【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(guò)程中同時(shí)實(shí)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(jì)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(guò)冷：形成枝晶，枝晶間距與冷卻速度有關(guān)；b)成分過(guò)冷：凝固部分的成分不同于殘留的液相，液相內(nèi)含有過(guò)剩的溶質(zhì)，形成微偏析，典型的微偏析是晶內(nèi)偏析。過(guò)冷層深形成枝晶凝固，過(guò)冷層薄形成胞狀組織 流動(dòng)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(shí)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(dòng)模采用NICr連續(xù)固溶體，其熔點(diǎn)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(diǎn)（大小為幾十個(gè)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(shí)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(shí)很難溶解，對(duì)晶粒長(zhǎng)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(shí)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?？扇√娲u。含鉬鋼的特點(diǎn)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(shí)易出現(xiàn)晶粒長(zhǎng)大，過(guò)熱敏感型高；同時(shí)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(shí)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(guò)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?yàn)樗纬煞€(wěn)定的VC，回火后以細(xì)彌散質(zhì)點(diǎn)析出，硬化作用比鎢更強(qiáng)。鎢靠溶于固溶體中來(lái)提高馬氏體回火穩(wěn)定性的。VC的顯微硬度高，對(duì)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(guò)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(shí)還對(duì)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(shí)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(duì)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(shí)，Ni含量需超過(guò)24%才能獲得低碳的奧氏體組織。Ni與Cr配合使用來(lái)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(guò)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(gè)突出特點(diǎn)就是反應(yīng)中反應(yīng)物間具有界面。按界面的特點(diǎn)，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(guò)程中，根據(jù)霧化介質(zhì)對(duì)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(duì)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(duì)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(pán)霧化相結(jié)合的霧化法。粉體顆粒粒度測(cè)定方法中的比表面粒徑包括以下三種：吸附法、透過(guò)法、潤(rùn)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(duì)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(jiàn)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(gè)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(diǎn)是 硬度高、熔點(diǎn)高、穩(wěn)定性好 ；rc/rM 復(fù)雜點(diǎn)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(shí)要經(jīng)過(guò)孕育處理和球化處理。QT6003是 球墨鑄鐵。1對(duì)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(diǎn)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(kāi)裂傾向。1鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有 固溶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化。其中細(xì)晶強(qiáng)化對(duì)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(kāi)裂傾向。1滾動(dòng)軸承鋼GCr15的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為%左右。滾動(dòng)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(diǎn)向左下方移動(dòng)，例Mn、Ni 等元素（寫(xiě)出2個(gè)）；凡封閉γ區(qū)的元素使S、E點(diǎn)向左上方移動(dòng)，例 Cr、Mo 等元素（寫(xiě)出2個(gè)）。S點(diǎn)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(xiě)出2個(gè)），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(shí)效硬化兩過(guò)程，和鋼的熱處理最大的區(qū)別是沒(méi)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(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕磨損。2影響熔鹽電解過(guò)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(lái)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(zhǎng)對(duì)顆粒投影像的實(shí)際周長(zhǎng)之比。電能效率：在電解過(guò)程中，一定質(zhì)量的物質(zhì)，在理論上所需的電能量與實(shí)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(duì)顆粒的實(shí)際表面積之比。淬硬性：指在理想的淬火條件下，以超過(guò)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(gè)一次顆粒在沒(méi)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(shí)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(shí)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(shí)，鐵固溶體電極電位有一個(gè)突然升高，當(dāng)鉻量提高到25％原子比（2/8）時(shí),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(shí)能獲得馬氏體的能力。1極化：在實(shí)際電解過(guò)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(gè)電極來(lái)說(shuō)，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(shí)，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運(yùn)動(dòng)能夠正好經(jīng)過(guò)頂點(diǎn)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(jí)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(diǎn)。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(gè)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(guò)程機(jī)理是什么？影響鎢粉粒度的因素有哪些。氫還原?？偟姆磻?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(cuò)理論。在彌散強(qiáng)化材料中，彌散相是位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)的障礙，位錯(cuò)線需要較大的應(yīng)力才能克服障礙向前移動(dòng)，所以彌散強(qiáng)化材料的強(qiáng)度高。位錯(cuò)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(jiǎn)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(lái)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(cuò)上，能阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)，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(diǎn)：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(duì)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(lái)細(xì)化。答案要點(diǎn)：由于鋁合金不象鋼基體在加熱或冷卻時(shí)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(guò)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(diǎn)：S能形成FeS，其熔點(diǎn)為989℃，鋼件在大于1000℃的熱加工溫度時(shí)FeS會(huì)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(shí)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(jiǎn)要說(shuō)明原因。答案要點(diǎn)：1）↑基體韌度 → Ni↓位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，使應(yīng)力松弛； 2）穩(wěn)定A，→ Ni↓A1，擴(kuò)大γ區(qū)，量大時(shí)，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(dòng)力。試總結(jié)Si元素在合金中的作用，并簡(jiǎn)要說(shuō)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