粉末冶金原理試題(已修改)
2025-08-17 15:29 本頁(yè)面
【正文】 .1分析燒結(jié)時(shí)形成連通孔隙和閉孔隙的條件。 開孔：Ps=Pv γ/ρ Ps僅是表面張應(yīng)力（γ/ρ）中的一部分，因?yàn)闅怏w壓力Pv與表面張應(yīng)力的符號(hào)相反。當(dāng)孔隙與顆粒表面連通即開孔時(shí)，Pv可取1atm，只有當(dāng)燒結(jié)頸ρ長(zhǎng)大，表面張力減小到與Pv平衡時(shí)，燒結(jié)收縮停止 閉孔：Ps=Pv2γ/r孔 r孔：孔隙半徑 2γ/r孔表示作用在孔隙表面使孔隙縮小的張應(yīng)力。當(dāng)孔隙收縮時(shí)，氣體若來不及擴(kuò)散出去，形成閉孔隙。如果張應(yīng)力大于氣體壓力Pv，孔隙繼續(xù)收縮。Pv大到超出表面張力時(shí)，隔離孔隙停止收縮2在哪些情況下需要向粉末中添加成形劑？為什么？ （a）硬質(zhì)粉末，由于粉末變形抗力很高，無法通過壓制所產(chǎn)生的變形而賦予粉末坯體足夠的強(qiáng)度，一般采用添加成形劑的方法以改善粉末成形性能，提高生坯強(qiáng)度，便于成形。橡膠、石蠟、PEG、PVA等。（b）流動(dòng)性差的粉末、細(xì)粉或輕粉（填充性能不好，自動(dòng)成形不好，影響壓件密度的均勻性）。添加成形劑能適當(dāng)增大粉末粒度，減小顆粒間的摩擦力。2在粉末剛性模壓制過程中，通常存在哪兩種摩擦力？哪種摩擦力會(huì)造成壓坯密度分布？而在CIP中的情況又如何？ 性模壓制過程中，通常存在外摩擦力和內(nèi)摩擦力，其中外摩擦力會(huì)造成壓坯密度分布不均勻，CIP中不存在外摩擦力。2為什么作用在燒結(jié)頸表面的拉應(yīng)力隨著燒結(jié)過程的進(jìn)行而降低？ σ=γ/ρ作用在頸部的張應(yīng)力指向頸外，導(dǎo)致燒結(jié)頸長(zhǎng)大，孔隙體積收縮。與此同時(shí)，隨著燒結(jié)過程的進(jìn)行，燒結(jié)頸擴(kuò)大，∣ρ∣的數(shù)值增大，燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力逐步減小。2在制備超細(xì)晶粒YG硬質(zhì)合金中，為什么通過添加鉻和釩的碳化物能夠控制合金中硬質(zhì)相晶粒的長(zhǎng)大？ 鉻和釩的碳化物在液態(tài)鈷相中溶解度大，能降低體系的共晶溫度，并且抑制劑組元偏聚WC/Co界面，抑制WC晶粒的溶解和干擾液態(tài)鈷相中的W,C原子在WC晶粒上的析出，從而阻止WC晶粒在燒結(jié)過程中的粗化。2簡(jiǎn)述溫壓技術(shù)能較大幅度提高鐵基粉末冶金零件密度的機(jī)理？1） 溫壓過程中，加工硬化的速度與程度降低，塑性變形充分進(jìn)行，為顆粒重排提高協(xié)調(diào)性變形；2） 采用新型潤(rùn)滑劑，降低粉末與模壁間、粉末顆粒間的摩擦，提高有效壓制力，便于顆粒相互填充，有利于顆粒重排；總之，溫壓技術(shù)能改善主導(dǎo)致密化機(jī)理的塑性變形和顆粒重排，故而能較大幅度提高鐵基粉末冶金零件密度。2一個(gè)具有下圖中的形狀的粉末坯體，若采用整體下模沖結(jié)構(gòu)會(huì)帶來什么后果？為什么？如何改正模沖結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)？備注：兩臺(tái)階均為圓柱形。答：采用整體下模沖結(jié)構(gòu)導(dǎo)致兩臺(tái)階圓柱壓坯的密度分布不均勻。密度不同的連接處就會(huì)由于應(yīng)力的重新分布而產(chǎn)生斷裂或分層。壓坯密度的不均勻也將使燒結(jié)后的制品因收縮不一急劇變形而出現(xiàn)開裂或歪扭。故為了使具有復(fù)雜形狀的橫截面不同的壓坯密度 均勻，必須設(shè)計(jì)出不同動(dòng)作的組合模沖，并且應(yīng)使它們的壓縮比相等。2（粉末燒結(jié)鋼的晶粒為什么比普通鋼細(xì)??？）有一汽車制造商的質(zhì)檢部配合開發(fā)部擬用鐵基粉末冶金零件取代原機(jī)加工45鋼件，對(duì)粉末冶金零件供應(yīng)商按同材質(zhì)提供的樣件進(jìn)行金相檢驗(yàn)。質(zhì)檢人員發(fā)現(xiàn)粉末冶金件中的鐵晶粒與原45鋼機(jī)加工件之間有無差異？為什么？ 粉末冶金件中的鐵晶粒比原45鋼機(jī)加工件的晶粒細(xì)小。 原因：1） 粉末冶金件在燒結(jié)過程中，孔隙、夾雜物對(duì)晶界遷移的阻礙；a、 孔隙的存在阻止晶界的遷移。粉末顆粒的原始邊界隨著燒結(jié)過程的進(jìn)行一般發(fā)展成晶界。而燒結(jié)坯中的大量孔隙大都與晶界相連接，會(huì)對(duì)晶界遷移施加了阻礙作用b、 粉末中的夾雜物也對(duì)晶粒長(zhǎng)大施加一定的阻礙作用。這些夾雜物包括硅酸鹽和金屬的氧化物。其對(duì)晶界遷移的阻礙作用大于孔隙。因?yàn)榭紫峨S著燒結(jié)過程的進(jìn)行可減弱或消失。而夾雜物一般難以消除（若夾雜物在燒結(jié)過程中穩(wěn)定時(shí)）2） 燒結(jié)溫度低于鑄造溫度； 因而，粉末燒結(jié)材料的晶粒一般較普通鋼細(xì)小。3某公司采用還原鐵粉作主要原料制造材質(zhì)為Fe2Cu1C的一零件，%的硬脂酸鋅做潤(rùn)滑劑，在噸位為100噸的壓機(jī)上成形，在壓制后發(fā)現(xiàn)零件的壓坯密度偏低。在不改變裝備的情況下，該公司的技術(shù)人員最終解決了壓坯密度偏低的問題。請(qǐng)問其可能采取了什么技術(shù)措施？為什么？ 1）壓制前 ，將還原鐵粉進(jìn)行還原退火處理。剛生產(chǎn)的還原鐵粉有加工硬化，且氧碳含量相對(duì)較高，影響粉末壓縮性。故進(jìn)行還原退火，消除粉末加工硬化，減少雜質(zhì)含量，降低氧碳含量，提高粉末總鐵量，有利于提高粉末壓縮性，進(jìn)而提高壓坯密度。 2）改善粉末流動(dòng)性，提高模具的光潔度和硬度。3液相燒結(jié)的三個(gè)基本條件是什么？它們對(duì)液相燒結(jié)致密化的貢獻(xiàn)是如何體現(xiàn)的？ 三個(gè)基本條件：液相必須潤(rùn)濕固相顆粒、固相在液相中具有有限的溶解度、液相數(shù)量1） 液相必須潤(rùn)濕固相顆粒，這是液相燒結(jié)得以進(jìn)行的前提。液相只有具備完全或部分潤(rùn)濕的條件，才能滲入顆粒的微孔和裂隙甚至晶粒間界，促進(jìn)致密化2） 有限的溶解可改善潤(rùn)濕性，增加了固相物質(zhì)遷移通道，加速燒結(jié)；并且顆粒表面突出部位的化學(xué)位較高產(chǎn)生優(yōu)先溶解，通過擴(kuò)散和液相流動(dòng)在顆粒凹陷處析出，改善固相晶粒的形貌和減小顆粒重排的阻力，促進(jìn)致密化3） 在一般情況下，液相數(shù)量的增加有利于液相均勻地包覆固相顆粒，為顆粒
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