【正文】 界遷移 ，因此在 高溫下材料硬度高 4 為什么在模壓坯件中出現(xiàn)密度分布？產(chǎn)生密度分布有什么主要危害？ 答： 原因： 剛模壓制時，由于粉末顆粒與模具（陰模內(nèi)壁、模沖、芯棒）之間的因相對運動而出現(xiàn)的摩擦力的作用，消耗有效外壓，造成在壓坯高度方向壓力降和在壓制面上的壓力再分布，因此造成壓坯的各處密度不 均勻。 15 故 納米粉末燒結(jié)活性很高 4 分析氧化 鋁彌散強化銅復(fù)合材料在高溫（如 850176。 所以，獲得納米晶材料十分困難 4 從燒結(jié)驅(qū)動力的角度，分析納米粉末燒結(jié)活性極好的原因。 1)從燒結(jié)熱力學(xué)角度，納米粉體具有極大的表面能，既為燒結(jié)過程中的全致密化提供驅(qū)動力，也為晶粒長大提供驅(qū)動力； 2)從燒結(jié)動力學(xué)角度， 燒結(jié)動力學(xué)方程 (X/a)m=F(T).t/amn，由于 納米 粉末顆粒的 a值很小 ， 達(dá)到相同的 x/a值所需時間很短，燒結(jié)溫度降低。 4 簡述在目前材料技術(shù)中獲得納米晶材料十分困難的原因。 3） 利用霧化過程中鐵中的碳與氧的反應(yīng)使顆粒表面形成凹凸而粗粗糙化（ Fe(C)(l)+O2=Fe(l)+CO2），同時 破碎及 CO2微氣泡在逸至鐵液滴表面時造成表面凹凸，并且高溫還原時使顆粒間產(chǎn)生輕度燒結(jié)，即細(xì)小顆粒粘結(jié)在大顆粒上。而過高的碳則會導(dǎo)致鐵液的表面張力增加，難以得到細(xì)粉。 4 簡述 RZ工藝 （制霧化鐵粉的工藝） 設(shè)計的依據(jù)。 答： 剛模壓制時，由于粉末顆粒與模具（陰模內(nèi)壁、模沖、芯棒）之間的因相對運動而出現(xiàn)的摩擦力的作用， 消耗有效外壓，造成在壓坯高度方向壓力降和在壓制面上的壓力再分布，因此造成壓坯的各處密度不均勻。 蒸發(fā) 凝聚 也對孔隙的 球化 也起作用。 2） 蒸發(fā) 凝聚：表面層原子向空間蒸發(fā)，借蒸汽壓差通過氣相向頸部空間擴散，沉積在頸部。 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)計出不同動作的組合模沖，并且應(yīng)使它們的壓縮比相等。 在壓制橫截面不同的多臺階的壓坯時，必須保證整個壓坯內(nèi)的密度相同，否則在脫模過程中，密度不同 的連接處就會由于應(yīng)力的重新分布而產(chǎn)生斷裂或分層。 先采用溶劑脫脂在注射坯體中形成開孔隙網(wǎng)絡(luò)，為后續(xù)熱脫脂的分解產(chǎn)物的排出提供物質(zhì)傳輸通道，↓分解產(chǎn)物可能形成的內(nèi)壓和造成脫脂缺陷的機會，↑脫脂速度。如球形不銹鋼粉 e、粉末經(jīng)過適當(dāng)球磨和氧化之后，松裝密度提高 f、粉末潮濕，松裝密度提高 g．顆粒密度：顆粒密度大，自動填充能力強，松裝密度大 3 在金屬粉末注射成形過程中，為什么必須采用細(xì)粉末作原料？ （或用細(xì)粉末作原料具有哪些技術(shù)上的優(yōu)越性？） 通常采用哪兩種基本的脫脂方法？ 答： 1） 顆粒細(xì)小，比表面積大，表面能越高 ，能提高粉末燒結(jié)驅(qū)動力； 2） 顆粒細(xì)化，顆粒間的聯(lián)結(jié)力提高，提高脫脂后坯體的強度； 3） 細(xì)顆粒阻力大，融體與粘結(jié)劑在流動中不易分離，便于 混練與注射。 a、粒度：粒度小，流動性差，松裝密度小 b、顆粒形狀：形狀復(fù)雜 松裝密度小 粉末形狀影響松裝密度，從大到小排列： 球形粉＞類球形＞不規(guī)則形＞樹枝形 c、表面粗糙，摩擦阻力大，松裝密度小 d、粒度分布：細(xì)分比率增加，松裝密度減小 。 液相只有具備完全或部分潤濕的條件，才能滲入顆粒的微孔和裂隙甚至晶粒間界， 促進(jìn)致密化 13 2） 有限 的溶解可改善潤濕性，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，通過擴散和液相流動在顆粒凹陷處析出，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，為顆粒重排列提供足夠的空間和致密化創(chuàng)造條件。 過熱度大，溫度增加，表面張 力作用時間長，冷卻時得球形粉 3 選擇成形方法時需要考慮的基本問題有哪些？ 答： 1） 幾何尺寸、形狀復(fù)雜程度 2） 性能要求（ 力學(xué)、物理性能及幾何精度、 材質(zhì)體系） 3） 制造成本（ 結(jié)合 批量 、效率 ）。 表面張力 大，得球形粉；粘度小得球形粉，表面張力克服粘度作用使粉末球化。 答： 松裝密度 受 粉末顆粒的形狀、顆粒的密度及表面狀態(tài)（粗糙程度，決定了顆粒之間的摩擦力）、粉末的粒度及其組成及粉末的干濕程度 等的影響 。請分析其原因。 2）改善粉末流動性，提高模具的光潔度和硬度。剛生產(chǎn)的還原鐵粉有加工硬化，且氧碳含量相對較高，影響粉末壓縮性。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。 還原鐵粉顆粒的顯微硬度可采用適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に噥硐庸び不?、降低其中氧、碳含量，達(dá)到降低顆粒顯微硬度的目的。 12 哪些因素影響粉末顯微硬度？對于還原鐵粉如何降低其顯微硬度？ 答： 粉末顆粒的顯微硬度主要取決于構(gòu)成固體物質(zhì)的原子間的結(jié)合力、加工硬化程度和純度 。因為孔隙隨著燒結(jié)過程的進(jìn)行可減弱或消失。這些夾雜物包括硅酸鹽和金屬的氧化物。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。質(zhì)檢人員發(fā)現(xiàn)粉末冶金件中的鐵晶粒與原 45鋼機加工件之間有無差異？為什么？ 答： 粉末冶金件 中的鐵晶粒比原 45鋼機加工件的晶粒細(xì)小。 答： 1）后者的壓坯強度較前者大。 2 比較下列粉末或粉末混合物中的壓坯強度的高低，并分析其原因。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。 答： 采用整體下模沖結(jié)構(gòu)導(dǎo)致兩臺階圓柱 壓坯的密度分布 不均勻。 2 簡述溫壓技術(shù)能較大幅度提高鐵基粉末冶 金零件密度的機理？ 11 答： 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 。 羥基鐵粉為 球形顆粒 ，還原鐵粉為 多孔海綿狀 ，水霧化鐵粉為 不規(guī)則形狀 ，氣霧化鐵粉為 近球形 顆粒 。球形度的倒數(shù)稱粗糙度 。它不僅表征了顆粒的對稱性，而且與顆粒的表面粗糙程度有關(guān)。與此同時， 隨著燒結(jié)過程的進(jìn)行，燒結(jié)頸擴大， ∣ρ∣的數(shù)值增大，燒結(jié)驅(qū)動力逐步減小。 2 在粉末剛性模壓制過程中，通常存在哪兩種摩擦力？哪種摩擦力會造成壓坯密度分布？而在 CIP中的情況又如何？ 答： 性模壓制過程中，通常存在外摩擦力和內(nèi)摩擦力，其中外摩擦力會造成壓坯密度分布不均勻， CIP中不存在外摩擦力。 （ b）流動性差的粉末、細(xì)粉或輕粉（填充性能不好，自動成形不好，影響壓件密度的均勻性）。 答： θγγρθ θ≈θsin θsinθsinργγγγρρxFFxABADDCABFBCADFxx?????????? 垂直于面 ABCD的合力為 ,應(yīng)力： ? ?? ?? ?25)15(122si n2si n22222??????????ργσ ργργρθργθρθσργθθρθρ???????????????????? ???????? ??xxxxxFxFxFFxFF1 ?是張力，效果為使燒結(jié)頸擴大 致密材料或高密度低孔隙材料的應(yīng)力集中因子、斷裂強度與裂紋尺寸之間是何種關(guān) 系？ 答： 1） 應(yīng)力集中因子與裂紋尺寸之間的關(guān)系： 10 ? max=?表觀 (1+2a/b) a：裂紋長半軸 b：裂紋短半軸 應(yīng)力集中因子： I=（ 1+2a/b） =? max/?表觀 2) 斷裂強度與裂紋尺寸之間的關(guān)系： ? f=（ 2γ E/π a） 1/2 γ：比表面能 E：彈性模量 a：裂紋尺寸 2 在哪些情況下需要向粉末中添加成形劑？為什么？ 答： （ 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，提高生坯強度，便于成形。如果張應(yīng)力大于氣體壓力 Pv，孔隙繼續(xù)收縮。當(dāng)孔隙與顆粒表面連通即開孔時， Pv可取 1atm，只有當(dāng)燒結(jié)頸ρ長大，表面張力減小到與 Pv平衡時，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 。 1 分析燒結(jié)時形成連通孔隙和閉孔隙的條件。 2） 霧化過程粉末粒度可以控制，冷卻過程結(jié)晶時枝晶 生長尺寸非常有限，因此粉末結(jié)構(gòu)比較均勻，同時調(diào)節(jié)霧化參數(shù)，可以控制顆粒大小、形狀、冷卻速率，金屬粉末的顯微結(jié)構(gòu)也可以控制； 3） 霧化過程影響粉末球形度的主要因素有過冷度、冷卻時間、金屬溶液表面張力。 a 吸熱反應(yīng) b 放熱反應(yīng) 1 Fsss和 BET方法都能測量粉末比表面積，為什么 Fsss只能測得二次顆粒直徑，而 BET能測一次顆粒直徑？ 答： BET方法是根據(jù)氣體分子表面吸附總量，即氣體吸附前后壓力變化，來計算和測量 粉末總表面積，然后根據(jù)表面積與顆粒（等效球形）換算后得到； Fsss測試原理是粉末體中空隙構(gòu)成毛細(xì)管對氣體分子阻力（壓力降）來測得，毛細(xì)管孔壁可視為粉末外表面積，體中空隙構(gòu)成毛細(xì)管為氣體分子有效流經(jīng)管道，一次顆粒間的間隙通常為開孔孔道，一端可能封閉，氣體不能流通，因此該部分難以測試和計算在內(nèi)。對于吸熱反應(yīng)，提高溫度有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，反應(yīng)平衡曲線下行；對于放熱反應(yīng)，提高溫度不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，反應(yīng)平衡曲線上行。 1化學(xué)反應(yīng)活化能的意義是什么，并用圖形表達(dá)？對于一級化學(xué)反應(yīng)，如何計算活化能？ 答： 化學(xué)反應(yīng)活化能指由反應(yīng)物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)成為生成物時，反應(yīng)過程應(yīng)經(jīng)由中間絡(luò)合物形成，再成為生成物。改變溫度，都會破壞平衡條件，結(jié)果是或氧化，或還原。 固體碳?xì)饣磻?yīng)在表示固體碳氧化形成 CO和 CO2的氣相組成隨溫度變化的情況，氧化鐵還原 氧化平衡反應(yīng)指各種溫度下反應(yīng)平衡條件、對氣氛組成的要求。 8 1固體碳還原鐵粉時，氣體平衡條件如圖所示，分析圖中各區(qū)域的含義，個線段含義和 6點的含義。 解： b 曲線： Fe3O4 被還原成 FeO 的反應(yīng)平衡曲線； c 曲線： FeO 被還原成 Fe 的反應(yīng)平衡曲線； d 曲線： Fe3O4 被還原成 Fe 的反應(yīng)平衡曲線。氫氣濕度大，導(dǎo)致 WO3 和 WO2 細(xì)顆粒進(jìn)入氣相，也是導(dǎo)致鎢粉顆粒長大的重要因素。因為在這種條件下水分子的氧離解壓小于 WO3 ， WO2 離解壓，水分子相對穩(wěn)定， WO3 ， WO2 被還原，同時由于溫度的作用，疏松粉末中還原產(chǎn)物容易經(jīng)擴散排走，還原動力學(xué)條件滿足，導(dǎo)致氧化鎢被氫氣還原； 由于 WO3 ，和 WO2 在含有水分子的氫氣中具有較大的揮發(fā)壓，而且還原溫度越高，揮發(fā)壓越大，進(jìn)入氣相中的氧化鎢被還 原后，沉降在以還原的鎢粉顆粒上導(dǎo)致鎢粉顆粒長大。 72 等氧化物形式。 解： 鎢粉由氫氣還原氧化鎢粉的過程制得，還原過程中氧化物自高價向低價轉(zhuǎn)變，最后還原成鎢粉， WO3— WO2 — W ；其中還有 WO2 。 解： 單軸壓制和等靜壓制的差別在于粉體的受力狀態(tài)不同，一般單軸壓 制在剛模中完成，等靜壓制則在軟模中進(jìn)行；在單軸壓制時，由于只是在單軸方向施加外力，模壁側(cè)壓力小于壓制方向受力，因此應(yīng)力狀態(tài)各向異性， ? 1 》 ? 2= ? 3 導(dǎo)致壓坯中各處密度分布不均勻；等靜壓制時由于應(yīng)力均勻來自各個方向，且通過水靜壓力進(jìn)行，各方向壓力大小相等，粉體中各處應(yīng)力分布均勻， ? 1= ? 2= ? 3 因此壓坯中各處的密度基本一致。這樣一種由測量一定質(zhì)量粉末總表面積，然后計算粉末平均粒度的方法，就是通過測試粉末比表面積，計算粉末粒度的基本原理。 7 、氣體霧化制粉過程中，有哪些因素控制粉末粒度？ 解 : 二流之間的夾角，夾角越大，霧化介質(zhì)對金屬流柱的沖擊作用越強，得到的粉末越細(xì)； 采用液體霧化介質(zhì)時，由于質(zhì)量大于氣體霧化介質(zhì)，攜帶的能量大，得到的粉末越細(xì)； 金屬流柱直徑小，獲得粉末粒度??； 金屬溫度越高，金屬熔體黏度小，易于破碎，所得粉末細(xì)??； 介質(zhì)壓力大，沖擊作用強， 粉末越細(xì) 8 、用比表面吸附方法測試粉末粒度的基本原理是什么？ 7 解 : 粉末由于總表面積大，表面原子力場不平衡，對氣體具有吸附作用，在液氮溫區(qū)，物質(zhì)對氣體的吸附主要為物理性質(zhì)的吸附（無化學(xué)反應(yīng)），經(jīng)數(shù)學(xué)處理，若知道吸附的總的氣體體積，換算成氣體的分子數(shù)，在除以一個氣體分子的體積，即獲得粉末的表面積 ，通常采用一克粉末進(jìn)行測量，因此我們將一克質(zhì)量粉末所具有的表面積定義為比表面積，