【正文】 以制造； ③ 規(guī)模效益比較小 （ 優(yōu)點：材料利用率高，加工成本較低，節(jié)省勞動率，可以獲得具有特殊性能的材料或產品， 缺點：由于產品中孔隙存在，與傳統(tǒng)加工方法相比，材料性能較差 例子：銅 — 鎢假合金制造，這是用傳統(tǒng)方法不能獲得的材料 ） 2 、分析粉末冶金過程中是哪一個階段提高材料利用率，為什么？試舉例說明。 3 、氣體霧化制粉過程可分解為幾個區(qū)域，每個區(qū) 域的特點是什么？ 答： 氣體霧化制粉過程可分解為 金屬液流 負壓 紊流區(qū)，原始液滴形成區(qū)，有效霧化區(qū)和冷卻 凝固 區(qū)等四個區(qū)域。 4 、分析為什么要采用藍鎢作為還原制備鎢粉的原料？（ 5 分） 6 答： 采用藍鎢作為原料制備鎢粉的主要優(yōu)點是 ① 可以獲得粒度細小的一次顆粒，盡管二次顆粒較采用 WO3 作為原料制備的鎢粉二次顆粒要大。 分析粉末粒度、粒度分布、粉末形貌與松裝密度之間的關系。 ③ 粉末質量（粉末顆粒中孔隙因素）越小、松裝密度越小 ④ 在部分教大直徑的粉末中加入少量較小粒徑的粉末，構成一定粒度分布 , 有利于提高松裝密度 6 、熔體粘度，擴散速率， 形核速率，以及固相長大速率都與過冷度相關，它們各自對霧化粉末顯微結構的作用如何？ 提示： I = Io D 2 exp(Q L /kT)exp{W M /(T Δ T 2 )} 答： 1 ） 形核率是過冷度的函數(shù)，在一定過冷度內（形核控制區(qū)內），過冷度越大第二個指數(shù)項越大，形核速率增加；形核速率 I 與過冷度 Δ T 之間的關系如下，過冷度與形核速率為負指數(shù)關系， I = Io D 2 exp(Q L /kT)exp{W M /(T Δ T 2 )} 過冷度太大（擴散控制區(qū)內），原子排列時間不 夠，形核率降低 2 ）將上式變形 I/D 2 = Io exp(Q L /kT)exp{W M /(T Δ T 2 )} 晶粒直徑與過冷度成正指數(shù)關系，增加過冷度，晶粒尺寸越小 3 ）通常地，過冷度越大，原子擴散速度越小，晶粒尺寸越小 4 ）通常地，溫度越高，熔體黏度越小，過冷度大，溶體黏度變化梯度大，表面張力作用時間短，顆粒多呈不規(guī)則形狀。為了盡量獲得準確的測量數(shù)據(jù)，被吸附的氣體通常是惰性氣體。 分別分析單軸壓制和等靜壓制的差別及應力特點，并比較熱壓與熱等靜壓的差別。 10 、分析還原制備鎢粉的原理和鎢粉顆粒長大的因素。 90— WO2 。由于當溫度高于 550 度時，氫氣即可還原 WO3 ，由于當溫度高于 700 度時，氫氣即可還原 WO2 。粉末在高溫區(qū)停留的時間長也會因原子遷移致使鎢粉顆粒長大。 1碳直接還原氧化鐵制備鐵粉時熱力學條件如圖所示，說明圖中各條曲線的含義，表明各相穩(wěn)定存在區(qū)域并討論氧化亞鐵還原成鐵粉的條件。 與 b 、 c 相交的曲線為碳氧化反應的平衡曲線 在 do， oc線以上 Fe穩(wěn)定存在； do， ob線以下部分 Fe3O4穩(wěn)定存在，在 ob 、 oc線之間 FeO穩(wěn)定存在；只有當溫度高于碳的氧化反應平衡曲線與 FeO被還原成 Fe的反應平衡曲線的焦點溫度時 氣相中的 CO百分含量（濃度）才能使 FeO被還原成 Fe；即溫度高于 680 o C， CO的百分含量超過 61%。 答：固體碳還原平衡氣相圖有兩部分疊加而成： 固體碳氣化反 應 和氧化鐵還原 氧化平衡反應。圖中的曲線對應的平衡狀態(tài)，改變氣體組成，或保持氣體組成。 ……… 13 、什么是假合金，怎樣才能獲得假合金？ 解： 兩種或兩種以上金屬元素因不經形成固溶體或化合物構成合金體系通稱為假合金，是一種混合物； 假合金形成的條件是形成混合物之后兩種物質之間的界面能，小于他們單 獨存在時的表面能之和，即 γ AB γ A+ γ B 14 、為什么采用環(huán)縫形噴嘴容易引起露嘴堵塞 , 采用什么辦法可以解決這一問題 ？ 解： 當采用環(huán)縫形噴嘴時 , 由于錐型的氣流形成密閉的空間 , 導致金屬流柱下流受阻 , 而堵塞噴嘴 . 采用 v 型噴嘴可以解決這一問題。反應過程能位變化是：中間絡 合物能位高于生成物能位（內能），如果生成物能位高于反應物能位，則為吸熱反應；如果生成物能位低于反應物能位，則為放熱反應。 一級化學反應的活化能可根據(jù)阿魯尼烏斯 方程計算。 1霧化過程為何可以有效控制金屬粉末顯微結構，怎樣才能獲得球形度很好的金屬粉末？ 9 答： 1） 霧化過程粉末冷卻速度快，粉末成分來不及偏析，冷卻的粉末可以保留均勻的成分結構。過冷度大，冷卻時間長，表面張力大，表面張力作用時間長，有利于獲得球形度很好的粉末。 答： 開孔： Ps=Pv γ /ρ Ps僅是表面張應力（ γ /ρ）中的一部分，因為氣體壓力 Pv與表面張應力的符號相反 。當孔隙收縮時，氣體若來不及擴散出去，形成閉孔隙。 Pv大到超出表面張力時，隔離孔隙停止收縮 1 試推導燒結頸部處燒結驅動力。橡膠、石蠟、 PEG、 PVA等。添加成形劑能適當增大粉末粒度，減小顆粒間的摩擦力 。 2 為什么作用在燒結頸表面的拉應力隨著燒結過程的進行而降低？ 答： ? =γ /ρ 作用在頸部的張應力指向頸外，導致燒結頸長大，孔隙體積收縮。 2 比較羥基鐵粉、還原鐵粉、水霧化鐵粉與氣霧化鐵粉的顆粒形狀的球形度差異，簡述其原因？ 答： 球形度：與顆粒相同體積的相當球體的表面積對顆粒的實際表面積之比稱為球形度。一般情況下，球形度均遠小于 1。 顆粒表面有凹陷、縫隙和臺階等缺陷均使顆粒的實際表面積增大，這時粗糙 度值也將增大。 球形度：羥基鐵粉 氣霧化鐵粉 水霧化鐵粉 還原鐵粉 2 在制備超細晶粒 YG硬質合金中，為什么通過添加鉻和釩的碳化物能夠控制合金中硬質相晶粒的長大？ 答： 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晶粒在燒結過程中的粗化 。 2 一個具有下圖中的形狀的粉末坯體，若采用整體下模沖結構會帶來什么后果？為什么？如何改正模沖結構的設計？備注：兩臺階均為圓柱形。 密度 不同的連接處就會由于應力的重新分布而產生斷裂或分層。 故為了使具有復雜形狀的橫截面不同的壓坯密度 均勻，必須設計出不同動作的組合模沖，并且應使它們的壓縮比相等。 1） 200目電解銅粉， 200目銅粉 +5%石墨粉，成形壓力為 400Mpa； 2） 80目還原 Fe粉， 80目水霧化鐵粉， 80水霧化鐵粉 +%石墨粉末，成形壓力 500MPA； 3） 200目鉬粉， 200目銅粉， 200目還原鐵粉，成形壓力為 300Mpa。因為石墨碳粉的彈性模量比銅高，加入 高模量組份的 石墨碳粉后，壓制時粉末 結合強度大 ，故壓坯強度高 2） 還原鐵粉為 多孔海綿狀 ，水霧化鐵粉為 不規(guī)則形狀 3） 2 （粉末燒結鋼的晶粒為什么比普通鋼細??？） 有一汽車制造商的質檢部配合開發(fā)部擬用鐵基粉末冶金零件取代原機加工 45鋼件，對粉末冶金零件供應商按同材質提供的樣件進行金相檢驗。 原因： 1） 粉末冶金件在燒結過程中，孔隙、夾雜物對晶界遷移的阻礙； a、 孔隙的存在阻止晶界的遷移。而燒結坯中的大量孔隙大都與晶界相連接，會對晶界遷移施加了阻礙作用 b、 粉末中的夾雜物也對晶粒長大施加一定的阻礙作用。其對晶界遷移的阻礙作用大于孔隙。而夾雜物一般難以消除（若夾雜物在燒結過程中穩(wěn)定時） 2） 燒結溫度低于鑄造溫度； 因而，粉末燒結材料 的晶粒一般較 普通鋼 細小 。 原子間的結合力 越低、 加工硬化程度越低、粉末純度越高， 顯微硬度越低。 3 某公司采用還原鐵粉作主要原料制造材質為 Fe2Cu1C的一零件，粉末中添加了 %的硬脂酸鋅做潤滑劑，在噸位為 100噸的壓機上成形，在壓 制后發(fā)現(xiàn)零件的壓坯密度偏低。請問其可能采取了什么技術措施？為什么？ 答： 1）壓制前 ，將還原鐵粉進行還原退火處理。故進行還原退火，消除粉末加工硬化，減少雜質含量，降低氧碳含量，提高粉末總鐵量，有利于提高粉末壓縮性，進而提高壓坯密度。 3 某金屬粉末公司采用氣體霧化法在制造鋁粉時，發(fā)現(xiàn)粉末粒度及其分布符號用戶要求，而 松裝密度偏低。并提出大致的改正技術思路。 現(xiàn)粉末粒度及其分布符號用戶要求而松裝密度偏低，有可能是氣體霧化過程中沒能很好的控制 霧化參數(shù)，影響了球形鋁粉的形成，進而使松裝密度偏低 改正技術： a、 提高 金屬流表面張力 、降低 金屬流粘度 。 b、 增加 過熱度 及 表面張力作用時間 。 3 液相燒結的三個基本條件是什么？它們對液相燒結致密化的貢獻是如何體現(xiàn)的？ 答： 三個基本條件： 液相必須潤濕固相顆粒、固相在液相中具有有限的溶解度、液相數(shù)量 1） 液相必須潤濕固相顆粒，這是液相燒結得以進行的前提 。 3 什么是松裝密度？其高低主要取決于哪些因素？ 答： 松裝密度是指 粉末在規(guī)定條件下自然填充容器時，單位體積內粉末質量。 粗粉中加入適量的細粉，松裝密度增大 。 通常采用 熱脫脂和溶劑脫脂 。 3 對于一多臺階的粉末冶金零件，設計壓模是應注意哪兩個問題？ 答： 1） 組合模沖， 2） 恒壓縮比。壓坯密度的不均勻也將使燒結后的制品因收縮不一急劇變形而出現(xiàn)開裂或 歪扭。 3 表面遷移包括哪些燒結機構？當燒結進行到一定程度，孔隙產生封閉后，它們起何作用？ 答： 1） 表面擴散：球表面層原子向頸部擴散。 14 孔隙產生封閉后， 表面擴散 只能促進孔隙表面光滑， 導致孔隙球化 。 3 分析模壓時產生壓坯密度分布不均勻的原因。 根據(jù)粉末成形性與壓縮性的影響因素，提出獲得成形性能優(yōu)異而壓縮性高的金屬粉末的技術措施？ 答： 為了制取高壓縮性與良好成形性的金屬粉末，除設法提高其純度和適當?shù)牧６冉M成以外，表面適度粗糙的近球形粉末是一重要技術途徑。 答： 1） 采用低硅高碳（ %）合金，使熔體溫度保持在 13001350℃。 2） 高碳鐵水可減輕空氣與鐵反應形成鐵氧化物所造成鐵水粘度增加的趨勢；同時，碳與氧在后續(xù)高溫還原時具有脫氧作用，為燜火處理創(chuàng)造條件。三者都有利于降低霧化鐵粉的松比，改善粉末的成形性能。 答： 制備納米晶材料 關鍵是在保持塊體材料呈現(xiàn)納米晶結構，而又能獲得全致密化 。納米粉末具有本征的偏離平衡態(tài)的亞穩(wěn)結構 ，熱激活過程導致納米結構不穩(wěn)定。 答： 1）燒結熱力學 ： 具有巨大的表面能，為燒結過程提供很高的燒結驅動力，使燒結過程加快 2）燒結動力學 ： 由燒結動力學方程 (X/a)m=F(T).t/amn，納米粉末顆粒的 a值很小 ， 達到相同的 x/a值所需時間很短，燒結溫度降低。 C）具有高硬度的原因。 危害： a、不能正常實現(xiàn)成形，如出現(xiàn)分層，斷裂，掉邊角等； b、燒結收縮不均勻，導致變形； c、限制拱壓產品的形狀和高度。 危害： 流動性差的粉末，壓制時 粉末填充模腔的均勻性 差， 造成壓坯的各處密度不均勻 ，使零件 不 能正常實現(xiàn)成形，如出現(xiàn)分層，斷裂，掉邊角等； 并且 燒結收縮不均勻，導致變形； 4 根據(jù)鎢粉粒度長大機理，如何從工藝設計上獲得細顆粒鎢粉？ 答： 采用兩階段還原法： 第一階段還原（ WO3— WO2）時， 顆粒長大嚴重，應在較低溫度下進行； 第二階段還原（ WO2 — W）時，顆粒長大趨勢較第一階段小，故可在更高的溫度下進行。 ：壓力提高，結合強度提高（與變形度有關） （與結合面積有關） ：含量高，結合強度大 顆粒間接觸面積：即顆粒間的鄰接度 顆粒的顯微硬度 、 粒度組成 、 壓制時顆粒間的相互填充程度，進而提高接觸面積 ； 壓制壓力：壓力大，塑性變形大， S提高 ； 顆粒形狀 ：復雜，結合強度提高，但 S降低 4 為什么說溫壓技術是傳統(tǒng)模壓技術的發(fā)展與延伸？ 答： 溫壓：系指粉末與模具被加熱到較低溫度（一般為 150℃）下的剛模壓制方法。 50、 分析在 YG硬質合金生產過程中，允許合金中碳含量 可在 WC的化學計量附近波動的原因。若化合碳的含量低于這一數(shù)值，則在硬質合金中形成脆性相 η相；若高于這一數(shù)值則會生成游離石墨。但當合金中碳含量在 %范圍內波動時，合金強度變化不大。 答： 1)液相必須潤濕固相顆粒，這是液相燒結得以進行的前提（否則產生反燒結現(xiàn)象）。 有限的溶解，可改善潤濕性、 增加液相的數(shù)量 ，并且發(fā)生 馬欒哥尼效應有利于液相遷移 ，同時 增加了固相物質遷移通道 ， 改善固相晶粒的形貌和減小顆粒重排的阻力 ； 3） 液相數(shù)量：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。 5 比較經粉末熱壓制