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粉末冶金学复习题
一、填空
1、铁粉的制备方法包括 机械粉碎法、雾化法、还原法、气相沉积法、液相沉积法、及电解法。
2、熔盐电解法可制备的粉末有 低熔点金属、难熔金属、合金粉和难熔化合物粉。
3、作为烧结气氛的气体主要有 氢气、 离解氨 、 氮气 和 不完全燃烧的碳氢气体。
4、连续烧结时，坯块通过哪些方式输送进入烧结炉？机械推进式、网带式、辊床式和步进梁式。
5、粉末的热固结方法包括 热压、热等静压、热挤、热锻、 喷雾沉积 和 大气压固结。
6、烧结废品产生的原因有破坏了规定的加热规程、破坏了烧结气氛 和 与压制成型的过程有关。
7、烧结炉的类型有 连续烧结炉、 间歇式烧结炉、连续真空烧结炉 和 间歇式真空烧结炉。
8、液相烧结的基本过程包括三个阶段： 生成液相和颗粒重新分布阶段、溶解和析出阶段
和固相的粘结成型或形成刚性骨架阶段。
9、粉末冶金全致密工艺有 热压、热等静压、热挤、热锻、 喷雾沉积 和 大气压固结。
10、烧结工艺分为哪三类：混合粉末的烧结、强化烧结 和 全致密工艺。（烧结加压状况，冷却速度）
11、金属粉末固相烧结过程的三个阶段有 烧结阶段或粘结阶段、 烧结颈长大阶段和 闭孔隙球化和缩小阶段。
12、影响烧结的因素有 加热速度 、 烧结温度 ﹑烧结速度﹑烧结气氛﹑烧结加压状况 和 冷却速度 。
13、烧结类型有 单元系烧结、多元系烧结、固相烧结和 液相烧结。
14、液相烧结的条件 润湿性、溶解度 和 液相数量。
15、特殊成形方法主要有 等静压成形、 连续成形、无压成形和爆炸成形。
16、金属粉末性能包括 松装密度、振实密度、流动性、 压缩性 和 成形性。
17、二流雾化形式有 平行喷射、垂直喷射、V形喷射、锥形喷射 和 旋涡环形喷射。
18、粉末密度与是否计入孔隙体积有关，其分别称为 真密度、似密度 和 表观密度。
19、雾化制备粉末方法有 二流雾化、离心雾化、 超声波雾化 和 真空雾化。
20、影响二流雾化粉末性能的因素有 雾化介质、金属流 和 雾化装置 。
二、判断题
1、雾化法生产金属粉末时，粉末的形状由雾化介质决定。（v ）
2、采用粉末冶金方法生产的多孔材料，孔的体积约占15~30%。（v ）
3、金属粉末的形状有光滑形和不规则形，其中光滑形粉末适合冷压成形。（× ）
4、325目的金属粉末粒度大于225目（× ）；
5、金属铜粉与炭粉混合越均匀，炭在生产的电极材料中的分布越均匀。（v ）
6、随着压制力的增加，金属粉末颗粒依次经历位移或滑动、塑性变形和破碎等阶段，体积逐渐减小。（ × ）
7、烧结温度下，混合Fe-石墨结构件中，由于C的扩散系数高于Fe，得到不完全均匀化的结构件。（× ）
8、液相烧结和固相烧结均可烧结单一金属粉末和多组分金属粉末制品。（× ）
9、硬质合金由金属碳化物粉末和粘结剂粉末混合压制、烧结而成。（v ）
10、金属粉末球形制品可采用冷等静压和热等静压方法制备。（× ）
11、液相烧结时液相数量越多，烧结体质量越好。（ × ）
12、坯块烧结时出现液相的基本条件是组分之间熔点相差较大。（ × ）
13、成形剂加入量越多，烧结制品性能越好。（× ）
14、热等静压烧结主要用于有毒物质烧结及放射性废料处理。（ × ）
15、不同金属粉末混合法比预合金法得到的产品密度高、收缩率低。（v ）
16、不完全均匀化产品是用部分预合金粉末和同种类的金属粉末混合压制烧结而成。（v）
17、当液滴滴在固体表面时，接触角越大，润湿性越好。（× ）
18、坯块密度分布不均匀是压制过程的主要特征之一。（ v）
19、粒度组成合理的粉末压制的坯块密度、强度提高，弹性后效减小，密度分布不合理。（ × ）
20、碳还原铁氧化物制备的铁粉比氢还原法纯度高。（ × ）
21、金属热还原法制备粉末的还原过程依靠反应热自发进行，不外加热源。（v ）
三、回答问题
1、粉末冶金有哪些优点？
答：1.经济：烧结后制品可直接应用，金属损耗低（1~5%），而一般金属轧制、挤压的成材率为50~60%，镁合金仅20~30%；由于模具昂贵，大规模生产更经济。
2. 可制备其他方法不能生产或虽能生产但很困难的制品
（1）高熔点金属或化合物
（2）高纯材料：粉末冶金不熔化材料，在保护气氛或真空中烧结，只要粉末纯度高即可生产高纯产品。
（3）互不相溶的粉末制品：碳粉与铜粉互不相溶，但将碳粉与铜粉均匀混合后压制烧结成电机用电刷。
（4）多孔材料：金属粉末中预先混入少量低温下挥发的有机物粉末或易挥发低熔点金属粉末，控制一定的压制压力、烧结温度、时间，易挥发金属或有机物挥发形成孔隙。
2、什么是拱桥效应？
答：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
3、什么叫氢损测定？
把金属粉末混合后，在氢气流中煅烧足够长的时间，粉末中的氧被还原成水蒸气，某些元素（C、S）与氢生成挥发性化合物与挥发金属（Zn、Cd、Pb)一同排出，然后测得金属粉末质量的损失
4、生产结构件的铁粉必须具备哪些性能？为什么？
a.流动性：为了使铁粉能够充满模腔，要求粉末具有足够的流动性。粉末粒度小。流动性差，小于44 μm的粉末含量不大于50%。
b.坯块强度：坯块具有足够的强度，才能保证从压机中脱出、搬运到烧结炉的过程中不易破损。坯块强度取决于坯块形状，形状愈复杂，强度应愈高。

c.尺寸变化：铁粉坯块烧结成烧结件一般不经过加工直接使用，要求坯块在烧结条件下的变形量小于0.5%。
d.可压性：铁粉可压性高，在压制的压力作用下可生产高密度的坯块，坯块密度高，烧结过程中不收缩，烧结件密度高。
5、分别写出雾化法和还原法生产铁粉的流程。
雾化法流程：金属→熔化→破碎→液滴→冷凝→粉末
还原法流程 Fe2O3®Fe3O4®FeO®Fe
6、画图并简述圆柱形坯块密度的变化。
单向压制时压坯各截面平均密度沿高度直线下降在双向压制时，尽管压坯的中间部分有一密度较低的区域，但密度的分布状况已有了明显改善
7、金属粉末压制时为什么要润滑？润滑方式有哪些
润滑的目的：减少压制压力，改善坯块密度分布，提高坯块密度；延长模具寿命。
润滑的方式：模壁和模冲润滑，粉末润滑
8、金属粉末的流速和密度如何测定？
流速测量方法：先用手堵住漏斗底部小孔，把称量好的50g粉末倒入漏斗中，拿开手指粉末开始流出时计时，漏斗中粉末一流完，停止计时，记录全部粉末流完的时间。连续测三次取其算术平均值。
密度的测量方法：干燥后的粉末装入规定容积V 的比重瓶，约占瓶容积的1/3~1/2，连瓶一起称重。然后加入液体盖过粉末试样，通过真空除气使润湿液体充满比重瓶，再次称重。
计算公式：

式中m1——比重瓶质量；m2——比重瓶加粉末试样质量；m3——比重瓶加粉末试样和充满液体后的质量；Ρ——液体密度
9、为什么烧结时炉内要有烧结气氛？
a.控制坯块和周围环境之间的化学反应，如铝粉坯块在高压下压制，并未加成形剂，内部没有连同的孔隙，此时可在空气中烧结，空气中的氧在坯块表面生成氧化铝，薄薄的一层氧化铝阻止了坯块内部的进一步反应。
b.在预热带吹洗润滑剂分解的产物；
c.使坯块中粉末颗粒表面的氧化物还原，以增加金属与金属的接触，并防止在烧结带和冷却带进一步氧化；
d.控制铁和钢坯块的碳化和脱碳反应。
10、熔浸和熔渗有什么不同？
熔浸过程依靠金属液润湿粉末多孔体，在毛细管力作用下，沿着颗粒间孔隙或颗粒内孔隙流动，直到完全充填孔隙为止。因此，从本质上来说，它是液相烧结的一种特殊情形，其区别在于熔浸的致密化主要靠易熔成分从外面来填满压坯中的空隙，而不是靠压坯本身的收缩。因此，熔浸的零件基本上不发生收缩，烧结所需时间也短。
熔浸主要用于生产点接触材料、机械零件以及金属陶瓷材料和复合材料。
11、简述等离子烧结特点。
1烧结速率非常快
2烧结体具有较小的晶粒尺寸，比非等离子体环境烧结得到的材料晶粒小一个数量级
3可烧成难烧结的材料，并且获得较高的烧结密度，达98%-99.5%，烧结材料的最终收缩和收缩率均很大
4烧结得到的材料具有较高的室温力学性能
12、氢还原制备钨粉时影响W粉粒度和纯度的因素有哪些？
a.原料（ WO3）： 控制含水量、杂质；
b.还原剂（ H2）：湿度大，还原速度慢，颗粒粗大，含氧量高；流量大，利于反应进行， W粉颗粒细小；
c. 还原温度、时间、料层厚度：还原温度高、时间长、 W粉颗粒变粗；料层太厚，反应产生的水蒸气不易排出，颗粒长大，还原不充分。
13、减小坯块密度分布不均匀现象的措施有哪些？
a.压制前对粉末进行还原退火处理，消除粉末的加工硬化，减少杂质含量，提高粉末的压制性能；
b.加入适当的润滑剂或成形剂，如铁基零件加硬脂酸锌、机油等，硬质
合金加橡胶汽油溶液或聚乙烯等塑料溶液；
c.改进加压方式，根据坯块高度、直径或厚度的比值设计不同类型的模具；
d.改进模具构造，或适当变更坯块形状，使不同横截面的连接部位不出现急剧的转折
14、金属粉末压制时为什么要使用成形剂？
促进粉末颗粒变形，改善压制过程，降低单位压制压力；
提高坯块强度，减少粉尘飞扬，改善劳动条件；
由于减少了摩擦压力损失，坯块密度及其分布均匀性提高；
提高模具寿命
15、成形剂的选择原则是什么？
成形剂不改变粉末的化学成分，烧结过程中全部排出，放出的气体对人体无害；
成形剂具有好的分散性能，具有适当的粘性和良好的润滑性，且易于和粉末料混合均匀；
成形剂对粉末的松装密度和流动性影响不大，其软化点应高，以防混合过程中温升而熔化；
烧结后对产品性能和外观等无不良影响；
成本低，来源广。
四、论述题
结合所学知识，谈谈粉末冶金的发展前景。
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