【文章內(nèi)容簡介】 得高性能的基本方法是全致密化：熱壓、熱等靜壓、熱擠壓、粉末熱鍛以及各種粉末坯錠的熱加工；在全致密化的過程中同時實現(xiàn)近終成形（近凈成形），節(jié)省貴重金屬用量，減少能耗化學(xué)成分設(shè)計上的靈活性和微觀組織結(jié)構(gòu)的完整性方面優(yōu)于熔鑄合金。a)溫度過冷：形成枝晶，枝晶間距與冷卻速度有關(guān)；b)成分過冷：凝固部分的成分不同于殘留的液相，液相內(nèi)含有過剩的溶質(zhì)，形成微偏析，典型的微偏析是晶內(nèi)偏析。過冷層深形成枝晶凝固，過冷層薄形成胞狀組織 流動模工藝：比HIP經(jīng)濟(jì)的固結(jié)工藝，利用金屬內(nèi)膜在熱壓溫度下軟化，將壓力均勻傳遞到粉末上，達(dá)到近似HIP的效果。(1)可采用普通壓機(jī)，壓力比HIP高6～10倍；(2)熱壓溫度比HIP低（約1000℃左右），致密化時間可縮至1秒以內(nèi)；(3)合金晶粒極為細(xì)小，特別適合RSP粉；(4)流動模采用NICr連續(xù)固溶體，其熔點和軟化溫度可調(diào)，模具可多次使用且能回收利用； 氧化物彌散強(qiáng)化（ODS）高溫合金是一類由熱穩(wěn)定性好的超細(xì)氧化物質(zhì)點（大小為幾十個納米以內(nèi)、間距約100納米）均勻彌散在普通高溫合金基體中起補(bǔ)充強(qiáng)化作用的合金，該合金兼有沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化兩種機(jī)制，合金經(jīng)熱加工后晶粒具有與定向凝固合金相似的織構(gòu)特征。（1）粉末原料制備：a、選擇還原法 b、預(yù)合金粉末部分氧化法 c、機(jī)械合金化法（2）固結(jié)熱機(jī)械加工鎢 鎢是造成高速鋼紅硬性的主要元素，而且是強(qiáng)碳化物形成元素。鎢部分固溶于基體，而且與碳原子的親和力強(qiáng)，能提高回火馬氏體的分解溫度；同時鎢的原子半徑大，能提高鐵的自擴(kuò)散激活能，改善鋼的回火穩(wěn)定性。鎢的碳化物在淬火加熱時很難溶解，對晶粒長大起阻礙作用，能提高淬火加熱溫度以提高奧氏體的合金度；回火時從奧氏體中析出碳化物，彌散分部在馬氏體基體內(nèi)，與碳化釩一起造成鋼的二次硬化效應(yīng)。部分碳化物留在回火α相中，提高鋼的紅硬性和抗回火性。鎢的不利影響是大幅降低鋼的導(dǎo)熱性和增加碳化物的不均勻分布。鉬 鉬與鎢同族，晶體結(jié)構(gòu)與原子半徑相近，化學(xué)性質(zhì)相同，在鋼中的作用也一樣。鉬也是強(qiáng)碳化物形成元素，能提高鋼的硬度和紅硬性，造成二次硬化。可取替代鎢。含鉬鋼的特點是碳化物偏析程度輕，熱塑性好。由于碳化物(Fe，Mo)6C溶于奧氏體溫度比(Fe，W)6C低，淬火加熱時易出現(xiàn)晶粒長大，過熱敏感型高；同時鉬高速鋼的氧化脫碳傾向也大。鉻 鉻的主要作用是提高淬透性，含量都在4%左右，鉻主要生成Cr23C6型碳化物，而且與鎢鉬形成復(fù)式碳化物，防止鎢鉬的碳化物轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的WC和MoC使其以M6C型碳化物存在于鋼中。M6C在淬火加熱時易溶于奧氏體，提高鋼的合金度，增強(qiáng)二次硬化效應(yīng)和鋼的紅硬性。鉻幾乎全部溶于奧氏體，提高其穩(wěn)定性和淬透性。鉻還能提高鋼的抗氧化、脫碳和抗腐蝕性。當(dāng)鉻的含量超過4%，將增加殘余奧氏體的量，使淬火后硬度降低。高鉻鋼的殘余奧氏體回火穩(wěn)定性好，增加回火工序的困難。釩 釩是造成鋼的紅硬性好的主要元素之一，因為它形成穩(wěn)定的VC，回火后以細(xì)彌散質(zhì)點析出，硬化作用比鎢更強(qiáng)。鎢靠溶于固溶體中來提高馬氏體回火穩(wěn)定性的。VC的顯微硬度高，對提高耐磨性作用顯著，但釩能降低鋼的被磨削性能。超硬型高速鋼含有較多的釩，如W12Cr4V4Mo 鈷 鈷不形成碳化物，絕大部分溶于固溶體中。鈷能提高萊氏體熔化溫度，是形成碳化物元素更多地溶入奧氏體，增大合金度，從而顯著提高鋼的硬度和紅硬性。鈷還能促進(jìn)鋼在回火過程中析出彌散度高的碳化物，提高回火硬度。但是，鈷降低鋼的淬透性，而且增加鋼的脆性，脫碳傾向也大。碳 碳不僅與合金元素形成碳化物，同時還對鋼起固溶強(qiáng)化和提高淬透性的作用。高速鋼的碳含量必須嚴(yán)格控制：碳低，不能形成足夠數(shù)量的碳化物，降低淬火加熱時溶于奧氏體的碳與合金元素的含量，導(dǎo)致硬度和紅硬性不足；碳高，增加碳化物的不均勻性，降低鋼的塑性。(1)鉻 鉻對耐腐性起主要作用。一是使鋼在氧化性介質(zhì)中鈍化，形成致密的氧化薄膜，防止氧向深層擴(kuò)散；二是提高Fe的電極電位使其由負(fù)變正，提高抗電化學(xué)腐蝕能力。%r是不銹鋼的最低Cr含量，電極電位隨Cr含量增加按n/8規(guī)律跳躍式增大；%，鋼為單一的鐵素體組織。(2)鎳 鎳是形成穩(wěn)定奧氏體的主要元素。不含Cr時，Ni含量需超過24%才能獲得低碳的奧氏體組織。Ni與Cr配合使用來提高耐蝕性，加入鎳是為了得到單一的奧氏體組織，從而提高其耐腐蝕性和工藝性；控制Ni的含量也可得到奧氏體鐵素體雙相組織，可通過熱處理強(qiáng)化；第三篇：粉末冶金材料學(xué)粉末冶金材料學(xué)一、填空題液相沉淀法在粉末冶金中的應(yīng)用主要有以下四種：金屬置換法、溶液氣體還原法、從熔鹽中沉淀法、輔助金屬浴法。多相反應(yīng)一個突出特點就是反應(yīng)中反應(yīng)物間具有界面。按界面的特點，多相反應(yīng)一般包括五種類型：固氣反應(yīng)、固液反應(yīng)、固固反應(yīng)、液氣反應(yīng)、液液反應(yīng)。霧化法制粉過程中，根據(jù)霧化介質(zhì)對金屬液流作用的方式不同，霧化具有多種形式：平行噴射、垂直噴射、互成角度的噴射。從液態(tài)金屬制取快速冷凝粉末有傳導(dǎo)傳熱和對流傳熱兩種機(jī)制，其中基于傳導(dǎo)傳熱的方法有：熔體噴紡法、熔體沾出法；基于對流傳熱機(jī)制有：超聲氣體霧化法、離心霧化法、氣體霧化與旋轉(zhuǎn)盤霧化相結(jié)合的霧化法。粉體顆粒粒度測定方法中的比表面粒徑包括以下三種：吸附法、透過法、潤濕熱法。鋼的合金化基本原則是多元適量、復(fù)合加入。細(xì)化晶粒對鋼性能的貢獻(xiàn)是既提高強(qiáng)度又提高塑韌性。在鋼中，常見碳化物形成元素有Ti、Nb、V、W、Mo、Cr 按強(qiáng)弱順序排列，列舉5個以上）。鋼中二元碳化物分為兩類：rc/rM ≤ ，有 MC 和 M2C 型，其性能特點是 硬度高、熔點高、穩(wěn)定性好 ；rc/rM 復(fù)雜點陣結(jié)構(gòu)，有 M3C、M7C3和M23C7型。選擇零件材料的一般原則是力學(xué)性能、工藝性能、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大，產(chǎn)生晶界腐蝕的主要原因是在晶界上析出了Cr23C6，為防止或減輕晶界腐蝕，在合金化方面主要措施有加入Ti、Nb 等強(qiáng)碳化物形成元素、降低鋼中的含C量。影響鑄鐵石墨化的主要因素有化學(xué)成分、冷卻速度。球墨鑄鐵在澆注時要經(jīng)過孕育處理和球化處理。QT6003是 球墨鑄鐵。1對耐熱鋼最基本的性能要求是熱強(qiáng)性、抗氧化性。1鐵基固溶體的形成有一定規(guī)律，影響組元在置換固溶體中溶解情況的因素有：點陣結(jié)構(gòu)、電子因素、原子半徑。1提高鋼淬透性的主要作用是獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求、能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開裂傾向。1鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有 固溶強(qiáng)化、位錯強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化。其中細(xì)晶強(qiáng)化對鋼性能的貢獻(xiàn)是既提高強(qiáng)度又改善塑、韌性。1提高鋼淬透性的作用是 獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求、能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開裂傾向。1滾動軸承鋼GCr15的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為%左右。滾動軸承鋼中碳化物不均勻性主要是指碳化物液析、碳化物帶狀、碳化物網(wǎng)狀。1選擇零件材料的一般原則是 滿足力學(xué)性能要求、良好的工藝性能、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。1凡是擴(kuò)大γ區(qū)的元素均使FeC相圖中S、E點向左下方移動，例Mn、Ni 等元素（寫出2個）；凡封閉γ區(qū)的元素使S、E點向左上方移動，例 Cr、Mo 等元素（寫出2個）。S點左移意味著共析碳含量降低。1QT6003是球墨鑄鐵，“600”表示抗拉強(qiáng)度不小于600MPa，“3”表示延伸率不小于3%H68是黃銅，LY12是硬鋁，QSn43是錫青銅。2在非調(diào)質(zhì)鋼中常用微合金化元素有 Ti、V等（寫出2個），這些元素的主要作用是細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化。2鋁合金熱處理包括固溶處理和時效硬化兩過程，和鋼的熱處理最大的區(qū)別是沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。2影響球磨的因素為：球磨筒的轉(zhuǎn)速、裝球量、球料比、球的大小、研磨介質(zhì)、被研磨物料的性質(zhì)。2鋼的電化學(xué)腐蝕的主要形式有：均勻腐蝕、晶間腐蝕、點腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕磨損。2影響熔鹽電解過程和電流效率的主要因素有： 電解質(zhì)成分、電介質(zhì)溫度、電流密度和 極間距離。當(dāng)量球直徑：是指用與顆粒具有相同特征參量的球體直徑來表征單顆粒的尺寸大小。圓形度：與顆粒具有相等投影面積的圓的周長對顆粒投影像的實際周長之比。電能效率：在電解過程中，一定質(zhì)量的物質(zhì)，在理論上所需的電能量與實際消耗的電能量之比。球形度：與顆粒相同體積的相當(dāng)球體的表面積對顆粒的實際表面積之比。淬硬性：指在理想的淬火條件下，以超過臨界冷卻速度所形成的馬氏體組織能夠達(dá)到的最高硬度，也稱可硬性。纖維強(qiáng)化材料：將具有高強(qiáng)度的纖維或晶須加到金屬基體中，使金屬得到強(qiáng)化，這樣的材料稱為纖維強(qiáng)化材料。二次顆粒：由多個一次顆粒在沒有冶金鍵合而結(jié)合成粉末顆粒稱為二次顆粒。二流霧化法：由霧化介質(zhì)流體與金屬液流構(gòu)成的霧化體系稱為二流霧化。蠕變極限： 是試樣在一定溫度下和在規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)產(chǎn)生的蠕變變形量或第二階段的蠕變速率等于某規(guī)定值時的最大應(yīng)力。n/8規(guī)律：是固溶體電極電位隨鉻量的變化規(guī)律。％原子比（即1/8）時，鐵固溶體電極電位有一個突然升高，當(dāng)鉻量提高到25％原子比（2/8）時,電位有一次突然升高，這現(xiàn)象稱為二元合金固溶體電位的n/8規(guī)律。1淬透性：指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性，也就是鋼在淬火時能獲得馬氏體的能力。1極化：在實際電解過程中，分解電壓比理論分解電壓大，而且，電流密度愈高，超越的數(shù)值就愈大，就每一個電極來說，其偏離平衡電位值也愈多，這種偏離平衡電位的現(xiàn)象稱為極化。1臨界轉(zhuǎn)速：機(jī)械研磨時，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運動能夠正好經(jīng)過頂點位置而不發(fā)生拋落1顆粒分布：1硬質(zhì)合金：是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC）微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品，具有高強(qiáng)度和高耐磨性的特點。1松裝密度：粉末自由充滿規(guī)定的容積內(nèi)所具有的粉末重量成為松裝密度。1均相反應(yīng)：在同一個相中進(jìn)行的反應(yīng)，即反應(yīng)物和生成物或者是氣相的，或者是均勻液相的。、還原法制取鎢粉的過程機(jī)理是什么？影響鎢粉粒度的因素有哪些。氫還原。總的反應(yīng)式：WO3+3H2====W+3H2O。鎢具有4種比較穩(wěn)定的氧化物WO3+====++?====?+ +?====WO2+??? WO2+2H2?====W+2H2O? 影響因素：⑴原料：三氧化鎢粒度、含水量、雜質(zhì)⑵氫氣：氫氣的濕度、流量、通氣方向；⑶還原工藝條件：還原溫度、推舟速度、舟中料層厚度；⑷添加劑彌散強(qiáng)化的機(jī)理及其影響因素是什么？它在金屬基復(fù)合材料中有何意義。機(jī)理：彌散強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的代表理論是位錯理論。在彌散強(qiáng)化材料中，彌散相是位錯線運動的障礙，位錯線需要較大的應(yīng)力才能克服障礙向前移動，所以彌散強(qiáng)化材料的強(qiáng)度高。位錯理論有多種模型用以討論屈服強(qiáng)度、硬化和蠕變。影響因素：彌散相和基體的性質(zhì)；彌散相的幾何因素和形態(tài)；彌散相與基體之間的作用；壓力加工；生產(chǎn)方法。意義：再結(jié)晶溫度高，組織穩(wěn)定；屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高；隨溫度提高硬度下降得少；高溫蠕變性能好；疲勞強(qiáng)度高；高的傳導(dǎo)性。簡述提高耐熱鋼熱強(qiáng)性的途徑。提高鋼熱強(qiáng)性的途徑：強(qiáng)化基體（固溶體強(qiáng)化）、強(qiáng)化晶界（晶界強(qiáng)度增加）、彌散強(qiáng)化（碳化物彌散硬化）。?固溶體強(qiáng)化是耐熱鋼高溫強(qiáng)化的重要方法之一，加入合金元素，以增加原子之間的結(jié)合力，可使固溶體強(qiáng)化，外來原子溶入固溶體使晶格畸變，能提高強(qiáng)度；耐熱鋼中加入微量的硼或鋯或稀土元素后，可以凈化晶界，提高晶界的強(qiáng)度；碳化物相沉淀在位錯上，能阻礙位錯的移動，穩(wěn)定的碳化物彌散分布在固溶體內(nèi)，就能顯著地提高鋼的強(qiáng)度和硬度。球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口鑄鐵好。答案要點：灰鐵：G形態(tài)為片狀，易應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋，且G割裂基體嚴(yán)重，使材料有效承載面積大為減小。而球鐵：G形態(tài)為球狀，基體是連續(xù)的，相對而言，割裂基體的作用小，基體可利用率可達(dá)70~90%；且球狀G應(yīng)力集中傾向也大為減小。因此鋼的熱處理強(qiáng)化手段在球鐵中基本都能采用，所以其強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口鑄鐵好。鋁合金的晶粒粗大，不能靠重新加熱熱處理來細(xì)化。答案要點：由于鋁合金不象鋼基體在加熱或冷卻時可以發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此不能像鋼一樣可以通過加熱和冷卻發(fā)生重結(jié)晶而細(xì)化晶粒。在一般鋼中，應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素S、P的含量。答案要點：S能形成FeS，其熔點為989℃，鋼件在大于1000℃的熱加工溫度時FeS會熔化，所以易產(chǎn)生熱脆；P能形成Fe3P，性質(zhì)硬而脆，在冷加工時產(chǎn)生應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋而形成冷脆。試總結(jié)Ni元素在合金鋼中的作用，并簡要說明原因。答案要點：1）↑基體韌度 → Ni↓位錯運動阻力，使應(yīng)力松弛； 2）穩(wěn)定A，→ Ni↓A1，擴(kuò)大γ區(qū)，量大時，室溫為A組織； 3）↑淬透性→↓ΔG，使“C”線右移，CrNi復(fù)合效果更好； 4）↑回火脆性 → Ni促進(jìn)有害元素偏聚； 5）↓Ms，↑Ar → ↓馬氏體相變驅(qū)動力。試總結(jié)Si元素在合金中的作用，并簡要說明原因。1）↑σ，↓可切削性 → 固溶強(qiáng)化效果顯著； 2）↑低溫回火穩(wěn)定性 → 抑制ε