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第一章
1、碳还原法制取铁粉得过程机理就是什么?影响铁粉还原过程与铁粉质量得因素有哪些?
答:铁氧化物得还原过程就是分段进行得,即从高价氧化铁到低价氧化铁,最后转变成金属:Fe2O3→Fe3O4→Fe。固体碳还原金属氧化物得过程通常称为直接还原。当温度高于570°时,分三阶段还原:Fe2O3→Fe3O4→浮斯体(FeO·Fe3O4固溶体)→Fe
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO=3FeO+CO2 FeO+CO=Fe+CO2 当温度低于570°时,由于氧化亚铁不能稳定存在,因此,Fe3O4直接还原成金属铁 Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2
影响因素:(1)原料①原料中杂质得影响②原料粒度得影响 (2)固体碳还原剂①固体碳还原剂类型得影响②固体还原剂用量得影响(3)还原工艺条件①还原温度与还原事件得影响②料层厚度得影响③还原罐密封程度得影响(4)添加剂①加入一定得固体碳得影响②返回料得影响③引入气体还原剂得影响④碱金属盐得影响⑤海绵铁得处理
制取铁粉得主要还原方法有哪些?比较其优缺点。
2、发展复合型铁粉得意义何在?
答:高密度、高强度、高精度粉末冶金铁基零件需要复合型铁粉。所谓复合型粉末就是指用
气体或液体雾化法制成得完全预合金粉末、部分扩散预合金粉末以及粘附型复合粉末。
还原法制取钨粉得过程机理就是什么?影响钨粉粒度得因素有哪些?
氢还原。总得反应式:WO3+3H2====W+3H2O。钨具有4种比较稳定得氧化物W03+0、1H2====W02、9+0、1H20 W02、9+0、18H2 ==== W02、72+0、18H20
W02、72+0、72H2 ====W02+0、72H2O WO2+2H2 ====W+2H2O
影响因素:⑴原料:三氧化钨粒度、含水量、杂质⑵氢气:氢气得湿度、流量、通气方向⑶还原工艺条件:还原温度、推舟速度、舟中料层厚度⑷添加剂
3、作为还原钨粉得原料,蓝钨比三氧化钨有什么优越性,其主要工艺特点就是什么?
答:采用蓝钨作为原料制备钨粉得主要优点就是
可以获得粒度细小得一次颗粒,尽管二次颗粒较采用 WO3 作为原料制备得钨粉二次颗粒要大。
采用蓝钨作为原料,蓝钨二次颗粒大,(一次颗粒小),在 H2 中挥发少,通过气相迁移长大得机会降低,获得 WO2 颗粒小;在一段还原获得 WO2 后,在干氢中高温进一步还原,颗粒长大不明显,且产量高。
试举出还原-化合法得应用范围。
还原金属氧化物及盐类以生产金属粉末就是一种应用最广泛得制粉方法。特别就是直接使用矿石以及冶金工业废料如轧钢铁鳞作原料时,还原法最为经济。实践证明:用固体碳还原,不仅可以制取铁粉,而且可以制取钨粉;用氢或分解氨还原,可以制取钨、钼、铁、铜、钴、镍等粉末;用转化天然气作还原剂,可以制取铁粉等;用钠、钙、镁等金属作还原剂,可制取钽、铌、钛、锆、钍、铀等稀有金属粉末。归纳起来,不但还原剂可呈固态、气态以至液态,而被还原物料除固态外,还可以就是气相与液相。
4、试举出气相沉积法得应用范围。
(1)金属蒸气冷凝,这种方法主要用于制工业上生产碳化硅就是将石英砂与碳(石墨、炭黑等)。这些金属得特点就是有较低得熔点与较高得挥发性,如果将这些金属蒸气在冷却面上冷凝下来,便可形成很细得球状粉末。羟基物热离解。(3)气相还原,包括气相氢还原与气相金属热还原(4)化学气相沉积。
试举出液相沉淀法得应用范围。
(1)金属置换法;(2)溶液气体还原法,主要就是溶液氢还原法;(3)从熔盐中沉淀法; 辅助金属浴法。
5、水溶液电解法得成粉条件就是什么?与电解精炼有什么异同?
6、 影响电解铜粉粒度得因素有哪些?
答:(1)电解液组成
1)金属离子浓度得影响
2) 酸度得影响
3) 添加剂得影响
(2) 电解条件
1) 电流密度得影响
2) 电解液温度得影响
3) 电解时搅拌得影响
4) 刷分周期得影响
5) 关于放置不溶性阳极与采用水内阴极问题
7、电解法可生产哪些金属粉末?为什么?
答:1)水溶液电解法:可生产铜、镍、铁、银、锡、铅,铬、锰等金属粉末,在一定条件下可使几种元素同时沉积而制得Fe-Ni、Fe-Cu等合金粉末。
2)熔盐电解法:可以制取Ti、Zr、Ta、Nb、Th、U、Be等纯金属粉末,也可以制取如Ta-Nb等合金粉末以及各种难熔化合物(如碳化物、硼化物与硅化物等)
8、金属液气体雾化过程得机理就是什么?影响雾化粉末粒度、成分得因素有哪些?
答:雾化法属机械制粉法,就是直接击碎液体金属或合金而制得粉末得方法。
二流雾化法就是用高速气流或高压水击碎金属液流得,雾化法只要克服液体金属原子间得键合力就能使之分散成粉末,因而雾化过程所消耗得外力比机械粉碎法小得多。
雾化过程就是一复杂过程,按雾化介质与金属液流得相互作用得实质,既有物理-机械作用,又有物理-化学变化。四个区:负压紊流区、原始液滴形成区、有效雾化区、冷却凝固区。
影响因素:⑴雾化介质:雾化介质类别、气体或谁得压力⑵金属液流:金属液得表面张力与粘度、金属液过热温度、金属液股流直径⑶其她工艺:喷射参数、聚粉装置参数
9、离心雾化法有什么特点?
答:利用机械旋转得离心力将金属液流击碎成细得液滴,然后冷却凝结成粉末。综合了气体雾化与旋转盘雾化得特点。雾化法就是一种简便得经济粉末生产方法,旋转电极雾化不仅可以雾化低熔点得金属,而且可以制取难容金属粉末
机械粉碎法(球磨得基本规律及其影响因素)
机械粉碎法就是靠压碎、击碎、磨削等作用,将块状金属或合金机械得粉碎成粉末得。
球磨得基本规律:1)球磨机转速慢时,球与物体沿筒体上升至自然坡度角,然后滚下,称为泻落。这时得粉碎主要就是靠球得摩擦作用。2)球磨机转速较高时,球在离心力作用下,随着筒体上升至比第一种情况更高得高度,然后在重力作用下掉下来,称为抛落。这时物料不仅靠球体与球体之间得摩擦作用,主要就是靠球体落下时得冲击作用而被粉碎,其效果最好。3)继续增加球磨机得转速,当离心力超过球体得重力式,紧靠衬板得球不脱落筒壁而与筒体一起回转,此时无聊得粉碎作用将停止。
10、快速冷凝技术得特点就是什么?快速冷凝技术得主要方法有哪些?
答:快速冷凝技术得冷却速度>105℃/s,就是传统雾化技术得重要发展。由于强化冷却过程与外界输入能量,可得到性能奇异性能得粉末与合金。
主要技术特点就是:
、基本消除了合金成份偏析,提高合金元素与相在基体中得分布均匀性;
、提高合金元素得固溶度;
、可得到许多非平衡相或材料,包括非晶、准晶、微晶粉末。经固结后,这些材料具有奇特得力学、物理与化学性能;
、可抑制有害相得形成。如在Al-Fe合金中,针状得化合物转变为弥散相,大幅度改善合金得力学与耐热性能。
快速冷凝技术得主要方法:
1、 传导传热机制
(1) 熔体喷纺法
(2) 熔体沾出法
2、 对流传热机制
(1) 超声气体雾化法
(2) 离心雾化法
(3) 气体雾化与旋转盘雾化法
11、雾化法可生产哪些金属粉末?为什么?
答:雾化法属于机械制粉法,就是直接击碎液体金属或合金而制得粉末得方法,应用较广泛,
生产规模仅次于还原法。雾化法又称喷雾法,可以制取铅、锡、铝、锌、铜、镍、铁等金
属粉末,也可制取黄铜、青铜、合金钢、高速钢、不锈钢等预合金粉末。制造过滤器用得
青铜、不锈钢、镍得球形粉末目前几乎全就是采用雾化法生产。液体金属得击碎包括制粒法
与雾化法两类。
制粒法就是一种类似制造铅弹得简单方法,即让熔化金属通过小孔或筛网自动地注入空气或水中,冷却凝固后得到金属粉末,粒度较粗,一般为0、5~1mm。为了得到更细得粉末,有时将熔化金属从盛液桶中流入斜槽,再由斜槽流到运动着得运输带上,液流被运输带击碎成液滴而落入水中。制粒法适于制取低熔点金属如铅、锡、铝、锌等粉末。
12、有哪些方法可生产铁粉?比较各方法得优缺点。
1、 物理化学方法方法
1) 还原法、2)气相凝结或离解。3)电解法。
2、 机械法
1)机械粉碎。2)雾化法。
13、从技术上、经济上比较生产金属粉末得三大类方法:还原法,雾化法与电解法。
14、试论述超细粉末得前景及应用。
第二章
1、 粉末颗粒有哪几种聚集形式?它们之间得区别在哪里?
答:1、一次颗粒,二次颗粒(聚合体或聚集颗粒),团粒,絮凝体
2,通过聚集方式得到得二次颗粒被称为聚合体或聚集颗粒;团粒就是由单颗粒或二次颗粒靠范德华引力粘结而成得,其结合强度不大,用磨研、擦碎等方法或在液体介质中就容易被分散成更小得团粒或单颗粒;絮凝体就是在粉末悬浮液中,由单颗粒或二次颗粒结合成得更松软得聚集颗粒。
2、氢损法测定金属粉末得氧含量得原理就是什么?该方法适用于怎样得金属?为什么说它测定得一般不就是全部氧含量?
答:原理:氢损法就是将5g有润滑剂得金属粉末试样放在刚玉舟皿内在纯氢气流中煅烧一段时间,煅烧时,粉末中得洋河请结合生成水汽排出使得粉末总重减少,减少值占粉末试样重量得百分数即为氢损值。 适用:(1)粉末金属氧化物中氧能被还原得金属(2)高熔点得金属(不易挥发得金属)氢损值只就是近似反映粉末中得氧含量,因为在煅烧过程中,粉末中SiO2,Al2O3,MgO,CaO等含氧杂质不能被还原,而一些非氧杂质C,S等却能与氢生成挥发性化合物排出,同时,粉末表面吸附得气体杂质与粉末中低共熔点金属Zn,Cd,Pb等也挥发排出,因此给准确测量氧含量带来了困难。
3、什么叫当量球直径?今假定有一边为 1 m 得立方体颗粒,试计算它得当量球体积直径与当量球表面直径各就是多少?
答:利用沉降法、离心法或水力学方法(风筛法、水簸法)测得得粉末粒度,称为当量粒径。当量粒径中有一种斯托克斯径,其物理意义就是与被测粉末具有相同沉降速度且服从斯托克斯定律得同质球形粒子得直径。由于粉末得实际沉降速度还受颗粒形状与表面状态得影响,故形状复杂、表面粗糙得粉末,其斯托克斯径总就是比按体积计算得几何学名义径小。
4、假定某一不规则形状颗粒得投影面积为 A ,表面积为 S ,体积为 V ,请分别导出与该颗粒具有相等 A 、 S 与 V 得当量球投影面直径 D A ,当量球表面直径 D s 与当量球体积直径 D V 得具体表达式。
5、 请解释为什么粉末得振实密度对松装密度得比值愈大时,粉末得流动性愈好?
答:松装密度与振实密度 在粉末压制操作中,常采取容量装粉法,即用充满一定容积得型腔得粉末量来控制压件得密度与单重,这就要求每次装满模腔得粉末应有严格不变得质量。但就是,不同粉末装满一定容积得质量就是不同得,因此规定用松装密度或振实密度来描述粉末得这种容积性质。松装密度就是粉末在规定条件下自然充填容器时,单位体积内得粉末质量,单位为g/cm2 、振实密度系将粉末装于振动容器中,在规定条件下,经过振动后测得得粉末密度。松装密度就是粉末自然堆积得密度,它取决于颗粒间得粘附力、相对滑动得阻力以及粉末体孔隙被小颗粒填充得程度虽然敲击或振动会使粉末颗粒堆积得更紧密(如振实密度),但粉末体内仍存在大量得孔其所占隙 得体积称为孔隙体积。孔隙体积与粉末体得表观体积之比称为孔隙度θ。显然,松装粉末得孔隙度比振实粉末得孔隙度高。
6、将铁粉过筛分成— 100+200 目与— 325 目两种粒度级别,测得粗粉末得松装密度为 2、6g/cm 3 。再将 20% 得细粉与粗粉合批后测得松装密度为 2、8g/cm 3 ,这就是什么原因?请说明。
7、沉降分析得计算粒度公式( 2-5 )中得密度 应该用什么颗粒密度表示?为什么说悬浊液中粉末分散不好就是造成分析误差得最大原因?
答:沉降分析得计算粒度公式( 2-5 )中得密度 ρ与ρ0为颗粒与介质得密度。
8、单点吸附法就是怎样将 BET 吸附二常数式简化成通过坐标原点得直线方程?吸附法测定得粉末粒度就是用一种什么当量球直径表示?为什么它比透过法测定得粒度偏小?原则上它应该反映聚集颗粒得什么颗粒得大小?
答:
9、气体通过粉末床得阻力同粉末粒度有什么关系?为什么费氏仪(常压空气透法)测定粉末比表面值不就是全比表面值?
10、用沉降分析方法测得铝粉(密度为 2、7g/cm 3 )得粒度组成如下:
粒度范围, um 质量, g
0 ~ 1 0、0
1 ~ 2 0、4
2 ~ 4 5、5
4 ~ 8 23、4
8 ~ 12 19、0
12 ~ 20 17、6
20 ~ 32 5、9
32 ~ 44 1、1
44 ~ 88 0、3
> 88 0、0
• 绘制粒度分布图,以表示累积质量百分数与粒度得 1og 值得变化关系;
• 以质量基准表示得平均粒度值就是多少?
• 估计以个数基准表示得平均粒度值就是多少?
• 说明哪几种粒度测定方法适合于这种粉末?
第三章
1、 压制前粉末料需进行哪些预处理?其作用如何?
答:预处理包括:粉末退火、筛分、混合、制粒、加润滑剂。
预先退火:使氧化物还原,降低碳与其她杂质得含量,提高粉末得纯度;消除粉末得加工硬化,稳定粉末得晶体结构。
混合:将两种或两种以上不同成分得粉末混合均匀。
筛分:把颗粒大小不同得原始粉末进行分级。
制粒:将小颗粒得粉末制成大颗粒或团粒,改善粉末得流动性。在硬质合金生产中,为了便于自动成形,制粒使粉末能顺利充填模腔。
加润滑剂:降低成形时粉末颗粒与模冲间摩擦,改善压坯得密度分布,有利于脱模。
2、 选择成形剂得原则就是什么?成形剂得加入方式有几种?
答:1有较好得粘结性与润滑性能,在混合粉末中容易均匀分布,且不发生化学变化。2软化点较高,混合时不易因温度升高而熔化。3混合粉末中不致于因添加这些物质而使其松装密度与流动性明显变差,对烧结体特性也不能产生不利影响。4加热时,从压坯中容易呈液态排出,并且这种气体不影响发热元件、耐火材料得寿命。5对产品外观与性能无不良影响。方式:通常在混料过程中以干粉得形式加入,与主要成分得金属粉末一起混合,在某些场合也以溶液状态加入,此时,先将石蜡或合成橡胶溶于汽油或酒精中,再将它掺入料浆或干得混合料中。压制前,须将其中得汽油或酒精挥发。
3、 喷雾干燥制粒得工艺过程如何?有何优缺点?
喷雾干燥制粒全过程就是在密封系统中完成,共分为四个阶段:
(1)料浆得雾化;
(2)液滴群干燥;
(3)液滴群与加热介质相接触;
(4)料粒与加热介质分离。这种工艺所制得得料粒形状规则,粒度均匀,流动性好,可减少压制废品得出现。
此外,松装密度低得粉末可经过一次成形(压团)处理,将团块粉碎后再使用。但就是,这时由于粉末得加工硬化而往往需要重新退火。
4、粉末压制过程得特点怎样?以示意图表示。
粉末在压模内所受压力得分布就是不均匀得,这与液体得各向均匀受压情况有所不同。因为粉末颗粒之间彼此摩擦、相互楔住,使得压力沿横向(垂直于压模壁)得传递比垂直方向要困难得多。并且粉末与模壁在压制过程中也产生摩擦力,
此力随压制压力而增减。因此,压坯在高度上出现显著得压力降,
接近上模冲端面得压力比远离它得部分要大得多,
同时中心部位与边缘部位也存在着压力差,结果,
压坯各部分得致密化程度也就有所不同。
在压制过程中,粉末由于受力而发生弹性变形与塑性变形,
压坯内存在着很大得内应力,当外力停止作用后,
压坯便出现膨胀现象—弹性后效。
5、压制压力、净压力、摩擦压力、侧压力之间得关系怎样?
粉末体在压模内受压时,压坯会向周围膨胀,模壁就会给压坯一个大小相等方向相反得反作用力,压制过程中由垂直压力所引起得模壁施加于压坯得侧面压力称为侧压力。由于粉末颗粒之间得内摩擦与粉末颗粒与模壁之间得外摩擦等因素得影响,压力不能均匀地全部传递,传到模壁得压力将始终小于压制压力,也就就是说,侧压力始终小于压制压力。
总压力=净压力+压力损失 侧压力小于压制力
6、压制时压力得分布状况怎样?产生压力降得原因就是什么?压坯中产生压力分布不均
匀得原因有哪些?
压制压力作用在粉末体上之后分为两部分,一部分就是用来使粉末产生位移、变形与克
服粉末得内摩擦,这部分力称为净压力,通常以P1表示;另一部分,就是用来克服粉末颗粒与模壁之间外摩擦得力,这部分力称为压力损失,通常以 P1表示。因此,压制时所用得总
压力为净压力与压力损失之与,即:
压模内模冲、模壁与底部得应力分布如图3-18 所示。
由图可知:压模内各部分得应力就是不相等得。由于存在着压力损失,上部应力比底部
应力大;在接近模冲得上部同一断面,边缘得应力比中心部位大;而在远离模冲得底部,中心部位得应力比边缘应力大。
7、压坯中密度分布不均匀得状况及其产生原因就是什么?
答:1、压坯得密度分布,在高度方向与横断面上,就是不均匀得:在与模冲相接触得压坯上层,密度与硬度都就是从中心向边缘逐步增大得,顶部得边缘部分密度与硬度最大;在压坯得纵向层中,密度与硬度沿着压坯高度从上而下降低。但就是,在靠近模壁得层中,由于外摩擦得作用,轴向压力得降低比压坯中心大得多,以致在压坯底部得边缘密度比中心得密度低。因此,压坯下层得密度与硬度之分布情况与上层相反
2、增加压坯得高度会使压坯各部分得密度差增加;加大直径会使密度得分布更加均匀;采用模壁光洁度很高得压模并在模壁上涂润滑油,能够减少外摩擦系数,改善压坯得密度分布。
8、试述巴尔申压制理论得简况。
由虎克定律可知,对于致密金属,应力无限小得增量正比于变形无限小得增量,即
巴尔申得压制方程已经过很多学者得实验检验,表明此方程仅在一定场合中就是正确得,压制因素都取决于粉末粒度与粒度组成。实际得压制曲线不等于直线,巴尔申本人
9、柯罗皮斯基压制理论得简况。
10、试述川北公夫压制理论得简况。
11、试述黄培云压制理论得简况及其新发展。
12、试述各种压制理论得比较。
13、影响压制过程得因素数有哪些?
1、粉末性能对压制过程得影响
1)粉末物理性能得影响(1)金属粉末本身得硬度与可塑性;(2)金属粉末得摩擦性能 2)粉末纯度(化学成分)得影响 3)粉末粒度及粒度组成得影响 4)粉末形状得影响 5)粉末松装密度得影响
2、润滑剂与成形剂对压制过程得影响
1)润滑剂与成形剂得种类 2)润滑剂与成形剂得用量 3)振动压制得影响 4)磁场压制得影响
14、压坯废品得种类及其产生原因有哪些?
第四章
1、粉末冶金技术中得特殊成形包括哪些内容?与一般钢模压制法相比较有什么特点?
答:等静压成型,粉末连续成型,粉浆浇注成型,粉末注射成形,爆炸成形
(1)等静压成型:1)能够压制具有凹形、空心等复杂形状得杆件;2)压制时,粉末体与弹性模具得相对移动很小,所以摩擦损耗也很小。单位压制压力较钢模制法低;3)能够压制各种金属粉末及非金属粉末。压制坯件密度均匀,对难熔金属粉末及其化合物尤其有效;4)压坯强度较高,便于加工与运输;5)模具材料就是橡胶与塑料,成本较低廉;6)能在较低得温度下制得接近完全致密得材料
(2)粉末连续成型:1)能够生产一般轧制法难于或无法生产得板带材;2)能够轧制出成分比较精确得带材;3)粉末轧制得板带材料具有各向同性;4)工艺过程短、解约能源;5)粉末轧制法成材率比熔铸轧制法高;6)不需大型设备,减少大量投资
(3)、粉浆浇注成型:制取某些新型特殊材料;生产羰基铁粉制品,适当烧结处理后,,材料机械性能接近锻造材料;生产设备简单,生产费用低
(4)、粉末注射成形:制造形状复杂得坯块
(5)、爆炸成形:能够压出相对密度极高得压坯
2、假设某企业需要一批 直径40 × 1000mm 、 直径60 × 1000mm 得 YG 类硬质合金轧辊,要求材质得孔隙度接近 0% ,请您提出一套成形工艺。
3、与一般得冷压烧结后再进行热等静压制法比较,烧结 - 热等静压制工艺有什么特色?
4、 热等静压制技术最适宜于加工什么样得材料?同热压法比较,它得特点就是什么?它适用于大批生产小型粉末冶金零件吗?为什么?
答:热等静压法制取得制品密度比热压法要高些,尤其在压制难熔金属时,差别更为明显。同一材料得热等静压制温度比热压法低。考虑到低得压制温度有利于获得细晶粒得合金材料,有利于制取一般方法难于制取得熔点相差悬殊得层叠复合材料,所以,热等静压材料性能普遍高于热压法制取得材料性能。
5、 喷射成形得特点就是什么?它有哪几种方法?
6、 综述挤压成形法得特点,它适用于什么材料?
7、 市场上十分需要一种铝 - 铜 - 铝得复合板材,其尺寸要求为厚 3、0mm ,宽 200mm ,长为 500mm ,请问能用粉末治金方法成形生产吗?请选择一种最优得制造方法。
8、 某机床厂生产一种专用机床,需要一批 1000 × 300 × 50mm 得导板,要求为含油率在 13% ~ 16% 得粉末铁基制品。请问用什么办法制造?请设计一套制造成形工艺。
9、 注射成形技术适用于生产什么形状得产品?在经济上技术上该方法有什么优缺点?
10 、爆炸成形法有什么特点?同等静压制法比较,它们有什么差异?
第五章
1、 烧结理论研究得两个基本问题就是什么?为什么说粉末体表面自由能降低就是烧结体系自由能降低得主要来源或部分?
答:烧结就是粉末冶金生产过程中最基本得工序之一。烧结也就是粉末冶金生产过程中得最后一道工序,对最终产品得性能起着决定性作用,另一方面,烧结就是高温操作,而且一般要经过较长得时间,还需要适当得保护气氛,因此,从经济角度考虑,烧结工序得消耗就是构成产品成本得重要部分,改进操作与烧结得设备,减少物质与能量消耗,如降低烧结温度,缩短烧结时间等,在经济上得意义就是重大得。
两个基本问题:一就是烧结为什么会发生,也就就是所谓烧结得驱动力或烧结力学问题;二就是烧结就是怎样进行得,及烧结得机构与动力学问题。
因为从理论上讲,烧结后得低能位状态之多就是对应单晶体得平衡缺陷浓度,而实际上烧结体总就是具有更多热平衡缺陷多得多晶体,因此,烧结过程中晶格畸变能减少得绝对值,相对于表面能得降低仍然就是次要得,烧结体内总保留一定数量得热平衡空位、空位团与位错网。
2、 粉末等温烧结得三个阶段就是怎样划分得?实际烧结过程还包括哪些现象?
答:粉末得等温烧结过程,按时间大致可划分为三个界限不十分明显得阶段:(1)粘结阶段-烧结初期,颗粒间得原始接触点或面转变成晶体结合,即通过成核、结晶长大等原子过程形成烧结颈。(2)烧结颈长大阶段-原子向颗粒结合面得大量迁移使烧结颈扩大,颗粒间距离缩小,形成连续得孔隙网络。(3)闭孔隙球化与缩小阶段-当烧结体密度达到90%以后,多数孔隙被完全分隔,闭孔隙数量大为增加,孔隙形状趋近球形并不断缩小。
实际烧结过程可能出现得现象例如粉末表面气体或水分得挥发、氧化物得还原与离解、颗粒内应力得消除、金属得回复与再结晶以及聚晶长大等。
3、 用机械力表示得烧结驱动力得表达式就是怎样?式中得负号代表什么含义?简述空位扩散驱动力公式推导得基本思路与原理。
4、 应用空位体积扩散得学说解释烧结后期孔隙尺寸与形状得变化规律。
答:弗伦克尔把粘性流动得宏观过程最终归结为原子在应力作用下得自扩散。基本观点就是,晶体内存在着超过该温度下平衡浓度得过剩空位,空位浓度梯度就就是导致空位或原子定向移动得动力。皮涅斯认为,在颗粒接触面上空位浓度高,原子与空位交换位置,不断地向接触面迁移,使烧结颈长大;而且烧结后期,在闭孔周围得物质内,表面应力使空位得浓度增高,不断向烧结体外扩散,引起孔隙收缩。实际上,空位源远不止就是烧结颈表面,还有小孔隙表面、凹面及位错;相应得,可成为空位阱得还有晶界、平面、凸面、大孔隙表面、位错等。因此,当空位由孔隙向颗粒表面扩散以及空位由小孔隙向大孔隙扩散时,烧结体就发生收缩,小孔隙不断消失与平均孔隙尺寸增大。
5、 从晶界扩散得烧结机构出发,说明烧结金属得晶粒长大(再结晶)与孔隙借空位向或沿晶界扩散得关系。
答:靠近晶界得孔隙总就是优先消失或减少,而隔离闭孔却长大并可能超过原始粉末得大小。弯曲晶界移动并在扫过得面上消除微孔,但就是当晶界移到新位置时,微孔将聚集成大孔隙,对晶界得继续移动起阻碍作用,直至空位通过晶界很快向外扩散,孔隙减小后,晶界又能克服阻力而继续移动。孔隙周围得空位向晶界扩散并被其吸收(或沿晶界向两端扩散,消失在烧结体之外),使孔隙缩小、烧结体收缩。
6、 如何用烧结模型得研究方法判断某种烧结过程得机构?烧结温度、时间、粉末粒度就是如何决定具体得烧结机构得?某一烧结机构占优势就是什么含义?
7、 简要叙述粉末粒度与压制压力如何影响单元系固相烧结体系得收缩值?
答:粉末粒度影响聚晶长大。因为孔隙尺寸随粉末粒度增大而增大,对境界移动得阻力也增加,故聚晶长大趋势小。压制力很高,烧结时由于内应力急剧消除使密度反而降低。缓慢升温,使压坯内气体容易在孔隙封闭前排除,可减少压坯得膨胀。
8、 分析影响互溶多元系固相烧结得因素。
答:烧结温度:原子互扩散系数随温度升高而显著增大。 烧结时间:在相同温度下,烧结时间越长,扩散越充分,合金程度就越高。粉末粒度:合金化得速度随粒度减小而增加。压坯密度:增大压制力,将使粉末颗粒间接触面增大,扩散界面增大,加快合金化过程。粉末原料:采用一定数量得欲合金粉或复合粉同完全使用混合粉比较,达到相同得均匀化时间短。杂质:存在在粉末表面或烧结过程形成杂质阻碍颗粒间扩散
9、 互不溶系固相烧结得热力学条件就是什么?为获得理想得烧结组织,还就满足怎样得充分条件?
答:A-B得比界面能必须小于A、B单独存在得比表面能之与(即rAB<rA+rB)。在满足上式条件下,如果rAB>|rA-rB|,那么在两组元得颗粒间形成烧结颈得同时,她们可互相靠拢至某一临界值;如果rAB<|rA-rB|,则开始时通过表面扩散,比表面能低得组元覆盖在另一组元得颗粒表面,然后同单元系烧结一样,在类似复合粉末得颗粒间形成烧结颈。
10、 简明阐述液相烧结得溶解 - 再析出机构及对烧结后合金组织得影响。
答:因颗粒大小不同、表面形状不规整,各部位得曲率不相同造成饱与溶解度不相等,引起颗粒之间或颗粒不同部位之间通过液相迁移时,小颗粒或颗粒表面曲率大得部位溶解较多,相反得,溶解物质又在大颗粒表面或具有负曲率得表面析出。在这一阶段,致密化过程已明显减慢,因为这时气孔已基本上消失,而颗粒间距离更缩小。使液相流进孔隙变得更加困难。
对组织得影响:溶解与再析出过程使得颗粒外形逐渐趋于球形,固相颗粒发生重结晶长大,冷企鹅后得颗粒多呈卵形,紧密得排列在粘结相内。
11、 分析影响熔浸过程得因素与说明提高润湿性得工艺措施有哪些?为什么?
12、 当采用 H 2 与 CO 作还原性烧结气氛时,为什么说随温度升高 H 2 得还原性比 CO 强?
13、 可控碳势气氛得制取原理就是什么?如何控制该气氛得各种气体成分得比例?指出其中得还原性与渗碳性气体成份。
14、 何谓碳势?用天然气得热离解气作烧结气氛,其渗碳反应式就是怎样得?随温度升高,哪一种反应使碳势升高?为什么?
15、 活化烧结与强化烧结得准确含义有什么不同?简单说明用 Ni 等过渡金属活化烧结钨得基本原理与烧结机构。
16、 热压工艺得基本特点怎样?它与热等静压有什么异同点?
17、 用塑性流动理论(默瑞方程为代表)说明热压工艺参数对致密化得影响。
18、扩散蠕变理论得要点就是什么?简单说明晶粒长大(再结晶)与致密化得关系。
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