西华大学粉末冶金复习题

1、第一章 粉末的制取一 名词解释1.粉末冶金: 粉末冶金是用金属粉末（或者金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结制成金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。2.雾化法:利用高速气流、液流或者通过离心力将金属流（其他物质）击碎并冷却凝固制造粉末的方法。 3.化学气相沉积：气相沉积是通过某种形式的能量输入，使气相物质发生气-固相变或者气相化学反应，生成金属或陶瓷粉末。 二 填空题1.机械粉碎是靠 压碎 、 击碎 和 磨削 等作用，将块状金属或合金机械地粉碎成粉末的。2.机械制粉的本质是将 动能 转变为 表面能，机械制粉适合 脆性 材料。3.球磨制粉的基本原则是提高 磨球的动能，

2、提高 磨球的有效碰撞几率 。4.冷气流粉碎法利用高速高压的气流 带着 较粗的颗粒通过喷嘴轰击于击碎室的 靶子 上，压力立刻从 高压 降到 0.1 MPa，发生 绝热膨胀，产生加速效应 和 冷却效应 ，造成颗粒的破碎。5.机械粉碎法是借机械作用破坏 固体金属原子的结合，雾化法是克服液体金属原子间的结合使之分散成粉末，所以雾化法所消耗的外力比机械粉碎法 小得多。6.金属液流在气流作用下分为 负压紊流区、原始液滴形成区、 有效雾化区和冷却凝固区四个区域。7. 物理蒸发冷凝制粉是一种制备 超微金属 粉末的重要方法，采用不同的 输入方式，使金属 汽化 ，然后再在 冷凝壁 上沉积从而获得金属粉末。8.化学

3、气相沉积制粉包含 化学反应、 均相形核 、 晶粒长大 和 团聚 四个过程。9.羰基物热离解法中的羰基物是 易挥发的液体 或 易升华的固体 ，这些羰基化合物很容易分解生成 金属粉末 和 CO 。利用羰基物热离解法可以对金属进行 提纯 、制备 合金粉末 和 包覆 粉末。10.球磨法的四个基本要素是 磨球 、 球磨筒 、 研磨物料 和 研磨介质 。11.雾化制粉包括 雾化 、 聚并 和 凝固 三个过程，提高雾化制粉效率的两大准则是 能量交换 准则和 快速冷凝 准则。12.二流雾化是利用高速气流 、高速 液流 将 金属流（其他物质流） 击碎 并 冷却凝固 制造粉末的方法。三 简答题1.机械制粉时湿磨的

4、优点有哪些？（1）可以减少金属氧化（2）防止金属颗粒的再聚集和长大（3）可减少物料的成分偏析并有利于成型剂的均匀分布（4）浇入表面活性物质时可促进粉碎作用（5）可减少粉尘飞扬，改善劳动条件2.冷气流粉碎法的基本原理是什么？利用高速高压气流带着较粗大的颗粒通过喷嘴轰击在靶子上，压力立即从高压降到0.1MPa，发生绝热膨胀，使金属靶和击碎室温度降到室温下甚至零下以下，冷却了的颗粒就被粉粹。3.羰基物热离解的基本原理是什么？羰基物热分离法中的羰基物是易挥发的液体或易升华的固体，这些羰基化合物很容易分解生成金属粉末和一氧化碳。第一步：合成羰基化合物Me+nCO=Me(CO)n第二步：羰基物热分解Me(

5、CO)n=Me+nCO4.简述机械法和雾化法的异同点。相同点：都是将动能转化成表面能。不同点：机械粉碎法是借助机械作用破坏固体金属原子的结合，雾化法是克服液体金属原子间的结合使之分散成粉末，所以雾化法所消耗的外力比机械粉碎法小得多。第二章 粉末的性能一.名词解释1. 粉末体：简称粉末，是由大量颗粒及颗粒间的空隙所构成的集合体。 2. 单颗粒：粉末中能够将其分开并可独立存在的最小实体成为单颗粒。3. 比形状因子： 表面形状因子和体积形状因子的比值。4. 真密度：粉末质量与出去开孔和闭孔体积的粉末体积的比值，是材料的理论密度。5. 假密度（有效密度）：粉末质量与包括开孔在内的粉末体积的比值。6.

6、表观密度： 粉末质量与包括开孔和闭孔在内的粉末体积的比值，是粉末的真实密度。7. 相对密度：/理称为粉末的相对密度。8. 粒度分布： 具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量称为粉末的粒度组成，又称粒度分布。9. 比表面积：指单位质量粉末具有的表面积。10.目数： 在一英寸长度筛网上分布的筛孔数。二.填空题1. 固态物质按分散程度不同分为 致密体 ， 粉末体 和 胶体 三类。2. 粉末的聚集形态有 聚合体 、 团粒和 絮凝体 三种，颗粒的结合力依次 小 。3. 325目就是指 一英寸 长度上有 325 个孔。目数越大，网孔越 小 。4. 金属粉末的工艺性能主要包括 松装密度 ， 振实密度 ， 流

7、动性 ， 和 压缩性和成形性 。 三.简答题1.简述粉末体的特点。A粉末颗粒的聚集状态粉末颗粒有单颗粒或者二次颗粒聚集而成。B颗粒的结晶构造粉末颗粒世纪构造的复杂性还表现为晶格的严重不完整性，即存在许多洁净缺陷，如空隙、畸变、夹杂等。所以粉末总量贮存有较高的晶格畸变能，具有较高的活性。C颗粒的表面状态一般粉末颗粒越细，外表面越发达。同时粉末颗粒的缺陷多，内表面也就相当大。一般多孔性颗粒的内表面要比外表面大几个数量级。粉末发达的表面积储存着搞的表面能。2.简述颗粒形状与粉末生产方法的关系。粉末形状粉末加工方法粉末形状粉末加工方法球状气相沉积、液相沉积树枝状水溶液电解近球状气体雾化、置换多孔海绵状

8、金属氧化物还原片状塑形金属机械研磨蝶状金属漩涡研磨多角形机械粉碎不规则状水雾化、机械研磨、化学沉淀3.如何测定粉末体的有效密度？有效密度的测定： 干燥后的粉末装入规定容积V的比重瓶，约占瓶容量的1/31/2，连瓶一起称重。然后加入液体盖过粉末试样，通过真空除气使浸润液体充满比重瓶，再次称重。计算公式：4.粉末颗粒有哪几种聚集形式？他们之间的区别在哪里？粉末的聚集形态有聚合体、团粒、絮凝体三种。区别：主要是结合力不同聚合体颗粒间的结合力比范德华引力大得多，接近库伦的电荷引力；团粒是由单颗粒或二次颗粒靠范德华力结合而成，其结合力强度不大；絮凝体则是在粉末的悬浮液中，由单颗粒或二次颗粒结合成更加松散

9、的聚合颗粒。四计算题1、假定有一边长为10mm的立方体颗粒，试计算它的当量球体积直径和当量球表面直径各是多少？V粉=V球（体积） V球=（/6）D3 D球=（6V/ ）1/3 =d粉103mm3=1/6d3 当量球直径d=12.41mmV粉=V球（体积） S球=d2圆 d圆=（S/）1/2圆=d粉6*102mm2=d2 当量球表面积径d=13.82mm2、为了测量压胚强度，试样制备成长宽高为30x12x6mm的标准试样，断裂时的压力为200N，试样支点间的距离为24mm，试计算该压胚的压胚强度。S=3pl/（2t2l）带入数据得：S=16.7MPa3、用粒度分析法测得的铝粉的粒度组成如下： 组

10、距平均粒径di/um质量百分数fi，%负累积分布（%）0 1.00.5001.0 2.01.51.671.672.0 3.02.534.673.0 4.03.53.6719.344.0 5.04.59.3328.675.0 6.05.519.33386.0 7.06.520587.0 8.07.518758.0 9.08.512879.0 10.09.55.6792.6710.0 11.010.5496.6711.0 12.011.5298.6712.0 13.012.51.33100（1） 补充表格中空白位置的数据；（2） 绘制粒度分布图；（3） 以质量基准表示的平均粒度值是多少？6.5um

11、（4） 求算术平均径。6.7364um5、有一粉末冶金多孔材料，其密度大于水，想通过排水法测其密度，请写出实验步骤并推导出密度测量公式。称粉末冶金件在空气中的质量m1蜡封，用蜡等材料均匀在粉末冶金件表面涂一层称粉末冶金件在水中的质量m2计算粉末冶金件的密度。公式推导：=m1/V ,V 未知粉末冶金件在水中称重时，m1g=m2g+F浮F浮力=水gVM1g=m2g+水gVV=(m1-m2)/水所以粉末冶金件的密度=m1*水/(m1-m2)6. 一个密度为9.3g/cm3，A-B50（A=10 g/cm3,B=20 g/cm3数字表示材料的质量百分数）的粉末压坯，请计算坯件中的孔隙度。粉末体的孔隙度

12、=粉末体积/粉末表观体积=1-/理理=M/(0.5M/10+0.5M/20)=13.3=1-/理=1-9.3/13.3=0.3第三章 成型及特殊成形一.名词解释1. 成形：将粉末密实成具有一定形状、尺寸、孔隙度和强度的胚体的工艺过程。2. 合批： 将相同成分而粒度不同的粉末混合。3. 拱桥效应：粉末在松装堆积时，由于表面不规则，彼此之间有摩擦，颗粒相互搭桥而形成拱桥状。4. 弹性后效： 当压力除去后，将压柸从压模中取出后，由于弹性内应力的松弛作用，粉末压柸会发生弹性膨胀，称为弹性后效。5. 等静压： 借助高压泵的作用将流体介质（气体或液体）压入耐高压钢制密闭容器中高压流体的等静压直接作用在弹性

13、模套内的粉末体上，粉末体受到各个方向大致相等的压力作用，消除了粉末与模套之间的外摩擦，达到同一密度所需压力较模压降低。6. 喷射成形：将喷射沉积和成形技术结合在一起进行加工金属或合成半成品或成品的工艺。二.填空题1. 成形是将粉末 密实 成具有一定 形状 、 尺寸 、 孔隙度 和 强度 的坯体的工艺过程。2. 成形前的原料预处理包退火 、 筛分 、 混合 、 制粒 、 加成形剂润滑剂 。3. 金属粉末退火可以使 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；防止超细粉末 自燃，将其表面钝化。4. 制粒指将 小颗粒 粉末制成大颗粒或

14、 团粒，目的是改善粉末的 成形性。5. 压制时粉末位移的形式包括 颗粒接近 、 颗粒分离 、颗粒相对滑动 、 颗粒相对转动 、 颗粒因粉碎产生移动 。6. 压制时粉末变形的形式包括 弹性变形 、 塑性变形、和 脆性断裂 。7.粉末颗粒之间的联结力大致可分为 机械啮合力 和 表面原子之间的引力 ，一般以 机械啮合力 为主。8. 压力损失 是造成压坯密度沿 高度 方向分布不均匀的根本原因9. 在单向压制中，增加压坯的高度会使压坯各部分的密度差 增加 ，而加大直径则会使密度的分布 更加均匀 。10. 润滑剂是降低粉末颗粒与 模壁 及 模冲 之间摩擦，改善 密度分布 ，减少 压模损失 和有利于 脱模

15、的一种添加物；成形剂是为了改善粉末成形 性能而添加的物质，可以提高 压柸强度 。11. 等静压是借助于 高压泵 的作用将流体介质（ 气体 或 液体 ）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 内的粉末体上；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 外摩擦达到同一密度所需压力较模压 降低 。12.等静压力机按照工作室尺寸、压力及轴向受力状态可分为 拉杆式 、 螺纹式 及 框架式 三种基本类型。13.松散粉末需依次经过粉末自由区 区、喂料区 区、和压扎区 区三个区域才能完成轧制。14. 粉末挤压过程中的超前现象是由于 摩擦力 的影响，挤压筒中中心部位物料的流

16、动速度比筒壁物料的流动速度 快 的现象。三.简答题1.简述成形前的原料预处理及其目的。（1）退火。将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却的一种金属热处理工艺。金属退火的目的：a、氧化物还原，降低含碳量和其他杂质含量，提高粉末纯度。b、消除粉末加工硬化，稳定粉末晶体结构。C、防止超细粉末自燃，将其表面钝化。（2）混合。A、混合：将两种或两种以上不同成分的粉末混合；B、合批：将相同成分不同粒径的粉末混合。（3）筛分。筛分是指把不同粒度的粉末通过网筛或振动进行分级，使粉末能够按照粒度分成粒度范围更小的级别。（4）制粒。制粒指将小颗粒制成大颗粒或者团粒，目的是改善粉末的流动性。（5

17、）加成形剂和润滑剂。改善压制过程降低粉末颗粒与模壁之间的摩擦力，改善压柸密度分布，减少压模磨损和有利于脱模。2.压坯强度时如何形成的。巴尔申观点：粉末压柸中颗粒之间的联结力，（压柸强度）主要源于颗粒间的机械啮合力。琼斯观点：粉末压柸中颗粒之间的联结力，（压柸强度）主要源于颗粒表面上的原子吸引力。3.简述金属粉末压制时压胚密度随压制压力的变化规律。第一阶段：颗粒发生位移，填充孔隙，压力增加，密度快速增加 （滑移阶段）第二阶段：压力持续增加，压柸密度增加不明显 （平衡阶段）第三阶段：压力超过一定值后，压力上升，压柸密度继续增加 （颗粒变形阶段）4. 简述粉末体成形后压胚密度分布的特点，并作出分析；

18、5.简述粉末压坯产生弹性膨胀的原因。粉末体在压制过程中受到压力作用后，粉末颗粒发生弹性塑形变形，从而在压柸内部聚集很大的内应力弹性内应力，其方向与颗粒所受到的外力方向相反，力图阻止颗粒变形。当压制压力消除后，弹性内应力便要松弛，改变颗粒的外观和颗粒间的接触状态，这就是粉末压柸发生了膨胀。6.简述粉末压坯压制后出现分层的原因。沿压柸的棱边向内部发展的为裂纹成为分层产生原因：粉末颗粒之间的破坏力大于颗粒之间的结力。破坏力包括：弹性内应力、剪切应力弹性内应力：颗粒间的斥力作用引起的抵抗弹性变形的力。弹性内应力的方向与压应力相反。剪切应力:大小相等，方向相反，不在一条直线上。使物体两部分产生相对位移。

19、分层主要是压制压力过高引起的。7.简述等静压的工作原理。四计算题1、为了测量压胚强度，试样制备成长宽高为30x12x6mm的标准试样，断裂时的压力为200N，试样支点间的距离为24mm，试计算该压胚的压胚强度。150MPa2、为了轴承套的压溃强度，试样制备成外径、厚度、长度分别为为20x5x5mm的标准试样，断裂时的压力为200N，试计算该压胚的压溃强度。 24Mpa第四章 烧结一.名词解释1. 烧结： 指粉末或粉末压柸在适当的温度、气氛下受热，借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。2. 活化烧结： 是采用某种措施，降低烧结温度，加快烧结过程，提高烧结体的密度和性能的烧结。3. 熔浸： 采用熔点

20、比压柸或烧节柸组分低的金属和合金，在低熔点组分熔点或合金共晶点以上的温度，借熔体的流动性填充其中孔隙空间的烧结方法。4. 液相烧结： 烧结温度低于主要组分的熔点但高于次要组分的熔点和烧结方法。二.填空题1. 烧结的基本过程为 粘接 阶段、 烧结颈长大 阶段和 闭孔隙球化和缩小 阶段。2. 烧结气氛按其功用可分为 氧化气氛、还原气氛、 惰性或中性 气氛、 渗碳气氛和 氮化 气氛五种基本类型。3. 液相烧结的过程可以分为 液相生成和颗粒重排 阶段、 固相溶解和析出 阶段、 骨架形成 三个阶段4. 粉末发生烧结的主要标志是坯体的 强度 增加， 导电性能 提高， 表面积减小，而不是烧结体产生 收缩 。三.简答题1. 简述烧结的基本过程。（1）开始阶段粘结阶段：颗粒的原始接触点或接触面转变成晶粒结合，即通过形核、长大等原子迁移过程形成烧结颈。主要发生吸附气体和水分的挥发，成形剂的分解和排除。（2）中间