粉末冶金題庫.docx

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分析題 1 、粉末冶金技術(shù)有何重要優(yōu)缺點(diǎn)并舉例說明。 答重要優(yōu)點(diǎn) ①能夠制備部分其他方法難以制備的材料如難熔金屬假合金、多孔材料、特殊功能材料硬質(zhì)合金 ②因?yàn)榉勰┮苯鹪诔尚芜^程采用與最終產(chǎn)品形狀非常接近的模具因此產(chǎn)品加工量少而節(jié)省材料 ③對(duì)于一部分產(chǎn)品尤其是形狀特異的產(chǎn)品采用模具生產(chǎn)易于且工件加工量少制作成本低,如齒輪產(chǎn)品。 重要缺點(diǎn) ① 由于粉末冶金產(chǎn)品中的孔隙難以消除因此粉末冶金產(chǎn)品力學(xué)性能較相同鑄造加工產(chǎn)品偏低 ②由于成形過程需要模具和相應(yīng)壓機(jī)因此大型工件或產(chǎn)品難以制造③規(guī)模效益比較小 優(yōu)點(diǎn)材料利用率高加工成本較低節(jié)省勞動(dòng)率可以獲得具有特殊性能的材料或產(chǎn)品 缺點(diǎn)由于產(chǎn)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(gè)階段提高材料利用率為什么試舉例說明。 10 分解 粉末冶金過程中是由模具壓制成形過程提高材料利用率因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)接近最終產(chǎn)品 的尺寸因此壓坯往往與使用產(chǎn)品的尺寸很接近材料加工量少利用率高例如生 產(chǎn)汽車齒輪時(shí)如用機(jī)械方法制造工序長(zhǎng)材料加工量大而粉末冶金成形過程可利 用模具成形粉末獲得接近最終產(chǎn)品的形狀與尺寸與機(jī)械加工方法比較加工量很小節(jié)省了大量材料。 3 、氣體霧化制粉過程可分解為幾個(gè)區(qū)域每個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)是什么 答氣體霧化制粉過程可分解為金屬液流負(fù)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(gè)區(qū)域。其特點(diǎn)如下: 金屬液流紊流區(qū)金屬液流在霧化氣體的回流作用下金屬流柱流動(dòng)受到阻礙破壞了層流狀態(tài)產(chǎn)生紊流 原始液滴形成區(qū)由于下端霧化氣體的沖刷對(duì)紊流金屬液流產(chǎn)生牽張作用金屬流柱被拉斷形成帶狀 - 管狀原始液滴 有效霧化區(qū) 因高速運(yùn)動(dòng)霧化氣體攜帶大量動(dòng)能對(duì)形成帶狀 - 管狀原始液滴的沖擊使之破碎成為微小金屬液滴 冷卻區(qū)凝固區(qū) 此時(shí)微小液滴離開有效霧化區(qū)冷卻并由于表面張力作用逐漸球化。 4 、分析為什么要采用藍(lán)鎢作為還原制備鎢粉的原料 5 分 答采用藍(lán)鎢作為原料制備鎢粉的主要優(yōu)點(diǎn)是 ①可以獲得粒度細(xì)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。 ②采用藍(lán)鎢作為原料藍(lán)鎢二次顆粒大一次顆粒小在 H2 中揮發(fā)少通過氣相遷移長(zhǎng)大的機(jī)會(huì)降低獲得 WO2 顆粒小在一段還原獲得 WO2 后在干氫中高溫進(jìn)一步還原顆粒長(zhǎng)大不明顯且產(chǎn)量高。 5、分析粉末粒度、粒度分布、粉末形貌與松裝密度之間的關(guān)系。 答 松裝密度是粉末在規(guī)定條件下自然填充容器時(shí)單位體積內(nèi)的粉末質(zhì)量它是粉末的 一個(gè)重要物理性能也是粉末冶金過程中的重要工藝參數(shù)粉末粒度、粉末形狀及形貌對(duì)松裝密度影響顯著 ①粉末平均粒度越小粉末形貌越復(fù)雜粉末顆粒之間以及粉末表面留下空隙越大松裝密度越小 ②粉末平均粒度越小粉末形貌越復(fù)雜粉末顆粒之間的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力越大流動(dòng)性越差松裝密度越小。 ③粉末質(zhì)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(gòu)成一定粒度分布 , 有利于提 高松裝密度 7 、氣體霧化制粉過程中有哪些因素控制粉末粒度 解 : 二流之間的夾角夾角越大霧化介質(zhì)對(duì)金屬流柱的沖擊作用越強(qiáng)得到的粉末越細(xì) 采用液體霧化介質(zhì)時(shí)由于質(zhì)量大于氣體霧化介質(zhì)攜帶的能量大得到的粉末越細(xì) 金屬流柱直徑小獲得粉末粒度小 金屬溫度越高金屬熔體黏度小易于破碎所得粉末細(xì)小 介質(zhì)壓力大沖擊作用強(qiáng)粉末越細(xì) 8 、用比表面吸附方法測(cè)試粉末粒度的基本原理是什么 解 : 粉末由于總表面積大表面原子力場(chǎng)不平衡對(duì)氣體具有吸附作用在液氮溫區(qū)物質(zhì)對(duì)氣體的吸附主要為物理性質(zhì)的吸附無化學(xué)反應(yīng)經(jīng)數(shù)學(xué)處理若知道吸附的總的氣體體積換算成氣體的分子數(shù)在除以一個(gè)氣體分子的體積即獲得粉末的表面積通常采用一克粉末進(jìn)行測(cè)量因此我們將一克質(zhì)量粉末所具有的表面積定義為比表面積當(dāng)我們知道了總表面積數(shù)值后可以假設(shè)粉末為球形然后根據(jù)球當(dāng)量直徑與表面積的關(guān)系形狀因子獲得粉末平均粒徑。為了盡量獲得準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)被吸附的氣體通常是惰性氣體。這樣一種由測(cè)量一定質(zhì)量粉末總表面積然后計(jì)算粉末平均粒度的方法就是通過測(cè)試粉末比表面積計(jì)算粉末粒度的基本原理。 9、分別分析單軸壓制和等靜壓制的差別及應(yīng)力特點(diǎn)并比較熱壓與熱等靜壓的差別。 解 單軸壓制和等靜壓制的差別在于粉體的受力狀態(tài)不同一般單軸壓制在剛模中完成等 靜壓制則在軟模中進(jìn)行在單軸壓制時(shí)由于只是在單軸方向施加外力模壁側(cè)壓力小 于壓制方向受力因此應(yīng)力狀態(tài)各向異性σ 1 》σ 2= σ 3 導(dǎo)致壓坯中各處密度分 布不均勻等靜壓制時(shí)由于應(yīng)力均勻來自各個(gè)方向且通過水靜壓力進(jìn)行各方向壓力 大小相等粉體中各處應(yīng)力分布均勻σ 1= σ 2= σ 3 因此壓坯中各處的密度基本一 致。 10 、分析還原制備鎢粉的原理和鎢粉顆粒長(zhǎng)大的因素。 解 鎢粉由氫氣還原氧化鎢粉的過程制得還原過程中氧化物自高價(jià)向低價(jià)轉(zhuǎn)變最后還原成鎢粉 WO3—WO2 — W 其中還有 WO2 。 90—WO2 。 72 等氧化物形式。由于當(dāng)溫度高于 550 度時(shí)?xì)錃饧纯蛇€原 WO3 由于當(dāng)溫度高于 700 度時(shí)?xì)錃饧纯蛇€原 WO2 。因?yàn)樵谶@種條件下水分子的氧離解壓小于 WO3  WO2 離解壓水分子相對(duì)穩(wěn)定 WO3  WO2 被還原同時(shí)由于溫度的作用疏松粉末中還原產(chǎn)物容易經(jīng)擴(kuò)散排走還原動(dòng)力學(xué)條件滿足導(dǎo)致氧化鎢被氫氣還原 由于 WO3 和 WO2 在含有水分子的氫氣中具有較大的揮發(fā)壓而且還原溫度越高揮發(fā)壓越大進(jìn)入氣相中的氧化鎢被還原后沉降在以還原的鎢粉顆粒上導(dǎo)致鎢粉顆粒長(zhǎng)大。粉末在高溫區(qū)停留的時(shí)間長(zhǎng)也會(huì)因原子遷移致使鎢粉顆粒長(zhǎng)大。氫氣濕度大導(dǎo)致 WO3 和 WO2 細(xì)顆粒進(jìn)入氣相也是導(dǎo)致鎢粉顆粒長(zhǎng)大的重要因素。 11、碳直接還原氧化鐵制備鐵粉時(shí)熱力學(xué)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。 解 b 曲線 Fe3O4 被還原成 FeO 的反應(yīng)平衡曲線 c 曲線 FeO 被還原成 Fe 的反應(yīng)平衡曲線 d 曲線 Fe3O4 被還原成 Fe 的反應(yīng)平衡曲線。 與 b 、c 相交的曲線為碳氧化反應(yīng)的平衡曲線 在doo(jì)c線以上Fe穩(wěn)定存在doo(jì)b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(dāng)溫度高于碳的氧化反應(yīng)平衡曲線與FeO被還原成Fe的反應(yīng)平衡曲線的焦點(diǎn)溫度時(shí)氣相中的CO百分含量?jié)舛泉翰拍苁笷eO被還原成Fe即溫度高于 680 o CCO的百分含量超過61%。 12、固體碳還原鐵粉時(shí)?xì)怏w平衡條件如圖所示分析圖中各區(qū)域的含義個(gè)線段含義和1、 2、3、4、5、6點(diǎn)的含義。 答固體碳還原平衡氣相圖有兩部分疊加而成固體碳?xì)饣?應(yīng)和氧化鐵還原-氧化平衡反應(yīng)。 固體碳?xì)饣磻?yīng)在表示固體碳氧化形成CO和CO2的氣相組成隨溫度變化的情況氧化鐵還原-氧化平衡反應(yīng)指各種溫度下反應(yīng)平衡條件、對(duì)氣氛組成的要求。圖中的曲線對(duì)應(yīng)的平衡狀態(tài)改變氣體組成或保持氣體組成。改變溫度都會(huì)破壞平衡條件結(jié)果是或氧化或還原。……… 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(jīng)形成固溶體或化合物構(gòu)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(zhì)之間的界面能小于他們單獨(dú)存在時(shí)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(dāng)采用環(huán)縫形噴嘴時(shí) , 由于錐型的氣流形成密閉的空間 , 導(dǎo)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。 16、Fsss和BET方法都能測(cè)量粉末比表面積為什么Fsss只能測(cè)得二次顆粒直徑而BET能測(cè)一次顆粒直徑 答 BET方法是根據(jù)氣體分子表面吸附總量即氣體吸附前后壓力變化來計(jì)算和測(cè)量粉末總表面積然后根據(jù)表面積與顆粒等效球形換算后得到 Fsss測(cè)試原理是粉末體中空隙構(gòu)成毛細(xì)管對(duì)氣體分子阻力壓力降來測(cè)得毛細(xì)管孔壁可視為粉末外表面積體中空隙構(gòu)成毛細(xì)管為氣體分子有效流經(jīng)管道一次顆粒間的間隙通常為開孔孔道一端可能封閉?xì)怏w不能流通因此該部分難以測(cè)試和計(jì)算在內(nèi)。 17、霧化過程為何可以有效控制金屬粉末顯微結(jié)構(gòu)怎樣才能獲得球形度很好的金屬粉末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(jié)構(gòu)。 2 霧化過程粉末粒度可以控制冷卻過程結(jié)晶時(shí)枝晶生長(zhǎng)尺寸非常有限因此粉末結(jié)構(gòu)比較均勻同時(shí)調(diào)節(jié)霧化參數(shù)可以控制顆粒大小、形狀、冷卻速率金屬粉末的顯微結(jié)構(gòu)也可以控制 3 霧化過程影響粉末球形度的主要因素有過冷度、冷卻時(shí)間、金屬溶液表面張力。過冷度大冷卻時(shí)間長(zhǎng)表面張力大表面張力作用時(shí)間長(zhǎng)有利于獲得球形度很好 的粉末。 18、分析燒結(jié)時(shí)形成連通孔隙和閉孔隙的條件。 答 開孔Ps=Pv -γ/ρ Ps僅是表面張應(yīng)力-γ/ρ中的一部分因?yàn)闅怏w壓力Pv與表面張應(yīng)力的符號(hào)相反。當(dāng)孔隙與顆粒表面連通即開孔時(shí)Pv可取1atm只有當(dāng)燒結(jié)頸ρ長(zhǎng)大表面張力減小到與Pv平衡時(shí)燒結(jié)收縮停止 閉孔Ps=Pv-2γ/r孔 r孔孔隙半徑 -2γ/r孔表示作用在孔隙表面使孔隙縮小的張應(yīng)力。當(dāng)孔隙收縮時(shí)?xì)怏w若來不及擴(kuò)散出去形成閉孔隙。如果張應(yīng)力大于氣體壓力Pv孔隙繼續(xù)收縮。Pv大到超出表面張力時(shí)隔離孔隙停止收縮 21、在哪些情況下需要向粉末中添加成形劑為什么？ 答 a硬質(zhì)粉末由于粉末變形抗力很高無法通過壓制所產(chǎn)生的變形而賦予粉末坯體足夠的強(qiáng)度一般采用添加成形劑的方法以改善粉末成形性能提高生坯強(qiáng)度便于成形。橡膠、石蠟、PEG、PVA等。 www.docin.com 10 b流動(dòng)性差的粉末、細(xì)粉或輕粉填充性能不好自動(dòng)成形不好影響壓件密度的均勻性。添加成形劑能適當(dāng)增大粉末粒度減小顆粒間的摩擦力。 22、在粉末剛性模壓制過程中通常存在哪兩種摩擦力哪種摩擦力會(huì)造成壓坯密度分布而在CIP中的情況又如何 答 性模壓制過程中通常存在外摩擦力和內(nèi)摩擦力其中外摩擦力會(huì)造成壓坯密度分布不均勻CIP中不存在外摩擦力。 23、為什么作用在燒結(jié)頸表面的拉應(yīng)力隨著燒結(jié)過程的進(jìn)行而降低 答 σ=-γ/ρ 作用在頸部的張應(yīng)力指向頸外導(dǎo)致燒結(jié)頸長(zhǎng)大孔隙體積收縮。與此同時(shí)隨著燒結(jié)過程的進(jìn)行燒結(jié)頸擴(kuò)大∣ρ∣的數(shù)值增大燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力逐步減小。 24、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(jiǎn)述其 原因 答 球形度與顆粒相同體積的相當(dāng)球體的表面積對(duì)顆粒的實(shí)際表面積之比稱為球形度。它不僅表征了顆粒的對(duì)稱性而且與顆粒的表面粗糙程度有關(guān)。一般情況下球形度均遠(yuǎn)小于1。球形度的倒數(shù)稱粗糙度。顆粒表面有凹陷、縫隙和臺(tái)階等缺陷均使顆粒的實(shí)際表面積增大這時(shí)粗糙度值也將增大。 羥基鐵粉為球形顆粒還原鐵粉為多孔海綿狀水霧化鐵粉為不規(guī)則形狀?xì)忪F化鐵粉為近球形顆粒。 球形度羥基鐵粉>氣霧化鐵粉>水霧化鐵粉>還原鐵粉 25、在制備超細(xì)晶粒YG硬質(zhì)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(zhì) 相晶粒的長(zhǎng)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(jié)過程中的粗化。 26、簡(jiǎn)述溫壓技術(shù)能較大幅度提高鐵基粉末冶金零件密度的機(jī)理 答 1 溫壓過程中加工硬化的速度與程度降低塑性變形充分進(jìn)行為顆粒重排提高協(xié)調(diào)性變形 2 采用新型潤滑劑降低粉末與模壁間、粉末顆粒間的摩擦提高有效壓制力便于顆粒相互填充有利于顆粒重排 總之溫壓技術(shù)能改善主導(dǎo)致密化機(jī)理的塑性變形和顆粒重排故而能較大幅度提高鐵基粉末冶金零件密度。 27、一個(gè)具有下圖中的形狀的粉末坯體若采用整體下模沖結(jié)構(gòu)會(huì)帶來什么后果為什么如何改正模沖結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)備注?jī)膳_(tái)階均為圓柱形。 答 采用整體下模沖結(jié)構(gòu)導(dǎo)致兩臺(tái)階圓柱壓坯的密度分布不均勻。密度不同的連接處就會(huì)由于應(yīng)力的重新分布而產(chǎn)生斷裂或分層。壓坯密度的不均勻也將使燒結(jié)后的制品因收縮不一急劇變形而出現(xiàn)開裂或歪扭。 故為了使具有復(fù)雜形狀的橫截面不同的壓坯密度 均勻必須設(shè)計(jì)出不同動(dòng)作的組合模沖并且應(yīng)使它們的壓縮比相等。 28、比較下列粉末或粉末混合物中的壓坯強(qiáng)度的高低并分析其原因。 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+0.5%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。 答1后者的壓坯強(qiáng)度較前者大。因?yàn)槭挤鄣膹椥阅Ａ勘茹~高加入高模量組份的石墨碳粉后?jí)褐茣r(shí)粉末結(jié)合強(qiáng)度大故壓坯強(qiáng)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 29、粉末燒結(jié)鋼的晶粒為什么比普通鋼細(xì)小有一汽車制造商的質(zhì)檢部配合開發(fā)部擬用鐵基粉末冶金零件取代原機(jī)加工45#鋼件對(duì)粉末冶金零件供應(yīng)商按同材質(zhì)提供的樣件進(jìn)行金相檢驗(yàn)。質(zhì)檢人員發(fā)現(xiàn)粉末冶金件中的鐵晶粒與原45#鋼機(jī)加工件之間有無差異為什么 答 粉末冶金件中的鐵晶粒比原45#鋼機(jī)加工件的晶粒細(xì)小。 原因 1 粉末冶金件在燒結(jié)過程中孔隙、夾雜物對(duì)晶界遷移的阻礙 a、 孔隙的存在阻止晶界的遷移。粉末顆粒的原始邊界隨著燒結(jié)過程的進(jìn)行一般發(fā)展成晶界。而燒結(jié)坯中的大量孔隙大都與晶界相連接會(huì)對(duì)晶界遷移施加了阻礙作用 b、 粉末中的夾雜物也對(duì)晶粒長(zhǎng)大施加一定的阻礙作用。這些夾雜物包括硅酸鹽和金屬的氧化物。其對(duì)晶界遷移的阻礙作用大于孔隙。因?yàn)榭紫峨S著燒結(jié)過程的 進(jìn)行可減弱或消失。而夾雜物一般難以消除若夾雜物在燒結(jié)過程中穩(wěn)定時(shí) 2 燒結(jié)溫度低于鑄造溫度 因而粉末燒結(jié)材料的晶粒一般較普通鋼細(xì)小。 30、哪些因素影響粉末顯微硬度對(duì)于還原鐵粉如何降低其顯微硬度 答 粉末顆粒的顯微硬度主要取決于構(gòu)成固體物質(zhì)的原子間的結(jié)合力、加工硬化程度和純度。原子間的結(jié)合力越低、加工硬化程度越低、粉末純度越高顯微硬度越低。 還原鐵粉顆粒的顯微硬度可采用適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に噥硐庸び不⒔档推渲醒?、碳含量達(dá)到降低顆粒顯微硬度的目的。 31、某公司采用還原鐵粉作主要原料制造材質(zhì)為Fe-2Cu-1C的一零件粉末中添加了0.7%的硬脂酸鋅做潤滑劑在噸位為100噸的壓機(jī)上成形在壓制后發(fā)現(xiàn)零件的壓坯密度偏低。在不改變裝備的情況下該公司的技術(shù)人員最終解決了壓坯密度偏低的問題。請(qǐng)問其可能采取了什么技術(shù)措施為什么 答 1壓制前 將還原鐵粉進(jìn)行還原退火處理。剛生產(chǎn)的還原鐵粉有加工硬化且氧碳含量相對(duì)較高影響粉末壓縮性。故進(jìn)行還原退火消除粉末加工硬化減少雜質(zhì)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(jìn)而提高壓坯密度。 2改善粉末流動(dòng)性提高模具的光潔度和硬度。 33、選擇成形方法時(shí)需要考慮的基本問題有哪些 答 1幾何尺寸、形狀復(fù)雜程度 2性能要求力學(xué)、物理性能及幾何精度、材質(zhì)體系3制造成本結(jié)合批量、效率。 34、液相燒結(jié)的三個(gè)基本條件是什么它們對(duì)液相燒結(jié)致密化的貢獻(xiàn)是如何體現(xiàn)的 答 三個(gè)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(jié)得以進(jìn)行的前提。液相只有具備完全或部分潤濕的條件才能滲入顆粒的微孔和裂隙甚至晶粒間界促進(jìn)致密化 2 有限的溶解可改善潤濕性增加了固相物質(zhì)遷移通道加速燒結(jié)并且顆粒表面突出部位的化學(xué)位較高產(chǎn)生優(yōu)先溶解通過擴(kuò)散和液相流動(dòng)在顆粒凹陷處析出改善固相晶粒的形貌和減小顆粒重排的阻力促進(jìn)致密化 3 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。 35、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(shí)單位體積內(nèi)粉末質(zhì)量。 a、粒度粒度小流動(dòng)性差松裝密度小 b、顆粒形狀形狀復(fù)雜 松裝密度小 粉末形狀影響松裝密度從大到小排列球形粉類球形不規(guī)則形樹枝形 c、表面粗糙摩擦阻力大松裝密度小 d、粒度分布細(xì)分比率增加松裝密度減小; 粗粉中加入適量的細(xì)粉松裝密度增大;如球形不銹鋼粉 e、粉末經(jīng)過適當(dāng)球磨和氧化之后松裝密度提高 f、粉末潮濕松裝密度提高 g顆粒密度顆粒密度大自動(dòng)填充能力強(qiáng)松裝密度大 36、在金屬粉末注射成形過程中為什么必須采用細(xì)粉末作原料或用細(xì)粉末作原料具有哪些技術(shù)上的優(yōu)越性通常采用哪兩種基本的脫脂方法 答 1 顆粒細(xì)小比表面積大表面能越高能提高粉末燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力 2 顆粒細(xì)化顆粒間的聯(lián)結(jié)力提高提高脫脂后坯體的強(qiáng)度 3 細(xì)顆粒阻力大融體與粘結(jié)劑在流動(dòng)中不易分離便于混練與注射。 通常采用熱脫脂和溶劑脫脂。先采用溶劑脫脂在注射坯體中形成開孔隙網(wǎng)絡(luò)為后續(xù)熱脫脂的分解產(chǎn)物的排出提供物質(zhì)傳輸通道↓分解產(chǎn)物可能形成的內(nèi)壓和造成脫脂缺陷的機(jī)會(huì)↑脫脂速度。 37、對(duì)于一多臺(tái)階的粉末冶金零件設(shè)計(jì)壓模是應(yīng)注意哪兩個(gè)問題 答1 組合模沖2恒壓縮比。 在壓制橫截面不同的多臺(tái)階的壓坯時(shí)必須保證整個(gè)壓坯內(nèi)的密度相同否則在脫模過程中密度不同的連接處就會(huì)由于應(yīng)力的重新分布而產(chǎn)生斷裂或分層。壓坯密度的不均勻也將使燒結(jié)后的制品因收縮不一急劇變形而出現(xiàn)開裂或歪扭。 故為了使具有復(fù)雜形狀的橫截面不同的壓坯密度均勻必須設(shè)計(jì)出不同動(dòng)作的組合模沖并且應(yīng)使它們的壓縮比相等。 38、表面遷移包括哪些燒結(jié)機(jī)構(gòu)當(dāng)燒結(jié)進(jìn)行到一定程度孔隙產(chǎn)生封閉后它們起何作用 答 1表面擴(kuò)散球表面層原子向頸部擴(kuò)散。 2蒸發(fā)-凝聚表面層原子向空間蒸發(fā)借蒸汽壓差通過氣相向頸部空間擴(kuò)散沉積在頸部。 孔隙產(chǎn)生封閉后表面擴(kuò)散只能促進(jìn)孔隙表面光滑導(dǎo)致孔隙球化。蒸發(fā)-凝聚也對(duì)孔隙的球化也起作用。 39、分析模壓時(shí)產(chǎn)生壓坯密度分布不均勻的原因。 答 剛模壓制時(shí)由于粉末顆粒與模具陰模內(nèi)壁、模沖、芯棒之間的因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)的摩擦力的作用消耗有效外壓造成在壓坯高度方向壓力降和在壓制面上的壓力再分布因此造成壓坯的各處密度不均勻。 40、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(shù)措施 答為了制取高壓縮性與良好成形性的金屬粉末除設(shè)法提高其純度和適當(dāng)?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(shù)途徑。 41、簡(jiǎn)述RZ工藝制霧化鐵粉的工藝設(shè)計(jì)的依據(jù)。 答 1 采用低硅高碳3.2-3.6%合金使熔體溫度保持在1300-1350℃。而過高的碳則會(huì)導(dǎo)致鐵液的表面張力增加難以得到細(xì)粉。 2 高碳鐵水可減輕空氣與鐵反應(yīng)形成鐵氧化物所造成鐵水粘度增加的趨勢(shì)同時(shí)碳與氧在后續(xù)高溫還原時(shí)具有脫氧作用為燜火處理創(chuàng)造條件。 3 利用霧化過程中鐵中的碳與氧的反應(yīng)使顆粒表面形成凹凸而粗粗糙化Fe(C)(l)+O2=Fe(l)+CO2同時(shí)破碎及CO2微氣泡在逸至鐵液滴表面時(shí)造成表面凹凸并且高溫還原時(shí)使顆粒間產(chǎn)生輕度燒結(jié)即細(xì)小顆粒粘結(jié)在大顆粒上。三者都有 利于降低霧化鐵粉的松比改善粉末的成形性能。 44、分析氧化鋁彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料在高溫如850C具有高硬度的原因。 答 氧化鋁彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料顯微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定亞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定再結(jié)晶溫度高在高溫下晶內(nèi)彌散質(zhì)點(diǎn)阻礙位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)中位錯(cuò)逃逸并且晶界上的彌散質(zhì)點(diǎn)阻礙晶界遷移因此在高溫下材料硬度高 45、為什么在模壓坯件中出現(xiàn)密度分布產(chǎn)生密度分布有什么主要危害 答原因 剛模壓制時(shí)由于粉末顆粒與模具陰模內(nèi)壁、模沖、芯棒之間的因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)的摩擦力的作用消耗有效外壓造成在壓坯高度方向壓力降和在壓制面上的壓力再分布因此造成壓坯的各處密度不均勻。 危害 a、不能正常實(shí)現(xiàn)成形如出現(xiàn)分層斷裂掉邊角等 b、燒結(jié)收縮不均勻導(dǎo)致變形 c、限制拱壓產(chǎn)品的形狀和高度。 46、影響粉末流動(dòng)性的因素有哪些如果一種粉末的流動(dòng)性較差對(duì)粉末冶金零部件的后續(xù) 加工帶來什么危害? 答影響因素a、形狀復(fù)雜表面粗糙顆粒間的相互摩擦和咬合阻礙它們相互移動(dòng)流動(dòng)性差 b、理論密度增加比重大流動(dòng)性增加 c、粒度組成細(xì)粉增加 流動(dòng)性下降。 危害 流動(dòng)性差的粉末?jí)褐茣r(shí)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(shí)現(xiàn)成形如出現(xiàn)分層斷裂掉邊角等并且燒結(jié)收縮不均勻?qū)е伦冃为? 47、根據(jù)鎢粉粒度長(zhǎng)大機(jī)理如何從工藝設(shè)計(jì)上獲得細(xì)顆粒鎢粉 答 采用兩階段還原法 第一階段還原WO3—WO2時(shí) 顆粒長(zhǎng)大嚴(yán)重應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行 第二階段還原WO2 — W時(shí)顆粒長(zhǎng)大趨勢(shì)較第一階段小故可在更高的溫度下進(jìn)行。 48、粉末壓坯強(qiáng)度的影響因素有哪些分別以硬質(zhì)合金和鐵基粉末冶金零件為例可采取哪 些技術(shù)措施如何提高坯件強(qiáng)度 答 1影響因素 顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度機(jī)械嚙合和接觸面積 顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度 a.顆粒表面的粗糙度 b.顆粒形狀 粉末顆粒形狀越復(fù)雜表面越粗糙則粉末顆粒之間彼此嚙合的越緊密?jí)号鲝?qiáng)度越高。 c.顆粒表面潔凈程度 d.壓制壓力壓力提高結(jié)合強(qiáng)度提高與變形度有關(guān) e.顆粒的塑性與結(jié)合面積有關(guān) f.硬脂酸鋅及成形劑添加與否 g.高模量組份的含量含量高結(jié)合強(qiáng)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(shí)顆粒間的相互填充程度進(jìn)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(fù)雜結(jié)合強(qiáng)度提高但S降低 49、為什么說溫壓技術(shù)是傳統(tǒng)模壓技術(shù)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。 a、除粉末與模具需加熱以外與常規(guī)模壓幾乎相同 b、溫壓與粉末熱壓完全不同溫壓的加熱溫度遠(yuǎn)低于熱壓高于主要組分的再結(jié)晶溫度c、溫壓保持了傳統(tǒng)模壓的高效、高精度優(yōu)勢(shì)而且被壓制的粉末冶金零部件的尺寸精度很高表面光潔 d、提高了鐵基零部件的性能和服役可靠性拓寬了部件的應(yīng)用范圍 故說溫壓技術(shù)是是傳統(tǒng)模壓技術(shù)的發(fā)展與延伸。 50分析在YG硬質(zhì)合金生產(chǎn)過程中允許合金中碳含量可在WC的化學(xué)計(jì)量附近波動(dòng)的原因。金中碳含量可在一定范圍內(nèi)偏離WC的化學(xué)計(jì)量而不致引起合金強(qiáng)度的大幅度降低的原因答 WC的理論碳含量為6.12%。若化合碳的含量低于這一數(shù)值則在硬質(zhì)合金中形成脆性相-η相若高于這一數(shù)值則會(huì)生成游離石墨。這二者都是硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致硬質(zhì)合金強(qiáng)度的大幅度下降。但當(dāng)合金中碳含量在6.05-6.2%范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)合金強(qiáng)度變化不大。 1添加了晶粒長(zhǎng)大抑制劑TaC、VC、Cr2C3等以其化合物或相應(yīng)氧化物粉末形式 添加到W粉、碳黑混合物中 2雜質(zhì)元素Ca、Mg、Si等的氧化物與碳反應(yīng) 51、分析溫度液相燒結(jié)三個(gè)條件的必要性。 答1)液相必須潤濕固相顆粒這是液相燒結(jié)得以進(jìn)行的前提否則產(chǎn)生反燒結(jié)現(xiàn)象。即燒 結(jié)體系需滿足方程γS=γSL+γLCOSθ(θ為潤濕角),并且需滿足的潤濕條件是θ<90 2固相在液相中具有有限的溶解度。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(yīng)有利于液相遷移同時(shí)增加了固相物質(zhì)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。同時(shí)也可減小固相顆粒間的接觸機(jī)會(huì)。 53、有一鐵基粉末冶金齒輪在成形后一端出現(xiàn)了掉邊、掉角現(xiàn)象請(qǐng)?zhí)岢鱿鄳?yīng)的解決這一技 術(shù)問題的方法。 答成形后一端出現(xiàn)了掉邊、掉角現(xiàn)象主要是由于壓坯的密度分布不均勻?qū)е虏荒苷?實(shí)現(xiàn)成形。 采用溫壓技術(shù)低的脫模壓力高的壓坯強(qiáng)度彈性后效小密度分布均勻。 54、什么是彈性后效其主要影響因素有哪些 答 當(dāng)壓力去除之后和將壓坯脫拱之后由于內(nèi)應(yīng)力作用?jí)号鳟a(chǎn)生的膨脹現(xiàn)象稱為彈性后效。 彈性后效的大小取決于殘留應(yīng)力的高低主要影響因素 a.壓制壓力壓制壓力高彈性內(nèi)應(yīng)力高 b.粉末顆粒的彈性模量彈性模量越高彈性后效越大 c.粉末粒度組成越合理產(chǎn)生的彈性應(yīng)力越小粒度小彈性后效大 d.顆粒形狀形狀復(fù)雜彈性應(yīng)力大彈性后效大 e.顆粒表面氧化膜 f.粉末混合物的成份 55、比較活化燒結(jié)與強(qiáng)化燒結(jié)的異同。 答 活化燒結(jié)系指能降低燒結(jié)活化能使體系的燒結(jié)在較低的溫度下以較快的速度進(jìn)行、燒結(jié)體性能得以提高的燒結(jié)方法。采用化學(xué)或物理的措施使燒結(jié)溫度降低、燒結(jié)過 程加快或使燒結(jié)體的密度和其它性能得到提高的方法稱為活化燒結(jié) 強(qiáng)化燒結(jié)是泛指能夠增加燒結(jié)速率或能夠強(qiáng)化燒結(jié)體性能合金化或抑制晶粒長(zhǎng)大的所有燒結(jié)過程 56、工業(yè)上用于大批量制造鐵基粉末冶金零部件的鐵粉包括哪兩類它們?cè)谥圃炝悴考r(shí)各 有什么優(yōu)缺點(diǎn) 答 還原鐵粉和霧化鐵粉。 還原鐵粉低的成本為制造大量?jī)r(jià)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的中低密度鐵基粉末冶金零部件創(chuàng)造條件 顆粒形狀復(fù)雜粉末成形性能好便于制造形狀復(fù)雜或薄壁類零部件 粉末燒結(jié)活性好 但粉末純度、壓縮性較低。 霧化鐵粉有分為氣體霧化鐵粉和水霧化鐵粉 氣體霧化鐵粉為近球形粉末顆粒表面粗糙粉末的成形性能較好 水霧化鐵粉為不規(guī)則粉末顆粒表面粗糙氧含量較低、壓縮性較好 57、表面遷移包括哪兩種請(qǐng)利用雙球模型圖示說明。 答 表面遷移包括 表面擴(kuò)散球表面層原子向頸部擴(kuò)散。 蒸發(fā)-凝聚表面層原子向空間蒸發(fā)借蒸汽壓差通過氣相向頸部空間擴(kuò)散沉積在頸部。 58、粉末冶金用銅粉可采用哪些方法制備比較這些銅粉在性能上的差異。 答水溶液電解法制銅粉粉末純度高粉末形狀多為樹枝狀成形性很好?jí)嚎s性較差。 氣體還原法制銅粉粉末純度高多孔海綿狀成形性好 氣體霧化法制銅粉為近球形粉末顆粒表面粗糙粉末的成形性能較好 水霧化法制銅粉為不規(guī)則粉末顆粒表面粗糙氧含量較低、壓縮性較好 59、液相燒結(jié)包括哪幾種形式 答瞬時(shí)液相燒結(jié)在燒結(jié)中、初期存在液相后期液相消失。燒結(jié)中初期為液相燒結(jié)后期為固相燒結(jié)。穩(wěn)定液相燒結(jié)燒結(jié)過程始終存在液相。 熔浸多孔骨架的固相燒結(jié)和低熔點(diǎn)金屬滲入骨架后的液相燒結(jié)過程。前期為固相燒結(jié)后期為液相燒結(jié)。全致密假合金如W-Cu等。 超固相線液相燒結(jié)液相在粉末顆粒內(nèi)形成,是一種在微區(qū)范圍內(nèi)較普通液相燒結(jié)更為均勻的燒結(jié)過程。 60、對(duì)于剛性模壓制粉末混合物中通常要添加哪兩類輔助物質(zhì)為什么 答通常要添加成形劑和潤滑劑。 1對(duì)于硬質(zhì)粉末由于粉末變形抗力很高無法通過壓制所產(chǎn)生的變形而賦予粉末坯體足夠的強(qiáng)度一般采用添加成形劑的方法以改善粉末成形性能提高生坯強(qiáng)度便于成形2流動(dòng)性差的粉末、細(xì)粉或輕粉填充性能不好自動(dòng)成形不好影響壓件密度的均勻性。添加成形劑能適當(dāng)增大粉末粒度減小顆粒間的摩擦力 3粉末顆粒與模壁間的摩擦導(dǎo)致壓坯密度分布不均勻和影響被壓制工件的表面質(zhì)量降低模具的使用壽命故要添加潤滑劑減小粉末與模壁間和粉末顆粒間的摩擦。 61、以金屬氧化物為原料制取金屬粉末時(shí)選用還原劑應(yīng)滿足什么要求 答 還原劑應(yīng)滿足 a.△GMeO>△GXO或 ΔZ xo < ΔZmeo 或 PO2(XO) < PO2(MO)金屬氧化物的離解壓大 于還原劑的氧化產(chǎn)物的離解壓 b.還原劑的氧化產(chǎn)物和還原劑本身的組份不污染被還原金屬或易被分離。 62、現(xiàn)有兩個(gè)分別經(jīng)單向壓制和雙向壓制的圓柱形直徑為20mm高度為25mmWC-10Co 粉末坯件請(qǐng)用圖示比較兩者之間在外形方面的差異并分析其原因。 答 單向壓制一端外表光滑明亮另一端則比較暗淡 雙向壓制?jī)啥硕脊饣髁联贾虚g則比較暗淡。 原因 壓制由于外摩擦壓力損失致使壓坯密度分布不均勻上端有效壓制壓力大、密度大下端有效壓制壓力小、密度小 雙向壓制時(shí)兩端有效壓制壓力大、密度高中間有效壓制壓力相對(duì)小、密度較兩端低。并且壓坯密度分布較單向壓制的均勻。 63.熱等靜壓用模套材料包括哪三大類 答金屬、陶瓷、玻璃 65、根據(jù)您已掌握的燒結(jié)機(jī)構(gòu)哪些對(duì)粉末壓坯致密化有貢獻(xiàn)哪些有利于孔隙球化 答 致密化粘性流動(dòng)、體積擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散、塑性流動(dòng)、表面擴(kuò)散燒結(jié)早期 球化表面擴(kuò)散后期、蒸發(fā)-凝聚 66、互不溶二元系A-B粉末燒結(jié)時(shí)必須滿足什么熱力學(xué)條件 答1互不溶系的燒結(jié)服從不等式γAB<γA γB即A-B的比界面能必須小于A、B單獨(dú)存在的比表面能之和 2在滿足上式的前提下如果γAB>|γA γB|在兩組元的顆粒間形成燒結(jié)頸的同時(shí)它們可互相靠攏至某一臨界值如果γAB<|γA γB|則開始時(shí)通過表面擴(kuò)散比表面能 低的組元覆蓋在另一組元的顆粒表面然后同單元系燒結(jié)一樣在類似復(fù)合粉末的顆粒間形 成燒結(jié)頸。不論是上述中的哪種情況只有γAB越小燒結(jié)的動(dòng)力就越大。 67、燒結(jié)氣氛的兩個(gè)作用是什么 答 1保護(hù)功能控制燒結(jié)體與環(huán)境之間的化學(xué)反應(yīng)如氧化和脫碳 2凈化功能及時(shí)帶走燒結(jié)坯體中潤滑劑和成形劑的分解產(chǎn)物。 70、快速冷凝技術(shù)主要技術(shù)特點(diǎn) 答 主要技術(shù)特點(diǎn)是 a.基本消除了合金成份偏析提高合金元素和相在基體中的分布均勻性 b.提高合金元素的固溶度 c.可得到許多非平衡相或材料包括非晶、準(zhǔn)晶、微晶粉末。經(jīng)固結(jié)后這些材料具有奇特的力學(xué)、物理和化學(xué)性能 d.可抑制有害相的形成。如在Al-Fe合金中針狀的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)閺浬⑾嗒即蠓雀纳坪辖鸬牧W(xué)和耐熱性能。 71、在模具設(shè)計(jì)合理下如何制造形狀復(fù)雜的零部件 答 1 采用合適粒度組成和表面較粗糙的近球形粉末——高的壓坯強(qiáng)度 2 采用溫壓技術(shù)a、低的脫模壓力 b、高壓坯密度和強(qiáng)度 c、彈性后效小 d、密度分布均勻 73、巴爾申壓制方程的三個(gè)基本假設(shè)是什么 答 1將粉末體視為彈性體運(yùn)用虎克定律于壓制方程 2不考慮粉末的加工硬化 3忽略模壁摩擦。 74、分別分析單軸壓制和等靜壓制的差別及應(yīng)力特點(diǎn)。 答 單軸壓制和等靜壓制的差別在于粉體的受力狀態(tài)不同一般單軸壓制在剛模中完成等 靜壓制則在軟膜中進(jìn)行在單軸壓制由于只是在單軸方向施加外力模壁側(cè)壓力小于壓制方向受力因此應(yīng)力狀態(tài)各向異性σ1》σ2=σ3導(dǎo)致壓坯中各處密度分布不均勻等靜壓制時(shí)由于應(yīng)力來自各個(gè)方向且通過水等靜壓力進(jìn)行各方向壓力大小相等粉體中各處應(yīng)力分布均勻σ1=σ2=σ3因此壓坯中各處的密度基本一致 77、討論固相燒結(jié)后期孔隙為什么會(huì)球化小孔隙為什么會(huì)消失 答固相燒結(jié)后期形成大量的隔離的閉孔隙。通過表面擴(kuò)散和蒸發(fā)凝聚孔隙中凸部位的 物質(zhì)遷移到凹部位促進(jìn)孔隙表面光滑從而使孔隙球化 由于體積擴(kuò)散空位的內(nèi)孔隙向顆粒表面擴(kuò)散以及空位由小孔隙向大孔隙擴(kuò)散燒結(jié)體發(fā)生收縮小孔隙不斷消失