粉末冶金重点整理文档格式.docx

粉末冶金重点整理文档格式.docx

《粉末冶金重点整理文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粉末冶金重点整理文档格式.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

16,粉末流动性:

粉末的流动性指50g粉末从标准流速漏斗流出所需的时间，单位为s/50g，其倒数是单位时间流出粉末的质量，称为流速。

17,致密化：

熔体内部空隙总体积减少、颗粒间距缩短、烧结体积收缩、密度增大的烧结现象。

18，混合效应：

分为干混、湿混。

19，拱挢效应：

粉料自由堆积的空隙率往往比理论计算值大得多，就是因为实际粉料不是球形，加上表面粗糙图表，以及附着和凝聚的作用，结果颗粒互相交错咬合，形成拱桥型空间，增大了空隙率。

这种现象称为拱桥效应。

20，合批：

将相同成分而粒度不同的粉末混合。

21，扩散机构：

在烧结过程中，存在两种类型的物质迁移机构——物质的表面迁移和体积迁移。

22，单元系粉末烧结：

单相（纯金属、化合物、固体粉末）烧结-单相粉末的固相烧结过程。

23，多元系粉末烧结：

指两个或两个以上组元的粉末烧结过程包括反应烧结等。

24，熔渗处理：

采取一定方法使低熔点金属或合金渗入到多孔烧结制品的孔隙，以改善制品性能的一种方法。

25，活化烧结：

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密度和其它性能得到提高的方法称为活性烧结。

26，强化烧结：

反应烧结是指通过添加物的作用，使反应与烧结同时进行的一种烧结方法。

又称强化烧结。

更为严谨的，活化烧结和强化烧结有所不同。

活化烧结指可以降低烧结活化能，使体系的烧结可以在较低的温度下以较快速度进行，并且使得烧结体性能提高的烧结方法。

强化烧结泛指能增加烧结速率，或强化烧结体性能（通过合金化或者抑制晶粒长大）的所有烧结过程。

27，保护气氛：

在工作室中可以通入惰性气体或还原性气体作为保护气氛。

28，注射成形：

注射成形是将注射机熔融的塑料，在柱塞或螺杆推力作用下进入模具，经过冷却获得制品的过程。

其过程是塑料在注塑机加热料筒中塑化后，有柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法。

一粉末冶金工艺的特点，定义，优缺点

粉末冶金——是用金属粉末（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、复合材料以及各类型制品的工艺过程。

粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此也叫金属陶瓷法。

粉末冶金的一个重要特点是它的表面和体积之比大。

优点：

1.难熔金属，化合物，假合金，多孔材料的制备；

2.节约金属，降低成本；

3.可制备高纯金属；

4.保证成分配比的均匀性、正确性。

缺点：

1.粉末成本较高；

2.一般情况下产品大小形状受限；

3.烧结材料韧性一般较差。

4.昂贵的粉末；

5，压机，吨位要足够大。

二粉末冶金的基本工序

粉末冶金的基本工序是：

（1）原料粉末的制取和准备（粉末可以是纯金属或它的合金、非金属、金属与非金属的化合物以及其他各种化合物）；

（2）将金属粉末制成所需形状的坯块；

（3）将坯块在物料主要组元熔点以下的温度进行烧结，使制品具有最终的物理、化学和力学性能。

三粉末冶金的哪个阶段提高材料的利用率？

为什么？

压制阶段，压制的形状与最终形状很接近，举例说明：

齿轮

四金属还原制粉的还原剂应满足什么要求？

1.能还原，金属氧化物的离解压大于还原物的离解压；

2.还原剂的氧化产物及其本身不能污染金属且易被分离，常用气体

五工业大批量制造铁基产品铁粉包括哪些？

还原铁粉，雾化铁粉

雾化：

将熔融金属或合金直接破碎成细小液滴，然后冷凝成粉末。

始于第二次世界大战生产铁粉。

流程：

金属→熔融→破碎→液滴→冷凝→粉末。

原理：

熔融金属借助介质（水、气、离心力、真空、超声波能量）的作用破碎成液滴，然后凝固成粉末。

整个过程只要克服金属原子间的结合力就能把液体金属分散成液滴。

相比较而言，机械法要克服固体金属原子间的结合力。

因此，从能量消耗来看，雾化法是一种简便且经济的粉末冶金法。

气体还原法制取的铁粉比固体还原法制取的要纯，从而得到了很大的发展。

铁的氧化物的还原过程是分阶段进行的，即先从高价氧化铁还原成低价氧化铁，最后再还原成金属铁：

Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe。

采用“氢-铁”法制取铁粉，可以获得很高的纯度，非常适合于制造铁基粉末冶金零件以及用作为焊料。

六压制有台阶的制品时下模冲采用整体式带来的后果？

在压制横截面不同的复杂形状压坯时，必须保证整个压坯内的密度相同。

否则，在脱模过程中，密度不同的衔接处就会由于应力的重新分布二产生断裂或分层。

压坯密度的不均匀也将使烧结后的制品因收缩不同造成的变形也不同，从而出现开裂或歪扭。

为了使横截面不同的复杂形状压坯的密度均匀，需要设计不同动作的多模冲压模，并且使他们的压缩比相等。

七还原钨粉的过程如何，为什么颗粒易长大

用氢还原三氧化钨的反应过程中，其总的反应为:

WO3+3H2=W+3H20。

但是，由于钨具有四种比较稳定的氧化物，还原反应实际上按下述四个反应顺序进行：

WO3+0.11H2=WO2.90+0.1H20

WO2.90+0.18H2=W02.72+0.18H2O

WO2.72+0.72H2=WO2+0.72H20

WO2+H2=W+2H20

上述各反应均为吸热反应，因此升高反应温度有利于反应的进行。

用蓝色氧化钨制取钨粉的工艺已得到推广。

蓝色氧化钨是用仲钨酸按在400~600℃范围内煅烧而得。

在钨粉的还原过程中，粉末粒度通常会长大。

钨粉颗粒长大是由于在还原过程中，随着还原温度升高，三氧化钨的挥发性增大。

此时，三氧化钨的蒸汽沉积在已被还原的低价氧化钨或金属钨粉的颗粒表面上，当此三氧化钨再度被还原时，就使钨粉颗粒长大。

由于二氧化钨的挥发性比三氧化钨要低，因此可在工艺上采用二阶段还原法来制取钨粉。

第一阶段先将三氧化钨还原为二氧化钨。

此阶段的还原温度一般较低，二氧化钨颗粒不会过分长大。

第二阶段是由二氧化钨还原为金属钨粉。

这阶段颗粒长大趋势较第一阶段为小。

因此可在此阶段采用较高的温度进行还原。

采用二阶段还原钨粉的优点是可以得到细、中粒度的钨粉，提高钨粉质量的均匀性。

如欲得到较粗颗粒的钨粉，可以采用一阶段的高温还原法来实现。

八为什么用粉末冶金法制备纳米晶粒较困难？

1.从烧结热力学角度，粉末太小后表面能很大，有利于致密化，对晶粒长大有利，不利于块体纳米晶；

2.从烧结动力学角度，粉末颗粒很小，达到x/a很短，烧结过程非常快，烧结温度相对较低，有利于致密化，温度提高，纳米亚稳态有长大的走势，纳米结构不稳定

3.总之，非常之困难

九什么是粒度和粒度组成？

粒径：

直径，表示的颗粒大小，描述粉末

粒度组成：

不同粒度的颗粒占全部的百分比，描述粉末体

十制粉技术的机械法物理化学法（定义，见PPT）

机械法是将原材料机械地粉碎，而化学成分基本上不发生变化；

物理化学法是借助化学的或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末的。

十一机械研磨法工艺流程，球体运动的四个状态，四个力（冲击，摩擦，剪切，压缩），四个图记住，其中第三个图到最高点后应该是向前抛落

研磨的任务包括：

减少或增大粉末粒度；

合金化；

固态混料；

改善、转变或改变材料的性能等。

在大多数情况下，研磨的任务是使粉末的粒度变细。

研磨后的金属粉末会有加工硬化，现状不规则以及出现流动性变坏和团块等特征。

图1-1在球磨机中球体运动示意图

（a）滑动；

（b）滚动；

（c）自由下落；

（d）在临界转速时球体的运动

十二什么是机械合金化？

为什么能够实现？

机械合金化是指金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。

与机械混合法不同，用机械合金化制造的材料，其内部的均一性与原材料粉末的粒度无关。

因此用较粗的原材料粉末（50-100μm）可制成超细弥散体（颗粒间距小于1μm）

机械合金化与波动球磨的区别在于使球体运动的驱动力不同。

转子搅动球体产生相当大的加速度并传给物料，因而对物料有较强烈的研磨作用。

同时，球体的旋转运动在转子中心轴的周围产生漩涡作用，对物料产生强烈的环流，使铅末研磨的很均匀。

十三影响粉末流动性的因素？

流动性差的危害？

粉末流动性的影响因素：

颗粒间的摩擦。

1.粉末形状，表面粗糙，流动性差

2.理论密度，比重大，流动性增加

3.粒度组成，细粉增加,流动性变差

如果粉末的相对密度不变，颗粒密度越高，流动性约好；

颗粒密度不变，相对密度的增大会使流动性提高；

如Al粉，尽管相对密度较大，导游与颗粒密度小，流动性仍比较差。

同松装密度一样流动性受颗粒间粘附作用的影响，因此，颗粒表面吸附水分、气体，加入成型剂减低粉末的流动性；

危害：

粉末流动性影响压制过程自动装粉和压件密度的均匀性，自动压制工艺中必须考虑的重要工艺性能---制粒工序,改善流动性;

十四什么是弹性后效，影响因素有哪些？

压制过程中，粉末颗粒要经受着不同程度的弹性变形和塑性变形，并在压坯内聚集了很大的内应力。

当去除压力后，由于内应力作用，压坯会力图膨胀。

这种压坯脱出压模后发生的膨胀现象称为弹性后效。

弹性膨胀现象的原因是：

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性，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，力图阻止粉末颗粒变形。

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，这就使粉末压坯发生膨胀。

影响弹性后效大小的因素很多，如粉末的种类及其粉末特性（粒度和粒度组成、粉末颗粒形状、粉末硬度等）、压制压力大小、加压速度、压坯孔隙度、压模材质和结构以及成形剂等。

电解铁粉、还原铁粉和雾化铁粉由于压制性能依次降低，所需压制压力依次加大，因而弹性后效依次加大。

雾化铜粉的弹性后效随着成形压力的升高而增大。

弹性后效还受粉末粒度的影响，如果还原铁粉的粒度小，则弹性后效大。

另外，压模的材质和结构对弹性后效也有影响。

十五多台阶粉末冶金零件，压模过程应注意什么？

（与第六题相联系）

1.组合压头；

2.每个压头压缩比恒定（相同）

十六压坯密度分布如何才能均匀？

实践中，未来使压坯密度吩咐更加均匀，除了采用润滑剂和双向压制外，还可采用利用摩擦力的压制方法。

虽然外摩擦是密度分布不均匀的主要原因，但在许多情况下却可以利用粉末与压膜零件之间的摩擦来减小密度分布的不均匀性。

1.模具构造要变更；

2.调整压坯形状（通过后序加工来造台阶）

3.压制方法（双向压，等静压，改变压制方向）

4.加润滑剂（流动性增加）

5.提高粉末可压缩性

十七为改善压制性能，需加哪些？

1.成形剂

使用成形剂可以促进粉末颗粒变形，改善压制过程，降低单位压制压力外，还可以提高压坯强度，减少粉尘飞扬，改善劳动条件。

同时，由于摩擦压力损失大幅度减少，故在一定的压力下，便可显著提高压坯的密度及其分布的均匀性，并且可以减少由此而产生的各种压制废品。

摩擦力的减少，也将改善压坯表面质量。

在粉末混合料中加入成形剂后，由于可以减少摩擦压力损失和粉末颗粒变形所需的净压力，因而还可以明显提高压模的寿命。

另一方面，加入成形剂后可以大大减少粉末与模壁之间的冷焊作用，也可使压模寿命提高。

2.润滑剂

润滑剂的加入时降低粉末颗粒与模壁和模冲间的摩擦，能有效地改善密度分布，降低脱模压力等。

十八巴尔申方程的三个假设

1.把粉末看成完全弹性体；

2.不考虑加工硬化；

3.忽略模壁摩擦。

适用于硬粉末

十九等静压的含义，好处

等静压制是借助高压泵的作用把液体介质（气体或液体）压入耐高压的钢体密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内粉末上，使粉末体在同一时间内各个方法均匀受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯。

好处：

1，密度分布更加均匀；

2，有利于压坯强度的提高。

二十名词解释：

压模压制，压坯强度，脱模压力

压模压制:

压模压制是指松散的粉末在压模内经受一定的压制压力后，成为具有一定尺寸、形状和一定密度、强度的压坯。

压坯强度:

压坯强度是指压坯反抗外力作用，保持其几何形状尺寸不变的能力。

脱模压力:

脱模压力指把坯块从模具内取出所需的压力。

二十一粉末压坯密度随压力变化的三个阶段

a.粉末颗粒发生位移，填充孔隙，施加压力，密度增加很快；

b.密度达到一定值后，粉末体出现一定压缩阻力，由于位移大大减少，而变形尚未开始，压力增加，但密度增加很少；

c.当压力超过粉末颗粒的临界应力时，粉末颗粒开始变形，使坯块密度继续增大。

二十二压制的三个方程

1.巴尔申（Balshin）压制方程：

式中Pmax——相应于压至最紧密状态（β=1）时的单位压力；

L——压制因素；

β——坯块的相对体积。

巴尔申实验证明：

随着压制压力的增加，压制因素增大，临界应力值也发生变化。

该公式应用范围小，只能在有限的压力范围内使用，不能在高压下应用。

适应性：

硬质粉末或中等硬度粉末在中压范围内压坯密度的定量描述

2.川北公夫压制理论

经验公式：

式中C——粉末体积减少率；

a、b——系数；

V0——无压时的粉末体积；

V——压力为P时的粉末体积。

3.黄培云压制理论方程

黄培云采用标准非线性固体模型对粉末压制成形提出一种新的压制理论公式.

n=硬化指数的倒数M=压制模量

对原模型进行修正，并采用模型ε=（σo/M）1/m

mlgln[ρ（ρm-ρo）/（ρm-ρ）ρo]=lgP-lgM

m=粉末压制过程的非线性指数

硬化趋势的大小

晶体结构，粉末形状、合金化等相关

硬质或软质粉末均有效

比较上述各压制方程可以看出：

在多数情况下，黄培云的双对数方程不论硬、软粉末适用效果都比较好。

巴尔申方程用于硬粉末比软粉末效果好。

川北公夫方程则在压制压力不太大时较为优越。

二十三压制后生坯密度分布

实践证明，在单相压制时。

压坯沿其高度方向上密度分度是不均匀的。

在任何垂直面上，上层密度都比下层密度要大些。

在水平面上门接近上模冲的断面的密度分布式两边大，中间小。

而远离上模冲截面的密度分布则是中间大，两边小。

但是，在靠近模壁的层中，由于外摩擦的作用，轴向压力的降低比压坯中心大得多，以至于在压坯底部的边缘密度比中心密度低。

因此，压力下层的密度和硬度之分布状况和上层相反。

二十四单向压和等静压区别

在钢模压制中，无论是单向压制还是双向压制，其密度分布都是不

均匀的。

但在等静压制过程中则大不相同，流体介质传递压力是各向相等的。

二十五较长的棒状材料（如笔）

倒下来压比竖起来压效果更好，密度分布更均匀

二十六烧结定义，几个阶段（开始，中间阶段，最终阶段）

烧结是指粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。

烧结三阶段:

烧结初期;

烧结中期;

烧结后期

Ⅰ开始阶段——粘结阶段

颗粒间的原始接触点或接触面转变成晶粒结合，即通过形核、长大等原子迁移过程形成烧结颈。

主要发生吸附气体和水分的挥发，成形剂的分解和排出。

Ⅱ中间阶段——烧结颈长大阶段

原子向颗粒粘结面的大量迁移使烧结颈扩大，颗粒间距缩小，孔隙大量消失。

这一阶段开始出现再结晶，颗粒表面氧化物被还原。

密度、强度主要在这一阶段得到提高。

Ⅲ最终阶段——闭孔隙球化和缩小阶段

多数孔隙被分离使闭孔隙数量增加，并不断球化和缩小。

这一阶段由于小孔隙数量逐渐较少，烧结块缓慢收缩。

二十七烧结的扩散机构（黏性流动，蒸发凝聚，体扩散，表面扩散等）

●粘性流动：

非晶材料，在剪切应力作用下，产生粘性流动，物质向颈部迁移。

●塑性流动：

烧结温度接近物质熔点，当颈部的拉伸应力大于物质的屈服强度时，发生塑性变形，导致物质向颈部迁移。

●晶界扩散：

晶界为快速扩散通道。

原子沿晶界向颈部迁移。

●体积扩散：

借助于空位运动，原子等向颈部迁移。

●表面扩散：

球表面层原子向颈部扩散。

●蒸发-凝聚：

物质可能会在粉末颗粒表面蒸发，在接触颈部凝聚发生迁移，因而使烧结颈部长大

二十八烧结为什么会发生？

烧结的研究主要是围绕两个最近本的问题。

一是烧结为什么会发生？

即所谓烧结的原动力或热力学问题；

二是烧结是怎样进行的？

即烧结的机构和动力学问题。

从热力学的观点来看，是因为粉末体比同一物质块状的材料具有多余的能量，所以它的稳定性就较差，这种多余的能量就是烧结过程中的原动力。

因此要认识粉末的烧结现象，就必须了解烧结时所需能量在粉末中存在的形式，以及其对烧结过程所起的作用。

烧结时，粉末表面原子都力图成为内部原子，使其本身处于低能位置。

此时，粉末粒度越细，表面越不规则，其表面能就越大，所贮存的能量也就越高。

这样的粉末要释放能量使其变为低能状态的趋势也就越大，烧结也就易于进行。

晶格畸变和处于活性状态下的原子，在烧结过程中也要释放一定的能量，力图恢复其正常位置。

设ΔU为粉末所具有的全部过剩能量，其中一部分ΔA将成为其自发进行烧结的能量。

设T为绝对温度，ΔS为粉末状态与烧结状态的熵差，则可得到热力学方程式：

ΔA=ΔU-TΔS，当T=0或ΔS=0，则ΔA=ΔU。

实际上，烧结过程是在相当高的温度下进

行的，绝对温度不可能为零；

而熵的变化ΔS实际也是存在的。

因此，一般来说，ΔA的值总是小于ΔU的值。

据估算，表面能的数值与化学反应中的能量变化相比较是较小的。

但是，一般认为这种能量是发生烧结的原动力。

二十九什么叫假合金？

怎样才能形成？

假合金：

因两种以上金属各以独立、均匀的相存在，不形成合金相，被称为假合金，又称为伪合金，是金属基复合材料。

热力学条件：

A-B系必要条件：

γAB<

γA+γB，充分条件：

若γAB>

|γA-γB|，界面能大于两组份单独存在时能量之差，可以实现烧结，但不太理想。

γAB<

|γA-γB|，烧结比较理想，因若γA》γB，则B有可能附在A上，均匀地形成B包裹层，烧结效果最好。

三十烧结阱表面拉应力随烧结的变化

烧结初期：

由Young-Laplace方程，颈部弯曲面上的应力σ为

σ=γ（1/x-1/ρ）≌-γ/ρ（x>

>

ρ）作用在颈部的张应力指向颈外，导致烧结颈长大，孔隙体积收缩，随着烧结过程的进行，∣ρ∣的数值增大，烧结驱动力逐步减小。

三十一液相烧结的三个基本条件？

1.（液相必须湿润固相颗粒）。

液相必须湿润固相颗粒，是液相烧结得以进行的前提，否则，产生反烧结现象，即烧结体系应满足γS=γSL+γLCOSθ，θ为润湿角。

2.固相在液相中具有有限的溶解度。

3.液相应有一定的数量。

（有利于液相充分而均匀地包覆固相颗粒，减小固相颗粒间的接触机会，为颗粒重排列提供足够的空间和降低重排列阻力，对致密化有利）

三十二表面迁移包括哪些？

表面扩散：

蒸发-凝聚：

三十三互不溶系粉末烧结满足的条件（同假合金）

互不溶解的两种粉末混合后，能否进行烧结的条件是：

γA＋γB

若γAB>

|γA－γB|,则在颗粒A和B之间形成烧结颈，并且颗粒间的接触表面有一些凸出，凸出的方向朝向表面能低的组元。

若γAB<

|γA－γB|,则烧结过程要分两阶段进行。

首先是一种组元通过表面扩散来包围另一组元，而后就与单相烧结一样烧结。

三十四固相烧结时孔隙球化的原因

小孔消失，大孔长大。

由于烧结颈部长大，颗粒间原来相互连通的孔隙逐渐收缩成闭孔，然后变圆。

三十五特殊成形方法

等静压，粉末轧制，挤压，爆炸成形

1，等静压：

是借助高压泵的作用把液体介质（气体或液体）压入耐高压的钢体密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内粉末上，使粉末体在同一时间内各个方法均匀受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯。

2，粉末轧制：

将粉末引入一对轧棍之间并使之压实成具有一定粘结强度的连续带坯的成形方法

3，挤压成形：

将粉末、粉末压坯或粉末烧结坯在外力作用下，通过挤压筒的挤压嘴挤成坯料或制品的成形方法。

4，爆炸成形：

利用炸药爆炸时产生的瞬间冲击波的压力，作用于金属时，金属的变形就像液流一样易于进行。

三十六什么是温压，好处，机制最主要的是颗粒重排

温压技术是近几年新发展的一项新技术。

它是在混合物中添加高温新型润滑剂，然后将粉末和模具加热至423K左右进行刚性模压制，最后采用传统的烧结工艺进行烧结的技术，是普通模压技术的发展与延伸，被国际粉末冶金界誉为“开创铁基粉末冶金零部件应用新纪元”和“导致粉末冶金技术革命”的新型成型技术。

温压技术的特点：

•能以较低成本制造出高性能粉末冶金零部件；

•提高零部件生坯密度和高强度，便于制造形状复杂以及要求精密的零部件；

•产品密度均匀。

三十八团粒的优点：

降低摩擦，流动性

制粒指将小颗粒粉末制成较大颗粒或团粒，目的是改善粉末的流动性。

说明：

以上为孔见老师最后两堂课讲的考试重点，应该来说按照上面的复习问题是不大的，有些细节内容方面后续版本会陆续补充，先将就着看吧！

2班V5!