能要求。
10.加热奥氏体化时影响粒度的因素:加热温度和保温时间,加热速度,合金元素,原始组织
11.刚冷却时等温转变的基本类型及对应组织结构的名称
共析钢等温转变:珠光体,贝氏体,马氏体;亚共析钢等温转变:奥氏体,铁素体,珠光体;过共析钢等温转变:奥氏体,渗碳体,珠光体
12.烧结钢热处理的工艺特点及注意事项
工艺特点:奥氏体化温度高:致密钢为AC+30- 50C,烧结钢为AC+104200C,密度的要求:烧结钢密度过低(V
6. 0g/cm3 )淬火无任何效果,淬透性比致密钢差
注意事项:(1)孔隙率〉10%易腐蚀,不能在盐浴中加热(2)表面热处理前应进行封孔处理:滚压、精整、或氮化、
硫化处理(3)加热时应气氛保护或添加保护性填料(4)淬火介质不能用水。
13.烧结钢淬透性的影响因素:孔隙度,合金元素,氧、碳含量
14.身高结钢合金化的特点:1、孔隙的影响:密度低于6. 5g/cm3,合金的强化作用很弱;2、某些强化效果好合
金元素,如Cr. Mn易氧化,常以中间合金粉或预合金粉引入;3、铜和磷常用,4、烧结钢中常用的合金元素除碳
外,主要有Cu Ni、Mo Ct、P等
15.C含量对烧结Fe-C系结构与性能的影响
珠光体随C含量而增大而增大,渗碳体随C含量而增大而增大强度有极大值,塑性(延伸率、断面收缩率)单调下降;由于碳分布不均匀,一般烧结钢显微组织为:珠光体+铁素体+少量渗碳体+孔隙+夹杂
16.常见烧结碳钢显微组织:铁素体,珠光体,渗碳体
17.影响烧结碳钢化合碳含量的因素:1、石墨加入量,2、烧结气氛3、烧结温度4、烧结时间5、氧含量
18.烧结钢牌号的标准及识别:
1、烧结铁:FTG10-10、FTG1— 15、FTG10-20;
2、烧结低碳钢 FTG3—10、FTG30-15、FTG30-20;
3、烧结中碳钢:FTG60- 15> FTG60-20. FTG60- 25;烧结高碳钢:FTG90- 20、FTG90- 25、FTG90—30
19.20. Fe-Cu系烧结时Cu、C含量对铜钢尺寸的影响
1、与Fe-Cu r元系烧结尺寸变化区别较大;
2、碳降低Fe-Cu的熔点、降低Cu在丫- Fe中的溶解度,增加液相含量,促进收缩;
3、C加入可显著改变Fe-Cu-C系烧结尺寸变化
4、有一个尺寸稳定区:C< 1% 1% < Cu < 3% 21. 22. 23. 24.铝、線、镭、钻在烧结钢中的作用及工艺注意事项
Mo的作用:固溶强化、主要是细化晶粒,提高淬透性和防止回火脆性引入Mo应注意的事项:Mo在铁中的扩散系
数远低于C,选用共还原Fe-Mo合金粉或Mo-Fe中间合金粉替代Mo粉線是扩互溶产生固溶强化,在一定添加量
内银可提高强度而不降低韧性。注意事项:線在奥氏体铁中的扩散系数低于碳和铜,选用细線粉并在较高温度下烧结
(1200C);当線含量超过2〜3%寸,線和碳对收缩同时起作用,温度越高收缩也越大;引入少量的铜可控制这种过大的收
缩。Mn的作用:固溶强化;提高钢的淬透性引入Mn应注意:猛与氧亲合力强,在一般烧结气氛下易氧化且难以还原,应以含碳的母合金形式引入Cr的作用
:提高钢的强度,还可以改善钢的抗氧化性和抗腐蚀性。当含量较少时,Cr主要是通过稳定过冷奥氏体改善组织而其强化作用引入Cr应注意:易氧化,采用混合粉烧结时Cr以Fe-Cr中间合金或b相粉形式加入到配料中;烧结时严格控制气氛的露点或真空烧结25.磷钢的烧结机制
烧结钢中加入P可改善和提髙强度和韧性1)固溶强化;2)与Fe在1050C共晶反应,形成液相,促进致密化;3)铁在铁素体中的扩散系数比在奥氏体中的扩散系数大 100倍左右。而P有缩小奥氏体相区的作用,使铁在铁素体相区或铁素体+奥氏体双相区烧结,故P能促进铁的扩散,加速铁的致密化和孔隙球化4)加P可使Fe-P合金收缩明
显,可分别或同时加入Cu和石墨来抑制收缩
26.采用铜,锡元素混合粉为原料制备锡青铜合金,烧结时应注意的事项
1、低密度制品(〈7g/cm3)用混合粉;高密度制品(> 7g/cm3)用合金粉;
2、为改善锡青铜的性能,一般会引入其它合金元素如P、Zn、Ni等
27.锌黄铜烧结为什么优先采用合金粉,合金粉烧结时的注意事项
1、锌在烧结时易挥发,故常用雾化合金粉,但仍存在烧损。注意事项:1)气氛干燥;2)采用含锌的填料密封;3)
提高升温和降温速度4、烧结温度一般控制在固相线以下100C左右,5、通过复压复烧将孔隙率降至3〜6%,冷锻
和热锻都可降至密度提高至 97〜98%
28.什么是線银合金?
将黄铜中的锌用银替代10%^20%就得到線黄铜,Cu-NI-Zn三元合金呈银白色,故又称線银合金。
29.什么是烧结铝,烧结铝的基本工艺过程
铝合金包括两个大类:铸造铝合金和变形铝合金,工艺过程:制粉、混料、压制、烧结和后处理等
30.粉末冶金热锻对粉末冶金原料的要求
1)优先雾化预合金粉,保证成分均匀,有利于合金化和热处理强化。2)合金元素的选择要考虑其与氧的亲和力。
如Cr、Mn V Ti、Al等合金元素不宜,当Cr. Mn含量小于1%进行防氧化处理措施后也可应用;常用的合金元素为Cu. Mo和 Ni 等。3)原料粉的纯度要高,氧含量和非金属夹杂物含量低。
31.铁基粉末冶金结构材料烧结工艺及各工艺环节的气氛控制
铁基粉末冶金零件(主要是烧结钢)通常是采用铁、石墨和合金元素的混合粉经压制和烧结制成。在烧结过程中的完成烧结体与气