粉末冶金原理考试题.doc

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第一章

1.什么是粉末冶金？

与传统方法相比的优点是什么？

答：

粉末冶金：

制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。

粉末冶金的优越性：

A.少切削、无切削，能够大量节约材料，节省能源，节省劳动；普通铸造合金切削量在30-50%，粉末冶金产品可少于5%。

B.能够大量能够制备其他方法不能制备的材料。

C.能够制备其他方法难以生产的零部件。

2.制粉的方法有哪些？

答：

A.机械法：

通过机械破碎、研磨或气流研磨方法将大块材料或粗大颗粒细化的方法。

B.物理法：

采用蒸发凝聚成粉或液体雾化的方法使材料的聚集状态发生改变，获得粉末。

C.化学法：

依靠化学反应或电化学反应过程，生成新的粉态物质。

3.机械制粉的方法分为机械研磨、漩涡研磨和冷气流研磨。

4.球磨法制粉时球和物料的运动情况：

A.球磨机转速较慢时，球和物料沿筒体上升至自然坡度角，然后滚下，称为泻落。

B.球磨机转速较高时，球在离心力的作用下，随着筒体上升至比第一种情况更高的高度，然后在重力的作用下掉下来，称为抛落。

C.继续增加球磨机的转速，当离心力超过球体的重力时，紧靠衬板的球不脱离筒壁而与筒体一起回转，此时物料的粉碎作用将停止，这种转速称为临界转速。

第二章

1.什么是粉末？

粉末与胶体的区别？

粉体的分类？

答：

粉末是由大量的颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。

粉末与胶体的区别在于分散程度不同，通常把大小在1mm以上的固态物质称为致密体，把大小在0.1μm以下的固态物质称为胶体颗粒，而介于两者之间的称为粉末体。

粉体分类：

A.粉末中能分开并独立存在的最小实体称为单颗粒。

B.单颗粒如果以某种方式聚集，就构成二次颗粒。

2.聚集体、絮凝体、团聚体的划分？

答：

A.聚集体：

通过单颗粒聚集得到的二次颗粒被称为聚集体；

B.絮凝体：

用溶胶凝胶方法制备的粉末，是一种由单颗粒或二次颗粒结合成的更松软的聚集颗粒；C.团聚体：

由单颗粒或二次颗粒依靠范德华引力的作用下结合而成的粉末颗粒，易于分散。

3.粉末的物理性能包括：

颗粒形状与结构、颗粒大小与粒度组成、比表面积、颗粒的密度、显微硬度、光学和电学性质、熔点、比热容、蒸汽压等热学性质，由颗粒内部结构决定的X射线、电子射线的反射和衍射性质，磁学与半导体性质。

4.粉末的工艺性能包括松装密度、振实密度、流动性、压缩性与成形性。

A.松装密度：

粉末在规定条件下自然充填容器时，单位体积内自由松装粉末体的质量（g/cm3）。

B.振实密度：

粉末装于振动容器内，在规定条件下，经过振动敲打后测得的粉末密度。

C.流动性：

一定量粉末（50g）流经标准漏斗所需的时间，单位为（s/50g）。

D.压缩性：

粉末在压制过程中被压紧的能力。

在规定的模具和润滑条件下加以测定，用在一定的单位压制压力（500MPa）下粉末所达到的压坯密度表示。

E.成形性：

压制后，粉末压坯保持形状的能力。

用压坯强度表示。

5.粉末粒度：

以mm或μm的表示的颗粒的大小称颗粒直径，简称粒径或粒度。

粒度组成：

具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量称粉末的粒度组成，又称粒度分布。

6.粉末比表面积的测定方法：

A.气体吸附法B.透过法（气体透过法、液体透过法）

7.粉体粒度大小、形状对粉体性能的影响？

答:

颗粒的形状直接影响粉末的流动性、松装密度、气体透过性、另外对压制性与烧结性及烧结体强有显著影响；细粉末易“搭桥”和粘附妨碍颗粒相互移动，故松装密度减小；粒度范围窄的粗细粉末松装密度都很低，当粗细粉末按一定比例混合后，可获得大的松装密度。

第三章

1.原料的各种预处理及其作用？

答：

（1）退火：

可使氧化物还原，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的纯度；同时还能消除粉末的加工硬化、稳定粉末的晶体结构。

（2）混合：

将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀，有利于烧结的均匀化。

（3）筛分：

目的在于把大小不同的原始粉末进行分级。

（4）制粒：

目的是将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序，常用来改善粉末的流动性。

（5）加成形剂、润滑剂：

成形剂是为了提高压坯强度或为了防止粉末混合料离析而添加的物质；润滑剂是为了降低压形时粉末颗粒与模壁和模冲间摩擦、改善压坯的密度分布、减少压模磨损和有利于脱模。

2.粉末变形形式：

（1）弹性变形

（2）塑性变形（3）脆性断裂

3.影响压坯密度分布不均匀的因素及其改进方法？

答：

压力损失是造成压坯密度分布不均的主要因素。

改进方法：

（1）降低压坯的高径比。

（2）采用模壁光洁度很高的压模并在模壁上涂润滑油，能减少外摩擦系数，改善密度分布。

（3）可采用双面压制法来改善密度分布的不均。

（5）还可采用利用摩擦力的压制方法。

4.弹性后效：

在压制过程中，当除去压制力并把压坯压出亚模后，由于内应力的作用，压坯发生弹性膨胀，这种现象称为弹性后效。

产生弹性膨胀的原因：

粉末体在压制过程中受到压力作用后，粉末颗粒发生弹塑性变形，从而在压坯内部聚集很大的内应力—弹性内应力，其方向与颗粒所受的外力方向相反，力图阻止颗粒变形。

当压制压力消除后，弹性内应力便要松弛，改变颗粒的外形和颗粒间的接触状态，这就使粉末压坯产生了膨胀。

5.压制过程中力的分析：

（1）应力和应力分布

净压力（P1）：

使粉末产生位移、变形、克服粉末的内摩擦；压力损失（P2）：

克服粉末颗粒与模壁之间外摩擦的力。

（2）A.侧压力:

压制过程中由垂直压力所引起的模壁施加于压坯的侧面压力。

B.模壁摩擦力。

（3）脱模压力：

使压坯由模中脱出所需的压力。

（4）弹性后效

6.影响压制过程的因素？

答：

（1）粉末性能对压制过程的影响。

（粉末本身的硬度和可塑性、粉末的摩擦性能、粉末纯度、粒度及粒度组成、形状、松装密度等）

（2）润滑剂和成形剂的影响。

（3）压制方式的影响（加压方式、加压保持时间、振动压制、磁场压制等）。

7.压坯密度的分布：

压坯中密度分布的不均匀性。

第四章

1.特殊成形的种类及各自的原理？

答：

（1）等静压成形：

在高温高压密封容器中，以高压氩气为介质，对其中的粉末或待压实的烧结坯料（或零件）施加各向均等静压力，形成高致密度坯料（或零件）的方法。

理论根据：

帕斯卡原理关于液体传递压强的规律。

（2）粉末连续成形：

粉末在压力作用下由松散状态经过连续变化而成为具有一定密度、强度以及所需尺寸形状压坯或制品的过程。

（3）粉浆浇注成形：

将粉末预先制成悬浮液或糊状物，然后注入石膏模具中的粉末成形方法。

（4）粉末注射成形：

将粉末与热塑性材料（如聚苯乙烯）均匀混合使成为具有良好流动性能的流态物质，而后把这种流态物质在注射成形机上经一定的温度和压力，注入温度较低的模具内成形。

（5）爆炸成形：

板料在炸药爆炸瞬间产生的冲击波作用下高速成形的方法。

第五章

1.烧结：

指粉末或压坯，在适当的温度和气氛条件下加热所发生的现象或过程。

烧结系统的分类：

（1）单元系烧结：

纯金属或化合物在其熔点以下的温度进行的固相烧结。

（2）多元系烧结：

A.多元系固相烧结：

由两种及以上的组分构成，在低熔组分的熔点以下进行的烧结过程。

B.多元系液相烧结：

以超过系统中低熔组分熔点的温度进行的烧结过程。

2.烧结机构的内涵及分类：

（1）内涵：

研究烧结过程中各种可能的物质迁移方式及速率。

（2）分类：

A.表面迁移：

S—SB.宏观迁移：

V—VC.粘性流动D.塑性流动E.晶界扩散F.位错管道扩散

3.影响烧结的因素:

（1）结晶构造与异晶转变

（2）粉末活性（3）外来物质（4）压制压力。

4.液相烧结所需满足的条件：

（1）满足润湿条件，即润湿角θ<90̊。

（2）固相在液相中有一定的溶解度。

5.影响液相烧结过程的因素：

（1）粒度

（2）颗粒形状（3）粉末颗粒内开孔隙（4）粉末的化学计量（5）低熔点组元的分布均匀性（6）低熔组元的含量（7）压坯密度（8）加热与冷却速度（9）温度与时间（10）气氛

6.烧结气氛的作用：

（1）防止或减少周围环境对烧结产品的有害反应，从而保证烧结顺利进行和产品质量稳定。

（2）排除有害杂质，如吸附气体、表面氧化物或内部夹杂，提高烧结动力，加快烧结速度，而且能改善烧结制品的性能。

（3）维持或改变烧结材料中的有用成分，这些成分常常能与烧结金属生成合金或活化烧结过程。

7.烧结气氛的分类：

氧化性气氛、还原性气氛、惰性或中性气氛、渗碳气氛、氮化气氛。

8.活化烧结：

指采用化学或物理的措施，使烧结温度降低、烧结过程加快，或使烧结体的密度和其它性能得到提高的方法。

9.热压烧结：

把粉末装在模腔内，在加压的同时使粉末加热到正常烧结温度或更低一些的温度，经过较短时间烧结成致密而均匀的制品。