粉末冶金課后習題.doc

第一章1.碳還原法制取鐵粉的過程機理是什么？影響鐵粉還原過程和鐵粉質量的因素有哪些？答：鐵氧化物的還原過程是分段進行的，即從高價氧化鐵到低價氧化鐵，最后轉變成金屬：Fe2O3Fe3O4Fe。固體碳還原金屬氧化物的過程通常稱為直接還原。當溫度高于570時，分三階段還原：Fe2O3Fe3O4浮斯體（FeOFe3O4固溶體）Fe3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO=3FeO+CO2 FeO+CO=Fe+CO2 當溫度低于570時，由于氧化亞鐵不能穩(wěn)定存在，因此，Fe3O4直接還原成金屬鐵 Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2影響因素：（1）原料原料中雜質的影響原料粒度的影響 （2）固體碳還原劑固體碳還原劑類型的影響固體還原劑用量的影響（3）還原工藝條件還原溫度和還原事件的影響料層厚度的影響還原罐密封程度的影響（4）添加劑加入一定的固體碳的影響返回料的影響引入氣體還原劑的影響堿金屬鹽的影響海綿鐵的處理制取鐵粉的主要還原方法有哪些？比較其優(yōu)缺點。2、發(fā)展復合型鐵粉的意義何在？答：高密度、高強度、高精度粉末冶金鐵基零件需要復合型鐵粉。所謂復合型粉末是指用氣體或液體霧化法制成的完全預合金粉末、部分擴散預合金粉末以及粘附型復合粉末。還原法制取鎢粉的過程機理是什么？影響鎢粉粒度的因素有哪些？氫還原。總的反應式：WO3+3H2=W+3H2O。鎢具有4種比較穩(wěn)定的氧化物W03+0.1H2=W02.9+0.1H20 W02.9+0.18H2 = W02.72+0.18H20W02.72+0.72H2 =W02+0.72H2O WO2+2H2 =W+2H2O影響因素：原料：三氧化鎢粒度、含水量、雜質氫氣：氫氣的濕度、流量、通氣方向還原工藝條件：還原溫度、推舟速度、舟中料層厚度添加劑3、作為還原鎢粉的原料，藍鎢比三氧化鎢有什么優(yōu)越性，其主要工藝特點是什么？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?。?，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?。辉谝欢芜€原獲得 WO2 后，在干氫中高溫進一步還原，顆粒長大不明顯，且產量高。 試舉出還原-化合法的應用范圍。還原金屬氧化物及鹽類以生產金屬粉末是一種應用最廣泛的制粉方法。特別是直接使用礦石以及冶金工業(yè)廢料如軋鋼鐵鱗作原料時，還原法最為經濟。實踐證明：用固體碳還原，不僅可以制取鐵粉，而且可以制取鎢粉；用氫或分解氨還原，可以制取鎢、鉬、鐵、銅、鈷、鎳等粉末；用轉化天然氣作還原劑，可以制取鐵粉等；用鈉、鈣、鎂等金屬作還原劑，可制取鉭、鈮、鈦、鋯、釷、鈾等稀有金屬粉末。歸納起來，不但還原劑可呈固態(tài)、氣態(tài)以至液態(tài)，而被還原物料除固態(tài)外，還可以是氣相和液相。4、試舉出氣相沉積法的應用范圍。（1）金屬蒸氣冷凝，這種方法主要用于制工業(yè)上生產碳化硅是將石英砂與碳（石墨、炭黑等）。這些金屬的特點是有較低的熔點和較高的揮發(fā)性，如果將這些金屬蒸氣在冷卻面上冷凝下來，便可形成很細的球狀粉末。羥基物熱離解。（3）氣相還原，包括氣相氫還原和氣相金屬熱還原（4）化學氣相沉積。試舉出液相沉淀法的應用范圍。（1）金屬置換法；（2）溶液氣體還原法，主要是溶液氫還原法；（3）從熔鹽中沉淀法； 輔助金屬浴法。5、水溶液電解法的成粉條件是什么？與電解精煉有什么異同？6、 影響電解銅粉粒度的因素有哪些？答：（1）電解液組成 1）金屬離子濃度的影響2） 酸度的影響3） 添加劑的影響（2） 電解條件1） 電流密度的影響2） 電解液溫度的影響3） 電解時攪拌的影響4） 刷分周期的影響5） 關于放置不溶性陽極和采用水內陰極問題7、電解法可生產哪些金屬粉末？為什么？答：1)水溶液電解法：可生產銅、鎳、鐵、銀、錫、鉛，鉻、錳等金屬粉末，在一定條件下可使幾種元素同時沉積而制得Fe-Ni、Fe-Cu等合金粉末。2)熔鹽電解法：可以制取Ti、Zr、Ta、Nb、Th、U、Be等純金屬粉末，也可以制取如Ta-Nb等合金粉末以及各種難熔化合物（如碳化物、硼化物和硅化物等）8、金屬液氣體霧化過程的機理是什么？影響霧化粉末粒度、成分的因素有哪些？答：霧化法屬機械制粉法，是直接擊碎液體金屬或合金而制得粉末的方法。二流霧化法是用高速氣流或高壓水擊碎金屬液流的，霧化法只要克服液體金屬原子間的鍵合力就能使之分散成粉末，因而霧化過程所消耗的外力比機械粉碎法小得多。霧化過程是一復雜過程，按霧化介質與金屬液流的相互作用的實質，既有物理-機械作用，又有物理-化學變化。四個區(qū)：負壓紊流區(qū)、原始液滴形成區(qū)、有效霧化區(qū)、冷卻凝固區(qū)。影響因素：霧化介質：霧化介質類別、氣體或誰的壓力金屬液流:金屬液的表面張力和粘度、金屬液過熱溫度、金屬液股流直徑其他工藝：噴射參數、聚粉裝置參數9、離心霧化法有什么特點？答：利用機械旋轉的離心力將金屬液流擊碎成細的液滴，然后冷卻凝結成粉末。綜合了氣體霧化和旋轉盤霧化的特點。霧化法是一種簡便的經濟粉末生產方法，旋轉電極霧化不僅可以霧化低熔點的金屬，而且可以制取難容金屬粉末機械粉碎法（球磨的基本規(guī)律及其影響因素）機械粉碎法是靠壓碎、擊碎、磨削等作用，將塊狀金屬或合金機械的粉碎成粉末的。球磨的基本規(guī)律：1)球磨機轉速慢時，球和物體沿筒體上升至自然坡度角，然后滾下，稱為瀉落。這時的粉碎主要是靠球的摩擦作用。2）球磨機轉速較高時，球在離心力作用下，隨著筒體上升至比第一種情況更高的高度，然后在重力作用下掉下來，稱為拋落。這時物料不僅靠球體與球體之間的摩擦作用，主要是靠球體落下時的沖擊作用而被粉碎，其效果最好。3）繼續(xù)增加球磨機的轉速，當離心力超過球體的重力式，緊靠襯板的球不脫落筒壁而與筒體一起回轉，此時無聊的粉碎作用將停止。10、快速冷凝技術的特點是什么？快速冷凝技術的主要方法有哪些？答：快速冷凝技術的冷卻速度>105/s，是傳統(tǒng)霧化技術的重要發(fā)展。由于強化冷卻過程和外界輸入能量，可得到性能奇異性能的粉末和合金。主要技術特點是：.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；.提高合金元素的固溶度；.可得到許多非平衡相或材料，包括非晶、準晶、微晶粉末。經固結后，這些材料具有奇特的力學、物理和化學性能；.可抑制有害相的形成。如在Al-Fe合金中，針狀的化合物轉變?yōu)閺浬⑾?，大幅度改善合金的力學和耐熱性能?？焖倮淠夹g的主要方法：1、 傳導傳熱機制（1） 熔體噴紡法（2） 熔體沾出法2、 對流傳熱機制（1） 超聲氣體霧化法（2） 離心霧化法（3） 氣體霧化與旋轉盤霧化法11、霧化法可生產哪些金屬粉末？為什么？答：霧化法屬于機械制粉法，是直接擊碎液體金屬或合金而制得粉末的方法，應用較廣泛，生產規(guī)模僅次于還原法。霧化法又稱噴霧法，可以制取鉛、錫、鋁、鋅、銅、鎳、鐵等金屬粉末，也可制取黃銅、青銅、合金鋼、高速鋼、不銹鋼等預合金粉末。制造過濾器用的青銅、不銹鋼、鎳的球形粉末目前幾乎全是采用霧化法生產。液體金屬的擊碎包括制粒法和霧化法兩類。制粒法是一種類似制造鉛彈的簡單方法，即讓熔化金屬通過小孔或篩網自動地注入空氣或水中，冷卻凝固后得到金屬粉末，粒度較粗，一般為0.51mm。為了得到更細的粉末，有時將熔化金屬從盛液桶中流入斜槽，再由斜槽流到運動著的運輸帶上，液流被運輸帶擊碎成液滴而落入水中。制粒法適于制取低熔點金屬如鉛、錫、鋁、鋅等粉末。12、有哪些方法可生產鐵粉？比較各方法的優(yōu)缺點。1、 物理化學方法方法1） 還原法.2）氣相凝結或離解。3）電解法。2、 機械法1)機械粉碎。2）霧化法。13、從技術上、經濟上比較生產金屬粉末的三大類方法：還原法，霧化法和電解法。14、試論述超細粉末的前景及應用。第二章1、 粉末顆粒有哪幾種聚集形式？它們之間的區(qū)別在哪里？答：1、一次顆粒，二次顆粒（聚合體或聚集顆粒），團粒，絮凝體2,通過聚集方式得到的二次顆粒被稱為聚合體或聚集顆粒；團粒是由單顆?；蚨晤w?？糠兜氯A引力粘結而成的，其結合強度不大，用磨研、擦碎等方法或在液體介質中就容易被分散成更小的團粒或單顆粒；絮凝體是在粉末懸浮液中，由單顆?；蚨晤w粒結合成的更松軟的聚集顆粒。2、氫損法測定金屬粉末的氧含量的原理是什么？該方法適用于怎樣的金屬？為什么說它測定的一般不是全部氧含量？答：原理：氫損法是將5g有潤滑劑的金屬粉末試樣放在剛玉舟皿內在純氫氣流中煅燒一段時間，煅燒時，粉末中的洋河請結合生成水汽排出使得粉末總重減少，減少值占粉末試樣重量的百分數即為氫損值。適用：（1）粉末金屬氧化物中氧能被還原的金屬（2）高熔點的金屬（不易揮發(fā)的金屬）氫損值只是近似反映粉末中的氧含量，因為在煅燒過程中，粉末中SiO2,Al2O3,MgO,CaO等含氧雜質不能被還原，而一些非氧雜質C,S等卻能與氫生成揮發(fā)性化合物排出，同時，粉末表面吸附的氣體雜質和粉末中低共熔點金屬Zn,Cd,Pb等也揮發(fā)排出，因此給準確測量氧含量帶來了困難。3、什么叫當量球直徑？今假定有一邊為 1 m 的立方體顆粒，試計算它的當量球體積直徑和當量球表面直徑各是多少？答：利用沉降法、離心法或水力學方法（風篩法、水簸法）測得的粉末粒度，稱為當量粒徑。當量粒徑中有一種斯托克斯徑，其物理意義是與被測粉末具有相同沉降速度且服從斯托克斯定律的同質球形粒子的直徑。由于粉末的實際沉降速度還受顆粒形狀和表面狀態(tài)的影響，故形狀復雜、表面粗糙的粉末，其斯托克斯徑總是比按體積計算的幾何學名義徑小。4、假定某一不規(guī)則形狀顆粒的投影面積為 A ，表面積為 S ，體積為 V ，請分別導出與該顆粒具有相等 A 、 S 和 V 的當量球投影面直徑 D A ，當量球表面直徑 D s 和當量球體積直徑 D V 的具體表達式。5、 請解釋為什么粉末的振實密度對松裝密度的比值愈大時，粉末的流動性愈好？答：松裝密度與振實密度在粉末壓制操作中，常采取容量裝粉法，即用充滿一定容積的型腔的粉末量來控制壓件的密度和單重，這就要求每次裝滿模腔的粉末應有嚴格不變的質量。但是，不同粉末裝滿一定容積的質量是不同的，因此規(guī)定用松裝密度或振實密度來描述粉末的這種容積性質。松裝密度是粉末在規(guī)定條件下自然充填容器時，單位體積內的粉末質量，單位為g/cm2 .振實密度系將粉末裝于振動容器中，在規(guī)定條件下，經過振動后測得的粉末密度。松裝密度是粉末自然堆積的密度，它取決于顆粒間的粘附力、相對滑動的阻力以及粉末體孔隙被小顆粒填充的程度雖然敲擊或振動會使粉末顆粒堆積得更緊密（如振實密度），但粉末體內仍存在大量的孔其所占隙 的體積稱為孔隙體積?？紫扼w積與粉末體的表觀體積之比稱為孔隙度。顯然，松裝粉末的孔隙度比振實粉末的孔隙度高。6、將鐵粉過篩分成 100+200 目和 325 目兩種粒度級別，測得粗粉末的松裝密度為 2.6g/cm 3 。再將 20% 的細粉與粗粉合批后測得松裝密度為 2.8g/cm 3 ，這是什么原因？請說明。7、沉降分析的計算粒度公式（ 2-5 ）中的密度 應該用什么顆粒密度表示？為什么說懸濁液中粉末分散不好是造成分析誤差的最大原因？答：沉降分析的計算粒度公式（ 2-5 ）中的密度 與0為顆粒與介質的密度。8、單點吸附法是怎樣將 BET 吸附二常數式簡化成通過坐標原點的直線方程？吸附法測定的粉末粒度是用一種什么當量球直徑表示？為什么它比透過法測定的粒度偏?。吭瓌t上它應該反映聚集顆粒的什么顆粒的大?。看穑?9、氣體通過粉末床的阻力同粉末粒度有什么關系？為什么費氏儀（常壓空氣透法）測定粉末比表面值不是全比表面值？10、用沉降分析方法測得鋁粉（密度為 2.7g/cm 3 ）的粒度組成如下：粒度范圍， um 質量， g0 1 0.0 1 2 0.4 2 4 5.5 4 8 23.4 8 1219.0 12 20 17.6 20 32 5.9 32 44 1.1 44 88 0.3 880.0 繪制粒度分布圖，以表示累積質量百分數與粒度的 1og 值的變化關系； 以質量基準表示的平均粒度值是多少？ 估計以個數基準表示的平均粒度值是多少？ 說明哪幾種粒度測定方法適合于這種粉末？第三章1、 壓制前粉末料需進行哪些預處理？其作用如何？答：預處理包括：粉末退火、篩分、混合、制粒、加潤滑劑。預先退火：使氧化物還原，降低碳和其他雜質的含量，提高粉末的純度；消除粉末的加工硬化，穩(wěn)定粉末的晶體結構?；旌希簩煞N或兩種以上不同成分的粉末混合均勻。篩分：把顆粒大小不同的原始粉末進行分級。制粒：將小顆粒的粉末制成大顆?；驁F粒，改善粉末的流動性。在硬質合金生產中，為了便于自動成形，制粒使粉末能順利充填模腔。加潤滑劑：降低成形時粉末顆粒和模沖間摩擦，改善壓坯的密度分布，有利于脫模。2、 選擇成形劑的原則是什么？成形劑的加入方式有幾種？答：1有較好的粘結性和潤滑性能，在混合粉末中容易均勻分布，且不發(fā)生化學變化。2軟化點較高，混合時不易因溫度升高而熔化。3混合粉末中不致于因添加這些物質而使其松裝密度和流動性明顯變差，對燒結體特性也不能產生不利影響。4加熱時，從壓坯中容易呈液態(tài)排出，并且這種氣體不影響發(fā)熱元件、耐火材料的壽命。5對產品外觀和性能無不良影響。方式：通常在混料過程中以干粉的形式加入，與主要成分的金屬粉末一起混合，在某些場合也以溶液狀態(tài)加入，此時，先將石蠟或合成橡膠溶于汽油或酒精中，再將它摻入料漿或干的混合料中。壓制前，須將其中的汽油或酒精揮發(fā)。3、 噴霧干燥制粒的工藝過程如何？有何優(yōu)缺點？噴霧干燥制粒全過程是在密封系統(tǒng)中完成，共分為四個階段：（1）料漿的霧化；（2）液滴群干燥；（3）液滴群與加熱介質相接觸；（4）料粒與加熱介質分離。這種工藝所制得的料粒形狀規(guī)則，粒度均勻，流動性好，可減少壓制廢品的出現。此外，松裝密度低的粉末可經過一次成形（壓團）處理，將團塊粉碎后再使用。但是，這時由于粉末的加工硬化而往往需要重新退火。4、粉末壓制過程的特點怎樣？以示意圖表示。粉末在壓模內所受壓力的分布是不均勻的，這與液體的各向均勻受壓情況有所不同。因為粉末顆粒之間彼此摩擦、相互楔住，使得壓力沿橫向（垂直于壓模壁）的傳遞比垂直方向要困難得多。并且粉末與模壁在壓制過程中也產生摩擦力，此力隨壓制壓力而增減。因此，壓坯在高度上出現顯著的壓力降，接近上模沖端面的壓力比遠離它的部分要大得多，同時中心部位與邊緣部位也存在著壓力差，結果，壓坯各部分的致密化程度也就有所不同。在壓制過程中，粉末由于受力而發(fā)生彈性變形和塑性變形，壓坯內存在著很大的內應力，當外力停止作用后，壓坯便出現膨脹現象彈性后效。5、壓制壓力、凈壓力、摩擦壓力、側壓力之間的關系怎樣？粉末體在壓模內受壓時，壓坯會向周圍膨脹，模壁就會給壓坯一個大小相等方向相反的反作用力，壓制過程中由垂直壓力所引起的模壁施加于壓坯的側面壓力稱為側壓力。由于粉末顆粒之間的內摩擦和粉末顆粒與模壁之間的外摩擦等因素的影響，壓力不能均勻地全部傳遞，傳到模壁的壓力將始終小于壓制壓力，也就是說，側壓力始終小于壓制壓力?？倝毫?凈壓力+壓力損失 側壓力小于壓制力6、壓制時壓力的分布狀況怎樣？產生壓力降的原因是什么？壓坯中產生壓力分布不均勻的原因有哪些？壓制壓力作用在粉末體上之后分為兩部分，一部分是用來使粉末產生位移、變形和克服粉末的內摩擦，這部分力稱為凈壓力，通常以P1表示；另一部分，是用來克服粉末顆粒與模壁之間外摩擦的力，這部分力稱為壓力損失，通常以 P1表示。因此，壓制時所用的總壓力為凈壓力與壓力損失之和，即：壓模內模沖、模壁和底部的應力分布如圖3-18 所示。由圖可知：壓模內各部分的應力是不相等的。由于存在著壓力損失，上部應力比底部應力大；在接近模沖的上部同一斷面，邊緣的應力比中心部位大；而在遠離模沖的底部，中心部位的應力比邊緣應力大。 7、壓坯中密度分布不均勻的狀況及其產生原因是什么？答：1、壓坯的密度分布，在高度方向和橫斷面上，是不均勻的：在與模沖相接觸的壓坯上層，密度和硬度都是從中心向邊緣逐步增大的，頂部的邊緣部分密度和硬度最大；在壓坯的縱向層中，密度和硬度沿著壓坯高度從上而下降低。但是，在靠近模壁的層中，由于外摩擦的作用，軸向壓力的降低比壓坯中心大得多，以致在壓坯底部的邊緣密度比中心的密度低。因此，壓坯下層的密度和硬度之分布情況和上層相反2、增加壓坯的高度會使壓坯各部分的密度差增加；加大直徑會使密度的分布更加均勻；采用模壁光潔度很高的壓模并在模壁上涂潤滑油，能夠減少外摩擦系數，改善壓坯的密度分布。8、試述巴爾申壓制理論的簡況。由虎克定律可知，對于致密金屬，應力無限小的增量正比于變形無限小的增量，即巴爾申的壓制方程已經過很多學者的實驗檢驗，表明此方程僅在一定場合中是正確的，壓制因素都取決于粉末粒度和粒度組成。實際的壓制曲線不等于直線，巴爾申本人9、柯羅皮斯基壓制理論的簡況。10、試述川北公夫壓制理論的簡況。11、試述黃培云壓制理論的簡況及其新發(fā)展。12、試述各種壓制理論的比較。13、影響壓制過程的因素數有哪些？1、粉末性能對壓制過程的影響1)粉末物理性能的影響（1）金屬粉末本身的硬度和可塑性；（2）金屬粉末的摩擦性能 2）粉末純度（化學成分）的影響 3）粉末粒度及粒度組成的影響 4）粉末形狀的影響 5）粉末松裝密度的影響2、潤滑劑和成形劑對壓制過程的影響1）潤滑劑和成形劑的種類 2）潤滑劑和成形劑的用量 3）振動壓制的影響 4）磁場壓制的影響14、壓坯廢品的種類及其產生原因有哪些？第四章1、粉末冶金技術中的特殊成形包括哪些內容？與一般鋼模壓制法相比較有什么特點？答：等靜壓成型，粉末連續(xù)成型，粉漿澆注成型，粉末注射成形，爆炸成形（1）等靜壓成型：1）能夠壓制具有凹形、空心等復雜形狀的桿件；2）壓制時，粉末體與彈性模具的相對移動很小，所以摩擦損耗也很小。單位壓制壓力較鋼模制法低；3）能夠壓制各種金屬粉末及非金屬粉末。壓制坯件密度均勻，對難熔金屬粉末及其化合物尤其有效；4）壓坯強度較高，便于加工和運輸；5）模具材料是橡膠和塑料，成本較低廉；6）能在較低的溫度下制得接近完全致密的材料（2）粉末連續(xù)成型：1）能夠生產一般軋制法難于或無法生產的板帶材；2）能夠軋制出成分比較精確的帶材；3）粉末軋制的板帶材料具有各向同性；4）工藝過程短、解約能源；5）粉末軋制法成材率比熔鑄軋制法高；6）不需大型設備，減少大量投資（3）、粉漿澆注成型：制取某些新型特殊材料；生產羰基鐵粉制品，適當燒結處理后，材料機械性能接近鍛造材料；生產設備簡單，生產費用低（4）、粉末注射成形：制造形狀復雜的坯塊（5）、爆炸成形：能夠壓出相對密度極高的壓坯2、假設某企業(yè)需要一批 直徑40 1000mm 、 直徑60 1000mm 的 YG 類硬質合金軋輥，要求材質的孔隙度接近 0% ，請你提出一套成形工藝。3、與一般的冷壓燒結后再進行熱等靜壓制法比較，燒結 - 熱等靜壓制工藝有什么特色？4、 熱等靜壓制技術最適宜于加工什么樣的材料？同熱壓法比較，它的特點是什么？它適用于大批生產小型粉末冶金零件嗎？為什么？答：熱等靜壓法制取的制品密度比熱壓法要高些，尤其在壓制難熔金屬時，差別更為明顯。同一材料的熱等靜壓制溫度比熱壓法低?？紤]到低的壓制溫度有利于獲得細晶粒的合金材料，有利于制取一般方法難于制取的熔點相差懸殊的層疊復合材料，所以，熱等靜壓材料性能普遍高于熱壓法制取的材料性能。5、 噴射成形的特點是什么？它有哪幾種方法？6、 綜述擠壓成形法的特點，它適用于什么材料？7、 市場上十分需要一種鋁 - 銅 - 鋁的復合板材，其尺寸要求為厚 3.0mm ，寬 200mm ，長為 500mm ，請問能用粉末治金方法成形生產嗎？請選擇一種最優(yōu)的制造方法。8、 某機床廠生產一種專用機床，需要一批 1000 300 50mm 的導板，要求為含油率在 13% 16% 的粉末鐵基制品。請問用什么辦法制造？請設計一套制造成形工藝。9、 注射成形技術適用于生產什么形狀的產品？在經濟上技術上該方法有什么優(yōu)缺點？10 、爆炸成形法有什么特點？同等靜壓制法比較，它們有什么差異？第五章1、 燒結理論研究的兩個基本問題是什么？為什么說粉末體表面自由能降低是燒結體系自由能降低的主要來源或部分？答：燒結是粉末冶金生產過程中最基本的工序之一。燒結也是粉末冶金生產過程中的最后一道工序，對最終產品的性能起著決定性作用，另一方面，燒結是高溫操作，而且一般要經過較長的時間，還需要適當的保護氣氛，因此，從經濟角度考慮，燒結工序的消耗是構成產品成本的重要部分，改進操作與燒結的設備，減少物質與能量消耗，如降低燒結溫度，縮短燒結時間等，在經濟上的意義是重大的。兩個基本問題：一是燒結為什么會發(fā)生，也就是所謂燒結的驅動力或燒結力學問題；二是燒結是怎樣進行的，及燒結的機構和動力學問題。因為從理論上講，燒結后的低能位狀態(tài)之多是對應單晶體的平衡缺陷濃度，而實際上燒結體總是具有更多熱平衡缺陷多的多晶體，因此，燒結過程中晶格畸變能減少的絕對值，相對于表面能的降低仍然是次要的，燒結體內總保留一定數量的熱平衡空位、空位團和位錯網。2、 粉末等溫燒結的三個階段是怎樣劃分的？實際燒結過程還包括哪些現象？答：粉末的等溫燒結過程，按時間大致可劃分為三個界限不十分明顯的階段：（1）粘結階段-燒結初期，顆粒間的原始接觸點或面轉變成晶體結合，即通過成核、結晶長大等原子過程形成燒結頸。（2）燒結頸長大階段-原子向顆粒結合面的大量遷移使燒結頸擴大，顆粒間距離縮小，形成連續(xù)的孔隙網絡。（3）閉孔隙球化和縮小階段-當燒結體密度達到90%以后，多數孔隙被完全分隔，閉孔隙數量大為增加，孔隙形狀趨近球形并不斷縮小。實際燒結過程可能出現的現象例如粉末表面氣體或水分的揮發(fā)、氧化物的還原和離解、顆粒內應力的消除、金屬的回復和再結晶以及聚晶長大等。3、 用機械力表示的燒結驅動力的表達式是怎樣？式中的負號代表什么含義？簡述空位擴散驅動力公式推導的基本思路和原理。4、 應用空位體積擴散的學說解釋燒結后期孔隙尺寸和形狀的變化規(guī)律。答：弗倫克爾把粘性流動的宏觀過程最終歸結為原子在應力作用下的自擴散?；居^點是，晶體內存在著超過該溫度下平衡濃度的過剩空位，空位濃度梯度就是導致空位或原子定向移動的動力。皮涅斯認為，在顆粒接觸面上空位濃度高，原子與空位交換位置，不斷地向接觸面遷移，使燒結頸長大；而且燒結后期，在閉孔周圍的物質內，表面應力使空位的濃度增高，不斷向燒結體外擴散，引起孔隙收縮。實際上，空位源遠不止是燒結頸表面，還有小孔隙表面、凹面及位錯；相應的，可成為空位阱的還有晶界、平面、凸面、大孔隙表面、位錯等。因此，當空位由孔隙向顆粒表面擴散以及空位由小孔隙向大孔隙擴散時，燒結體就發(fā)生收縮，小孔隙不斷消失和平均孔隙尺寸增大。 5、 從晶界擴散的燒結機構出發(fā)，說明燒結金屬的晶粒長大（再結晶）與孔隙借空位向或沿晶界擴散的關系。答：靠近晶界的孔隙總是優(yōu)先消失或減少，而隔離閉孔卻長大并可能超過原始粉末的大小。彎曲晶界移動并在掃過的面上消除微孔，但是當晶界移到新位置時，微孔將聚集成大孔隙，對晶界的繼續(xù)移動起阻礙作用，直至空位通過晶界很快向外擴散，孔隙減小后，晶界又能克服阻力而繼續(xù)移動?？紫吨車目瘴幌蚓Ы鐢U散并被其吸收（或沿晶界向兩端擴散，消失在燒結體之外），使孔隙縮小、燒結體收縮。6、 如何用燒結模型的研究方法判斷某種燒結過程的機構？燒結溫度、時間、粉末粒度是如何決定具體的燒結機構的？某一燒結機構占優(yōu)勢是什么含義？7、 簡要敘述粉末粒度和壓制壓力如何影響單元系固相燒結體系的收縮值？答：粉末粒度影響聚晶長大。因為孔隙尺寸隨粉末粒度增大而增大，對境界移動的阻力也增加，故聚晶長大趨勢小。壓制力很高，燒結時由于內應力急劇消除使密度反而降低。緩慢升溫，使壓坯內氣體容易在孔隙封閉前排除，可減少壓坯的膨脹。8、 分析影響互溶多元系固相燒結的因素。答：燒結溫度：原子互擴散系數隨溫度升高而顯著增大。 燒結時間：在相同溫度下，燒結時間越長，擴散越充分，合金程度就越高。粉末粒度：合金化的速度隨粒度減小而增加。壓坯密度：增大壓制力，將使粉末顆粒間接觸面增大，擴散界面增大，加快合金化過程。粉末原料：采用一定數量的欲合金粉或復合粉同完全使用混合粉比較，達到相同的均勻化時間短。雜質：存在在粉末表面或燒結過程形成雜質阻礙顆粒間擴散9、 互不溶系固相燒結的熱力學條件是什么？為獲得理想的燒結組織，還就滿足怎樣的充分條件？答：A-B的比界面能必須小于A、B單獨存在的比表面能之和（即rAB<rA+rB）。在滿足上式條件下，如果rAB>|rA-rB|，那么在兩組元的顆粒間形成燒結頸的同時，他們可互相靠攏至某一臨界值；如果rAB<|rA-rB|,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，然后同單元系燒結一樣，在類似復合粉末的顆粒間形成燒結頸。10、 簡明闡述液相燒結的溶解 - 再析出機構及對燒結后合金組織的影響。答：因顆粒大小不同、表面形狀不規(guī)整，各部位的曲率不相同造成飽和溶解度不相等，引起顆粒之間或顆粒不同部位之間通過液相遷移時，小顆?；蝾w粒表面曲率大的部位溶解較多，相反的，溶解物質又在大顆粒表面或具有負曲率的表面析出。在這一階段，致密化過程已明顯減慢，因為這時氣孔已基本上消失，而顆粒間距離更縮小。使液相流進孔隙變得更加困難。對組織的影響：溶解和再析出過程使得顆粒外形逐漸趨于球形，固相顆粒發(fā)生重結晶長大，冷企鵝后的顆粒多呈卵形，緊密的排列在粘結相內。11、 分析影響熔浸過程的因素和說明提高潤濕性的工藝措施有哪些？為什么？12、 當采用 H 2 和 CO 作還原性燒結氣氛時，為什么說隨溫度升高 H 2 的還原性比 CO 強？ 13、 可控碳勢氣氛的制取原理是什么？如何控制該氣氛的各種氣體成分的比例？指出其中的還原性和滲碳性氣體成份。14、 何謂碳勢？用天然氣的熱離解氣作燒結氣氛，其滲碳反應式是怎樣的？隨溫度升高，哪一種反應使碳勢升高？為什么？15、 活化燒結和強化燒結的準確含義有什么不同？簡單說明用 Ni 等過渡金屬活化燒結鎢的基本原理和燒結機構。16、 熱壓工藝的基本特點怎樣？它與熱等靜壓有什么異同點？17、 用塑性流動理論（默瑞方程為代表）說明熱壓工藝參數對致密化的影響。18、擴散蠕變理論的要點是什么？簡單說明晶粒長大（再結晶）與致密化的關系。19