粉末冶金題庫.docx

分析題 1 、粉末冶金技術(shù)有何重要優(yōu)缺點并舉例說明。 答重要優(yōu)點 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 因為粉末冶金在成形過程采用與最終產(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 對于一部分產(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 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)品力學性能較相同鑄造加工產(chǎn)品偏低 由于成形過程需要模具和相應壓機因此大型工件或產(chǎn)品難以制造規(guī)模效益比較小 優(yōu)點材料利用率高加工成本較低節(jié)省勞動率可以獲得具有特殊性能的材料或產(chǎn)品 缺點由于產(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為模具設計接近最終產(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)汽車齒輪時如用機械方法制造工序長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區(qū)域每個區(qū)域的特點是什么 答氣體霧化制粉過程可分解為金屬液流負壓紊流區(qū)原始液滴形成區(qū)有效霧化區(qū)和冷卻凝固區(qū)等四個區(qū)域。其特點如下: 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) 因高速運動霧化氣體攜帶大量動能對形成帶狀 - 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鎢作為還原制備鎢粉的原料 5 分 答采用藍鎢作為原料制備鎢粉的主要優(yōu)點是 可以獲得粒度細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。 采用藍鎢作為原料藍鎢二次顆粒大一次顆粒小在 H2 中揮發(fā)少通過氣相遷移長大的機會降低獲得 WO2 顆粒小在一段還原獲得 WO2 后在干氫中高溫進一步還原顆粒長大不明顯且產(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單位體積內(nèi)的粉末質(zhì)量它是粉末的一個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、粉末形狀及形貌對松裝密度影響顯著 粉末平均粒度越小粉末形貌越復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 粉末平均粒度越小粉末形貌越復雜粉末顆粒之間的運動摩擦阻力越大流動性越差松裝密度越小。 粉末質(zhì)量粉末顆粒中孔隙因素越小、松裝密度越小 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)對金屬流柱的沖擊作用越強得到的粉末越細 采用液體霧化介質(zhì)時由于質(zhì)量大于氣體霧化介質(zhì)攜帶的能量大得到的粉末越細 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小 介質(zhì)壓力大沖擊作用強粉末越細 8 、用比表面吸附方法測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不平衡對氣體具有吸附作用在液氮溫區(qū)物質(zhì)對氣體的吸附主要為物理性質(zhì)的吸附無化學反應經(jīng)數(shù)學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行測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我們知道了總表面積數(shù)值后可以假設粉末為球形然后根據(jù)球當量直徑與表面積的關(guān)系形狀因子獲得粉末平均粒徑。為了盡量獲得準確的測量數(shù)據(jù)被吸附的氣體通常是惰性氣體。這樣一種由測量一定質(zhì)量粉末總表面積然后計算粉末平均粒度的方法就是通過測試粉末比表面積計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力特點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行在單軸壓制時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力狀態(tài)各向異性 1 2= 3 導致壓坯中各處密度分布不均勻等靜壓制時由于應力均勻來自各個方向且通過水靜壓力進行各方向壓力大小相等粉體中各處應力分布均勻 1= 2= 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向低價轉(zhuǎn)變最后還原成鎢粉 WO3WO2 W 其中還有 WO2 。 90WO2 。 72 等氧化物形式。由于當溫度高于 550 度時氫氣即可還原 WO3 由于當溫度高于 700 度時氫氣即可還原 WO2 。因為在這種條件下水分子的氧離解壓小于 WO3 WO2 離解壓水分子相對穩(wěn)定 WO3 WO2 被還原同時由于溫度的作用疏松粉末中還原產(chǎn)物容易經(jīng)擴散排走還原動力學條件滿足導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致鎢粉顆粒長大。粉末在高溫區(qū)停留的時間長也會因原子遷移致使鎢粉顆粒長大。氫氣濕度大導致 WO3 和 WO2 細顆粒進入氣相也是導致鎢粉顆粒長大的重要因素。 11、碳直接還原氧化鐵制備鐵粉時熱力學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 的反應平衡曲線 c 曲線 FeO 被還原成 Fe 的反應平衡曲線 d 曲線 Fe3O4 被還原成 Fe 的反應平衡曲線。 與 b 、c 相交的曲線為碳氧化反應的平衡曲線 在dooc線以上Fe穩(wěn)定存在doob線以下部分Fe3O4穩(wěn)定存在在ob 、oc線之間FeO穩(wěn)定存在只有當溫度高于碳的氧化反應平衡曲線與FeO被還原成Fe的反應平衡曲線的焦點溫度時氣相中的CO百分含量濃度才能使FeO被還原成Fe即溫度高于 680 o CCO的百分含量超過61%。 12、固體碳還原鐵粉時氣體平衡條件如圖所示分析圖中各區(qū)域的含義個線段含義和1、2、3、4、5、6點的含義。 答固體碳還原平衡氣相圖有兩部分疊加而成固體碳氣化反 應和氧化鐵還原-氧化平衡反應。 固體碳氣化反應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-氧化平衡反應指各種溫度下反應平衡條件、對氣氛組成的要求。圖中的曲線對應的平衡狀態(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存在時的表面能之和即 AB < A+ 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 當采用環(huán)縫形噴嘴時 , 由于錐型的氣流形成密閉的空間 , 導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方法都能測量粉末比表面積為什么Fsss只能測得二次顆粒直徑而BET能測一次顆粒直徑 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算和測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測試原理是粉末體中空隙構(gòu)成毛細管對氣體分子阻力壓力降來測得毛細管孔壁可視為粉末外表面積體中空隙構(gòu)成毛細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氣體不能流通因此該部分難以測試和計算在內(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)晶時枝晶生長尺寸非常有限因此粉末結(jié)構(gòu)比較均勻同時調(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、冷卻時間、金屬溶液表面張力。過冷度大冷卻時間長表面張力大表面張力作用時間長有利于獲得球形度很好的粉末。 18、分析燒結(jié)時形成連通孔隙和閉孔隙的條件。答 開孔Ps=Pv -/ Ps僅是表面張應力-/中的一部分因為氣體壓力Pv與表面張應力的符號相反。當孔隙與顆粒表面連通即開孔時Pv可取1atm只有當燒結(jié)頸長大表面張力減小到與Pv平衡時燒結(jié)收縮停止 閉孔Ps=Pv-2/r孔 r孔孔隙半徑 -2/r孔表示作用在孔隙表面使孔隙縮小的張應力。當孔隙收縮時氣體若來不及擴散出去形成閉孔隙。如果張應力大于氣體壓力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度便于成形。橡膠、石蠟、PEG、PVA等。 www.docin.com 10 b流動性差的粉末、細粉或輕粉填充性能不好自動成形不好影響壓件密度的均勻性。添加成形劑能適當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)頸表面的拉應力隨著燒結(jié)過程的進行而降低 答 =-/ 作用在頸部的張應力指向頸外導致燒結(jié)頸長大孔隙體積收縮。與此同時隨著燒結(jié)過程的進行燒結(jié)頸擴大的數(shù)值增大燒結(jié)驅(qū)動力逐步減小。 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述其原因 答 球形度與顆粒相同體積的相當球體的表面積對顆粒的實際表面積之比稱為球形度。它不僅表征了顆粒的對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、縫隙和臺階等缺陷均使顆粒的實際表面積增大這時粗糙度值也將增大。 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)則形狀氣霧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)能改善主導致密化機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)會帶來什么后果為什么如何改正模沖結(jié)構(gòu)的設計備注兩臺階均為圓柱形。答 采用整體下模沖結(jié)構(gòu)導致兩臺階圓柱壓坯的密度分布不均勻。密度不同的連接處就會由于應力的重新分布而產(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。 故為了使具有復雜形狀的橫截面不同的壓坯密度 均勻必須設計出不同動作的組合模沖并且應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后者的壓坯強度較前者大。因為石墨碳粉的彈性模量比銅高加入高模量組份的石墨碳粉后壓制時粉末結(jié)合強度大故壓坯強度高 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加工45#鋼件對粉末冶金零件供應商按同材質(zhì)提供的樣件進行金相檢驗。質(zhì)檢人員發(fā)現(xiàn)粉末冶金件中的鐵晶粒與原45#鋼機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#鋼機加工件的晶粒細小。 原因 1 粉末冶金件在燒結(jié)過程中孔隙、夾雜物對晶界遷移的阻礙 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對晶界遷移施加了阻礙作用 b、 粉末中的夾雜物也對晶粒長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。其對晶界遷移的阻礙作用大于孔隙。因為孔隙隨著燒結(jié)過程的進行可減弱或消失。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 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小。 30、哪些因素影響粉末顯微硬度對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?shù)耐嘶鸸に噥硐庸び不?、降低其中氧、碳含量達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較高影響粉末壓縮性。故進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而提高壓坯密度。 2改善粉末流動性提高模具的光潔度和硬度。 33、選擇成形方法時需要考慮的基本問題有哪些 答 1幾何尺寸、形狀復雜程度 2性能要求力學、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)的三個基本條件是什么它們對液相燒結(jié)致密化的貢獻是如何體現(xiàn)的 答 三個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位較高產(chǎn)生優(yōu)先溶解通過擴散和液相流動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單位體積內(nèi)粉末質(zhì)量。 a、粒度粒度小流動性差松裝密度小 b、顆粒形狀形狀復雜 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、粒度分布細分比率增加松裝密度減小; 粗粉中加入適量的細粉松裝密度增大;如球形不銹鋼粉 e、粉末經(jīng)過適當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填充能力強松裝密度大 36、在金屬粉末注射成形過程中為什么必須采用細粉末作原料或用細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 顆粒細小比表面積大表面能越高能提高粉末燒結(jié)驅(qū)動力 2 顆粒細化顆粒間的聯(lián)結(jié)力提高提高脫脂后坯體的強度 3 細顆粒阻力大融體與粘結(jié)劑在流動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會脫脂速度。 37、對于一多臺階的粉末冶金零件設計壓模是應注意哪兩個問題 答1 組合模沖2恒壓縮比。 在壓制橫截面不同的多臺階的壓坯時必須保證整個壓坯內(nèi)的密度相同否則在脫模過程中密度不同的連接處就會由于應力的重新分布而產(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。 故為了使具有復雜形狀的橫截面不同的壓坯密度均勻必須設計出不同動作的組合模沖并且應使它們的壓縮比相等。 38、表面遷移包括哪些燒結(jié)機構(gòu)當燒結(jié)進行到一定程度孔隙產(chǎn)生封閉后它們起何作用 答 1表面擴散球表面層原子向頸部擴散。 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散沉積在頸部。 孔隙產(chǎn)生封閉后表面擴散只能促進孔隙表面光滑導致孔隙球化。蒸發(fā)-凝聚也對孔隙的球化也起作用。 39、分析模壓時產(chǎn)生壓坯密度分布不均勻的原因。 答 剛模壓制時由于粉末顆粒與模具陰模內(nèi)壁、模沖、芯棒之間的因相對運動而出現(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法提高其純度和適當?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、簡述RZ工藝制霧化鐵粉的工藝設計的依據(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。而過高的碳則會導致鐵液的表面張力增加難以得到細粉。 2 高碳鐵水可減輕空氣與鐵反應形成鐵氧化物所造成鐵水粘度增加的趨勢同時碳與氧在后續(xù)高溫還原時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使顆粒表面形成凹凸而粗粗糙化Fe(C)(l)+O2=Fe(l)+CO2同時破碎及CO2微氣泡在逸至鐵液滴表面時造成表面凹凸并且高溫還原時使顆粒間產(chǎn)生輕度燒結(jié)即細小顆粒粘結(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、分析氧化鋁彌散強化銅復合材料在高溫如850C具有高硬度的原因。 答 氧化鋁彌散強化銅復合材料顯微結(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)點阻礙位錯亞結(jié)構(gòu)中位錯逃逸并且晶界上的彌散質(zhì)點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 剛模壓制時由于粉末顆粒與模具陰模內(nèi)壁、模沖、芯棒之間的因相對運動而出現(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?qū)е伦冃?c、限制拱壓產(chǎn)品的形狀和高度。 46、影響粉末流動性的因素有哪些如果一種粉末的流動性較差對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、形狀復雜表面粗糙顆粒間的相互摩擦和咬合阻礙它們相互移動流動性差 b、理論密度增加比重大流動性增加 c、粒度組成細粉增加 流動性下降。 危害 流動性差的粉末壓制時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?47、根據(jù)鎢粉粒度長大機理如何從工藝設計上獲得細顆粒鎢粉 答 采用兩階段還原法 第一階段還原WO3WO2時 顆粒長大嚴重應在較低溫度下進行 第二階段還原WO2 W時顆粒長大趨勢較第一階段小故可在更高的溫度下進行。 48、粉末壓坯強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度 答 1影響因素 顆粒間的結(jié)合強度機械嚙合和接觸面積 顆粒間的結(jié)合強度 a.顆粒表面的粗糙度 b.顆粒形狀 粉末顆粒形狀越復雜表面越粗糙則粉末顆粒之間彼此嚙合的越緊密壓坯強度越高。 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、壓制時顆粒間的相互填充程度進而提高接觸面積壓制壓力壓力大塑性變形大S提高顆粒形狀復雜結(jié)合強度提高但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的化學計量附近波動的原因。金中碳含量可在一定范圍內(nèi)偏離WC的化學計量而不致引起合金強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-相若高于這一數(shù)值則會生成游離石墨。這二者都是硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)缺陷導致硬質(zhì)合金強度的大幅度下降。但當合金中碳含量在6.05-6.2%范圍內(nèi)波動時合金強度變化不大。 1添加了晶粒長大抑制劑TaC、VC、Cr2C3等以其化合物或相應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 51、分析溫度液相燒結(jié)三個條件的必要性。 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S=SL+LCOS(為潤濕角),并且需滿足的潤濕條件是<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)生馬欒哥尼效應有利于液相遷移同時增加了固相物質(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。同時也可減小固相顆粒間的接觸機會。 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?zhí)岢鱿鄳慕鉀Q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崿F(xiàn)成形。 采用溫壓技術(shù)低的脫模壓力高的壓坯強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 當壓力去除之后和將壓坯脫拱之后由于內(nèi)應力作用壓坯產(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)生的彈性應力越小粒度小彈性后效大 d.顆粒形狀形狀復雜彈性應力大彈性后效大 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行、燒結(jié)體性能得以提高的燒結(jié)方法。采用化學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) 強化燒結(jié)是泛指能夠增加燒結(jié)速率或能夠強化燒結(jié)體性能合金化或抑制晶粒長大的所有燒結(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在制造零部件時各有什么優(yōu)缺點 答 還原鐵粉和霧化鐵粉。 還原鐵粉低的成本為制造大量價質(zhì)優(yōu)價廉的中低密度鐵基粉末冶金零部件創(chuàng)造條件 顆粒形狀復雜粉末成形性能好便于制造形狀復雜或薄壁類零部件 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利用雙球模型圖示說明。 答 表面遷移包括 表面擴散球表面層原子向頸部擴散。 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壓縮性較差。 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度便于成形2流動性差的粉末、細粉或輕粉填充性能不好自動成形不好影響壓件密度的均勻性。添加成形劑能適當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選用還原劑應滿足什么要求 答 還原劑應滿足 a.GMeO>GXO或 Z xo < Zmeo 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)有兩個分別經(jīng)單向壓制和雙向壓制的圓柱形直徑為20mm高度為25mmWC-10Co 粉末坯件請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 雙向壓制兩端都光滑明亮中間則比較暗淡。 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 雙向壓制時兩端有效壓制壓力大、密度高中間有效壓制壓力相對小、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)機構(gòu)哪些對粉末壓坯致密化有貢獻哪些有利于孔隙球化 答 致密化粘性流動、體積擴散、晶界擴散、塑性流動、表面擴散燒結(jié)早期 球化表面擴散后期、蒸發(fā)-凝聚 66、互不溶二元系A-B粉末燒結(jié)時必須滿足什么熱力學條件 答1互不溶系的燒結(jié)服從不等式AB<A B即A-B的比界面能必須小于A、B單獨存在的比表面能之和 2在滿足上式的前提下如果AB>|A B|在兩組元的顆粒間形成燒結(jié)頸的同時它們可互相靠攏至某一臨界值如果AB<|A B|則開始時通過表面擴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AB越小燒結(jié)的動力就越大。 67、燒結(jié)氣氛的兩個作用是什么 答 1保護功能控制燒結(jié)體與環(huán)境之間的化學反應如氧化和脫碳 2凈化功能及時帶走燒結(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 答 主要技術(shù)特點是 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、準晶、微晶粉末。經(jīng)固結(jié)后這些材料具有奇特的力學、物理和化學性能 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啻蠓雀纳坪辖鸬牧W和耐熱性能。 71、在模具設計合理下如何制造形狀復雜的零部件 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度 2 采用溫壓技術(shù)a、低的脫模壓力 b、高壓坯密度和強度 c、彈性后效小 d、密度分布均勻 73、巴爾申壓制方程的三個基本假設是什么 答 1將粉末體視為彈性體運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力特點。 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力狀態(tài)各向異性12=3導致壓坯中各處密度分布不均勻等靜壓制時由于應力來自各個方向且通過水等靜壓力進行各方向壓力大小相等粉體中各處應力分布均勻1=2=3因此壓坯中各處的密度基本一致 77、討論固相燒結(jié)后期孔隙為什么會球化小孔隙為什么會消失 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)遷移到凹部位促進孔隙表面光滑從而使孔隙球化 由于體積擴散空位的內(nèi)孔隙向顆粒表面擴散以及空位由小孔隙向大孔隙擴散燒結(jié)體發(fā)生收縮小孔隙不斷消失