碩士研究生入學考試粉末冶金原理歷年真題大題

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1、2000 四、問答 1、壓制一直徑為38mm的圓柱體Fe基零件壓坯，已知Fe粉的徑向彈性后效為0.2%，燒結(jié)徑向收縮率為0.3%，試計算陰模內(nèi)徑尺寸為多少？ D（1+0.2%）（1-0.3%）=38 D=38.04mm 2、簡述燒結(jié)機械零件與材料的分類，說明其中各類材料的基體類型及適用場合有哪些？ 燒結(jié)機械零件與材料的分類：燒結(jié)結(jié)構(gòu)材料、燒結(jié)減摩材料、燒結(jié)摩擦材料 燒結(jié)結(jié)構(gòu)零件:燒結(jié)鐵基材料:燒結(jié)鐵,碳鋼,合金鋼,不銹鋼 燒結(jié)銅基材料:燒結(jié)青銅,黃銅,Cu-Ni合金,彌散強化 燒結(jié)鋁基材料:燒結(jié)鋁合金

2、,彌散強化鋁 燒結(jié)鎳基材料: 燒結(jié)鈦基材料: 燒結(jié)減摩零件:多孔軸承:鐵基,銅基,鋁基,不銹鋼基 固體自潤滑材料:鐵基,銅基,銀基,雙金屬 燒結(jié)摩擦零件:銅基摩擦零件: 鐵基摩擦零件: 碳-碳復合材料: 陶瓷基復合摩擦材料; 用于干摩擦式離合器和制動器的關(guān)鍵材料. ？？3、欲制造Cu基結(jié)構(gòu)零件、Cu基電工觸頭和Cu基過濾器三種粉末冶金零件，其原料Cu粉應分別采用哪種制粉方法？為什么？ Cu基結(jié)構(gòu)零件：霧化法（水霧化）；顆粒形狀不規(guī)則，顆粒間機械嚙合，壓坯強度也大。 Cu基電工觸頭：電解法；純度高，導電性能好。 Cu基過濾器：霧化法（氣霧化）；顆粒近球形，粒子尺寸均

3、勻，高輸出體積 4、說明粉末注射成形的工藝流程，它對原料粉末有何要求？流程中的關(guān)鍵工序及注意事項是什么？ 工藝流程： 粉末（金屬或陶瓷） + 粘結(jié)劑及添加劑 ↓ 預混合 ↓ 混煉（混合與制粒） ↓ 原料 ↓ 注射成形 ↓ 脫脂（溶劑脫脂或熱脫脂） ↓ 燒結(jié) ↓ 粉末零件 粉末注射成形常用的粉末顆粒一般在2-8um，一般小于30um，粉末形狀多為球形，顆粒外形比最好在1-1.5之間，具有相當寬或窄的粒度分布，填充密度較高。 注射成型是整個工藝流程的關(guān)鍵工序，注射成形時，對可能產(chǎn)生缺陷的控制應從兩個方面進行考慮：（1）注射溫度、壓力、時間等

4、工藝參數(shù)的設定；（2）填充是喂料在模腔中的流動控制。 ？？5、運用揮發(fā)-沉淀長大機理，說明H2還原WO3制取細W粉時應如何控制工藝條件？ （1） 原料： A 粒度：當采用WO3時，其粒度與還原鎢粉粒度間的依賴性不太明顯，而主要取決于WO2的粒度。目前，采用藍鎢（藍色氧化鎢）作原料。該原料具有粒度細、表面活性大，W粉一次顆粒細和便于粒度控制的特點。 B 雜質(zhì)元素：影響透氣性或生成難還原化合物。 . K、Na等促使鎢粉顆粒粗化； . Ca、Mg、Si等元素無明顯影響： . 少量Mo、P等雜質(zhì)元素可阻礙W粉顆粒長大 （2）還原方式：二階段還原 （3）氫氣：降低氫的露點

5、，流量不宜過高，順流通氫。 （4）還原工藝條件： .還原溫度T：降低T，高的溫度會提高鎢氧化物的水合物在氣相中的濃度，顆粒粗化； .推舟速度V：降低V，推舟速度打?qū)е卵鯕庠黾?，高氧指?shù)的氧化物具有更大的揮發(fā)性，提高濃度，顆粒粗化； .料層厚度t：降低t，料層厚度過高不利于氫向底層物料的擴散，鎢氧化物的含氧量高，顆粒粗化。 （5）添加劑：少量的添加劑如Cr、V、Ta、Nb等的鹽可抑制鎢粉顆粒的粗化。 6、由巴爾申、北川公夫和黃培云三種壓制方程的理論假設，比較三種壓制方程的適用性。 巴爾申方程 基本假設:（1）將粉末體視為彈性體 （2）不考慮粉末的加工硬化

6、 （3）忽略模壁摩擦 適用性：硬質(zhì)粉末或中等硬度粉末在中壓范圍內(nèi)壓坯密度的定量描述。 北川公夫方程 基本假設：（1）粉末層內(nèi)所有各點的單位壓力相等 （2）粉末層內(nèi)各點的壓力是外力和粉末內(nèi)固有的內(nèi)壓力之和 （3）粉末層內(nèi)各斷面上的外壓力與該斷面上粉末的實際斷面積受的壓力總和保持平衡。 （4）各個粉末顆粒僅能承受它固有的屈服極限的能力。 （5）粉末壓縮時的各個顆粒位移的幾率和它鄰接的孔隙大小成比例。 適用性：在壓制壓力不太大時優(yōu)越性顯著。 黃培云方程 基本假設：視粉末為非線性彈一塑體 適用性：不論

7、對軟粉末或硬粉末適用效果都比較好 7、用能量的觀點闡述互不相溶系固相燒結(jié)的熱力學條件 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單獨存在的比表面能之和；若γAB>γA ＋γB，雖然在A-A或B-B之間可以燒結(jié)，但在A-B之間卻不能。 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，它們可互相靠攏至某一臨界值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，它們可互相靠攏至某一臨界值；如果γAB<|γA －γB|，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

8、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γAB越小，燒結(jié)的動力就越大。即使燒結(jié)不出現(xiàn)液相，但 兩種固相的界面能也能決定燒結(jié)過程 ？？8、什么是燒結(jié)氣氛的碳勢？能進行碳勢控制的燒結(jié)氣氛有哪些？ 某一含碳量的材料在某種氣氛中燒結(jié)時既不滲碳也不脫碳，以材料中的碳含量表示氣氛的碳勢。 可控碳勢氣氛：CO、CH4、H2+CO混合氣體、有機碳氫化合物氣體、吸熱型氣氛、放熱型氣氛。 2001 四、問答題 ？？1、還原鐵粉與霧化鐵粉在工藝性能上有何差異？它們在制造鐵基粉末冶金零部件時有什么特點? 還原鐵粉：顆粒形狀復雜，粉末成形性能好，便于

9、制造形狀復雜或薄壁類零部件；粉末燒結(jié)活性好；粉末純度、壓縮性較低?？芍圃齑罅績r質(zhì)優(yōu)價廉的中低密度鐵基粉末冶金零部件。 霧化鐵粉：包括水霧化鐵粉和氣霧化鐵粉。氣體霧化：鐵、銅、鋁、錫、鉛及其合金粉末（如青銅粉末、不銹鋼粉末）；水霧化：鐵、銅及合金鋼粉末； 水霧化鐵粉顆粒表面粗糙，易得氧含量較低、壓縮性較好的不規(guī)則粉末， RZ法可以直接處理廢鋼。氣霧化鐵粉顆粒近球形，粒子尺寸均勻，高輸出體積，制造過濾器用的不銹鋼球形粉末幾乎全是采用霧化法生產(chǎn)。 2、試簡述RZ工藝制霧化鐵粉的設計思路。 工藝設計思路： ① 解決純鐵高熔點所帶來的工藝困難：工業(yè)純鐵的熔點在1500℃以上，熔煉溫度達

10、1650―1700℃，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 成形性能的改善： A 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 CO2微氣泡在逸至鐵液滴表面時造成表面凹凸。 B 破碎時顆粒表面形成凹凸； C 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。

11、三都有利于降低霧化鐵粉的松比，改善粉末的成形性能。 3、怎樣正確看待刷粉周期對電解銅粉末粒度的影響？ 適度刷粉可提高電流密度，利于粉末細化。而過頻也具有與攪拌相似的效果，使陰極附近的銅離子濃度得到及時補充，導致銅離子濃度升高，導致粉末粗化。但長的刷粉周期卻使電流密度下降，粉末粗化。 ？？4、選擇成形方法時需要考慮的基本問題有哪些？ 幾何尺寸、形狀復雜程度 性能要求（材質(zhì)體系）：力學、物理性能及幾何精度 制造成本（結(jié)合批量、效率）：最低 5、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？ 液相燒結(jié)的三個基本條件：潤濕性、溶解度和液相數(shù)量 （1

12、）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 γS=γSL+γLCOSθ (θ為潤濕角) 液相燒結(jié)需滿足的潤濕條件是θ<90； 當θ=0，液相充分潤濕固相顆粒，這是最理想的液相燒結(jié)條件； 當θ>90O，固相顆粒將液相推出燒結(jié)體，發(fā)生反燒結(jié)現(xiàn)象。 當0<θ<900，這是普通的液相燒結(jié)情況，燒結(jié)效果一般。 如果θ>90，燒結(jié)開始時液相即使生成，液會很快跑出燒結(jié)體外，稱為滲出。這樣，燒結(jié)合金中的低熔組分將大部分損失掉，使燒結(jié)致密化過程不能順利完成。 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。 （2）固相

13、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)量即體積分數(shù)，促進致密化；馬欒哥尼效應（溶質(zhì)濃度的變化導致液體表面張力的不同，產(chǎn)生液相流動）有利于液相遷移；增加了固相物質(zhì)遷移通道，加速燒結(jié)；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。但較高的溶解度導致燒結(jié)體的變形和為晶粒異常長大提供條件，這是不希望的。 （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。但過大的液相數(shù)量造成燒結(jié)體的形狀保持性下降。

14、 ？？6、為什么彌散強化銅材料具有高的紅硬性？ 7、在熱等靜壓技術(shù)中，選用包套材料應注意哪些技術(shù)問題？ 可塑性和強度 不破裂和隔絕高壓氣體滲入 良好的可加工性和可焊接性 不與粉末發(fā)生反應和造成污染 HIP后易被除去 成本低 8、在金屬粉末注射成形過程中，為什么必須采用細粉末做原料？通常采用哪兩種基本的脫脂方法？ 細粉末提高粉末燒結(jié)驅(qū)動力和脫脂后坯體的強度，便于混練和注射，制造形狀復雜、薄壁、小尺寸件；通常采用的脫脂方法：溶劑脫脂、熱脫脂。 9、對于一多臺階的粉末冶金零件，設計壓膜時應注意哪些問題？ 必須保證整個壓坯內(nèi)的密度相同，否則在脫模過程中，密

15、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。為了讓橫截面不同的壓坯密度均勻，必須設計出不同動作的多模沖壓膜，并且應使他們的壓縮比相等，而且易脫模。 五、分析題 1、為什么說穩(wěn)壓技術(shù)是傳統(tǒng)模壓技術(shù)的發(fā)展與延伸？ 溫壓技術(shù)是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。除粉末與模具需加熱以外，與常規(guī)模壓幾乎相同，但它擺脫一些傳統(tǒng)模壓技術(shù)的弱點，加熱后粉末塑性 變性得以充分進行，加工硬化速度和程度降低，有效地減小粉末與膜壁間的摩擦和降低粉末顆粒間的內(nèi)摩擦，便于顆粒間的相互填充，能壓制高

16、性能，高強度、高精度的壓坯。并且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），而且被壓制的粉末冶金零部件的尺寸精度很高，表面光潔。是傳統(tǒng)模壓技術(shù)的發(fā)展與延伸。 ？？2、分析Fe-12Cu，YG10，W-Cu-Ni合金中固相顆粒保持特定形狀的原因。 （但學長）上述所得的三種粉末冶金合金，由液相燒結(jié)而成，F(xiàn)e-12Cu，YG10，W-Cu-Ni中低熔點金屬或合金（Cu、Co、Cu-N）對更高熔點金屬的潤濕性好（潤濕角趨于00），液相在更高熔點金屬不溶解；而相反的，高熔點金屬能夠在低熔點金屬溶解或部分溶解，液相始終存在，而當液相完全潤濕固相情況下，晶粒不會長大

17、，而只有當潤濕不良的情況下，靠顆粒彼此接觸，聚合長大。故上述三種粉末冶金合金中的固相顆粒保持特定形狀。 （但學長有解）？？3、分析模壓時產(chǎn)生壓坯密度分布不均勻的原因？ 剛模壓制時，由于摩擦力的作用，在壓坯高度方向存在壓力降低。因此造成壓坯的各處密度不均勻。 2002 三、簡答題 ？？（但學長有解）1、從燒結(jié)驅(qū)動力的角度說明納米粉末具有高燒結(jié)活性的原因。 （1）燒結(jié)熱力學 具有巨大的表面能，為燒結(jié)過程提供很高的燒結(jié)驅(qū)動力，使燒結(jié)過程加快 （2）燒結(jié)動力學 由燒結(jié)動力學方程(X/a)m=F(T).t/am-n 納米粉末顆粒的a值很小 達到相同的x/a值所需時間很短，燒結(jié)

18、溫度降低。 納米粉末燒結(jié)活性很高 ？？2、選擇具體的成形技術(shù)應考慮哪些主要技術(shù)經(jīng)濟問題？ （與2001年第4題類似） 幾何尺寸、形狀復雜程度 性能要求（材質(zhì)體系）：力學、物理性能及幾何精度 制造成本（結(jié)合批量、效率）：最低 ？？3、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？ 影響因素：顆粒間的摩擦 形狀復雜，表面粗糙，流動性差理論密度增加，比重大，流動性增加 粒度組成，細粉增加，流動性下降 流動性差的粉末，填充性能不好，自動成形不好，影響壓件密度的均勻性。 4、簡述RZ工藝（制霧化鐵粉的工藝）

19、設計依據(jù)。（與2001年第二題相同） 工藝設計思路： 解決純鐵高熔點所帶來的工藝困難：工業(yè)純鐵的熔點在1500℃以上，熔煉溫度達1650―1700℃，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。 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。 成形性能的改善： A 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 CO2微氣泡在逸至鐵

20、液滴表面時造成表面凹凸。 B 破碎時顆粒表面形成凹凸； C 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。 三都有利于降低霧化鐵粉的松比，改善粉末的成形性能。 ？？5、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？（同2000年第5題） （2） 原料： A 粒度：當采用WO3時，其粒度與還原鎢粉粒度間的依賴性不太明顯，而主要取決于WO2的粒度。目前，采用藍鎢（藍色氧化鎢）作原料。該原料具有粒度細、表面活性大，W粉一次顆粒細和便于粒度控制的特點。 B 雜質(zhì)元素：影響透氣性或生成難還原化合物。 . K、Na等促使鎢粉顆粒粗化； . Ca、Mg、S

21、i等元素無明顯影響： . 少量Mo、P等雜質(zhì)元素可阻礙W粉顆粒長大 （2）還原方式：二階段還原 （3）氫氣：降低氫的露點，流量不宜過高，順流通氫。 （4）還原工藝條件： .還原溫度T：降低T，高的溫度會提高鎢氧化物的水合物在氣相中的濃度，顆粒粗化； .推舟速度V：降低V，推舟速度打?qū)е卵鯕庠黾?，高氧指?shù)的氧化物具有更大的揮發(fā)性，提高濃度，顆粒粗化； .料層厚度t：降低t，料層厚度過高不利于氫向底層物料的擴散，鎢氧化物的含氧量高，顆粒粗化。 （5）添加劑：少量的添加劑如Cr、V、Ta、Nb等的鹽可抑制鎢粉顆粒的粗化。 ？？6、粉末壓坯強度的影響因素有哪些？分別以硬質(zhì)合

22、金和鐵基粉末冶金零件為例，可采用哪些技術(shù)措施如何提高坯件的強度？ 壓坯強度的影響因素 本征因素： 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

23、面積 .壓制壓力：壓力大，塑性變形大，壓坯強度提高 顆粒形狀：復雜，結(jié)合強度提高，但壓坯強度降低 外在因素：殘留應力大小 .壓坯密度分布的均勻性（粉末的填充性） .粉末壓坯的彈性后效 .模具設計的合理性 硬質(zhì)合金：由于難以通過壓制所產(chǎn)生的變形而賦予粉末坯件足夠的強度，故可添加成形劑以提高生坯強度 鐵基粉末冶金零件：可采用霧化法制取鐵基粉末，顆粒形狀不規(guī)則，顆粒間機械嚙合，壓坯強度增大。 7、簡述在MIM技術(shù)中采用細微粉末作原料的原因。（同2001年第8題） 細粉末提高粉末燒結(jié)驅(qū)動力和脫脂后坯體的強度，便于混練和注射，制造形狀復雜、薄壁、小尺寸件。 8、為什么說溫

24、壓技術(shù)是傳統(tǒng)模壓技術(shù)的發(fā)展與延伸？（同2001年分析題第1題） 溫壓技術(shù)是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。除粉末與模具需加熱以外，與常規(guī)模壓幾乎相同，但它擺脫一些傳統(tǒng)模壓技術(shù)的弱點，加熱后粉末塑性 變性得以充分進行，加工硬化速度和程度降低，有效地減小粉末與膜壁間的摩擦和降低粉末顆粒間的內(nèi)摩擦，便于顆粒間的相互填充，能壓制高性能，高強度、高精度的壓坯。并且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），而且被壓制的粉末冶金零部件的尺寸精度很高，表面光潔。是傳統(tǒng)模壓技術(shù)的發(fā)展與延伸。 四、分析題 ？？1、說明燒結(jié)鋼的晶

25、粒較普通鋼材細小的原因。 粉末燒結(jié)初、中期，晶粒長大的趨勢較小，在燒結(jié)后期才會發(fā)生可觀察到的晶粒長大現(xiàn)象，但與普通材料相比較，燒結(jié)材料的這種長大現(xiàn)象幾乎可以忽略，原因有二：1、孔隙、夾雜物對晶界遷移的阻礙；2、燒結(jié)溫度低于鑄造溫度。 2、分析穩(wěn)定液相燒結(jié)的三個條件的必要性。（同2001年第5題） 液相燒結(jié)的三個基本條件：潤濕性、溶解度和液相數(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（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) 液相燒結(jié)需滿足的潤濕條件是θ<90； 當θ=0，液相充分潤濕固相顆粒，這是最理想的液相

26、燒結(jié)條件； 當θ>90O，固相顆粒將液相推出燒結(jié)體，發(fā)生反燒結(jié)現(xiàn)象。 當0<θ<900，這是普通的液相燒結(jié)情況，燒結(jié)效果一般。 如果θ>90，燒結(jié)開始時液相即使生成，液會很快跑出燒結(jié)體外，稱為滲出。這樣，燒結(jié)合金中的低熔組分將大部分損失掉，使燒結(jié)致密化過程不能順利完成。 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。 （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)量即體積分數(shù)，促進致密化；馬欒哥尼效應（溶質(zhì)濃度的變化導致液體表面張力的不同，產(chǎn)生液相流動）有利于液相遷移；增加了固相物質(zhì)遷移通道，加速燒結(jié)；顆粒表面突出部位的化學位較高產(chǎn)生

27、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。但較高的溶解度導致燒結(jié)體的變形和為晶粒異常長大提供條件，這是不希望的。 （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。但過大的液相數(shù)量造成燒結(jié)體的形狀保持性下降。 ？？3、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。 （百度）合金強度主要取決于粘結(jié)相的含量及其分布,也就是Co的平均自由程是影響合金強度的最主要因素, WC顆粒間由鈷相相互粘結(jié),起到橋梁作用,并

28、且硬質(zhì)合金主要由鈷相吸收應力功,碳含量在一定范圍內(nèi)偏離化學計量,最多只是造輕微的脫碳或者滲碳,這對強度的影響已經(jīng)遠遠被鈷相含量及分布所彌補,故對合金強度幾乎是沒有影響的 （但學長）在YG合金的生產(chǎn)中，無論合金中碳含量高于WC的化學計量還是低于其化學計量，都會引起合金強度的降低，當合金碳含量低于化學計量，導致η相的出現(xiàn)，他不僅化合了一部分Co，并且很脆，從而降低合金強度，但是合金中含有少量的η相，并不影響合金整體硬度；游離石墨多時，影響材料致密性，強度也隨之降低，但當合金中含少量碳時對合金強度影響很小。一般來說，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。 200

29、3 三、簡答題 1、簡述RZ工藝設計的依據(jù)。（第三次） 工藝設計思路： 1 解決純鐵高熔點所帶來的工藝困難：工業(yè)純鐵的熔點在1500℃以上，熔煉溫度達1650―1700℃，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 成形性能的改善： A 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)+

30、CO2 CO2微氣泡在逸至鐵液滴表面時造成表面凹凸。 B 破碎時顆粒表面形成凹凸； C 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。 三都有利于降低霧化鐵粉的松比，改善粉末的成形性能。 ？？2、從粉末壓縮性和成形性的影響因素入手，如何獲得壓縮性和成形性都較好的金屬粉末？ 壓縮性：表示粉末在指定的壓制條件下，粉末被壓緊的能力。一般用壓坯密度（或相對密度表示）表示。主要取決于粉末顆粒的塑性，顆粒的表面粗糙程度和粒度組成。 粉末加工硬化，壓縮性能差；退火后，塑性改善，顯微硬度下降，壓縮性提高； 當壓坯密度較高時，塑性金屬粉末內(nèi)含有合金元素或非金屬夾雜時，會降低粉末的

31、壓縮性； 碳、氧和酸不溶物含量的增加使壓縮性變差； 粉末顆粒越細，壓縮性越差，成形性越好； 由于壓制性由壓坯密度表示,因此凡是影響粉末密度的因素都對壓縮性有影響 成形性：粉末經(jīng)壓制后，壓坯保持既定形狀的能力。一般用壓坯強度表示。即顆粒間的結(jié)合強度和有效接觸面積大小反映了粉末顆粒的成形性能。 成形性受顆粒的形狀和結(jié)構(gòu)的影響最為明顯。顆粒松軟、形狀不規(guī)則的粉末，壓緊后顆粒的聯(lián)結(jié)增強，成形性好。 綜上所述：除了粉末的塑性（顆粒的顯微硬度←顆粒合金化、氧化與否，粒度組成）以外，其它因素（粉末顆粒形狀、顆粒表面狀態(tài)、粒度）對兩者的影響規(guī)律恰好相悖。該公司為了制取高壓縮性與良好成形性的金屬粉末

32、，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。 ？？3、為什么粉末燒結(jié)鋼的晶粒尺寸比普通鋼細小？（同2002年分析題第1題） 粉末燒結(jié)初、中期，晶粒長大的趨勢較小，在燒結(jié)后期才會發(fā)生可觀察到的晶粒長大現(xiàn)象，但與普通材料相比較，燒結(jié)材料的這種長大現(xiàn)象幾乎可以忽略，原因有二：1、孔隙、夾雜物對晶界遷移的阻礙；2、燒結(jié)溫度低于鑄造溫度。 ？？4、簡述在目前材料技術(shù)中獲得納米晶材料十分困難的原因。 其技術(shù)困難在于納米粉體的燒結(jié)是為了得到納米晶全致密的塊體材料這一矛盾，即在保持塊體材料呈現(xiàn)納米晶結(jié)構(gòu)，而要能獲得全致密化塊體材料。 但是由于納米（

33、金屬或非氧化物陶瓷）粉末，表面能和活性極高，導致氧的大量吸附，氧含量很高。這些氧對后續(xù)加工帶來困難；同時由于活性高，燒結(jié)驅(qū)動力用于致密化和晶粒長大，燒結(jié)后產(chǎn)生晶粒粗化，變成非納米晶結(jié)構(gòu)；試樣細寸細小，特別是難以得到出現(xiàn)性能突變的可供測試的樣品，無法判斷對應晶粒尺寸; 工程應用也受到制約. 5、在粉末注射成形時采用微細粉末作原料具有哪些技術(shù)上的優(yōu)越性。（第三次） 細粉末提高粉末燒結(jié)驅(qū)動力和脫脂后坯體的強度，便于混練和注射，制造形狀復雜、薄壁、小尺寸件。 四、分析題 1、從燒結(jié)驅(qū)動力的角度，分析納米粉末燒結(jié)活性極好的原因。（同2002年第1題） （1）燒結(jié)熱力學 具有巨大的表面能

34、，為燒結(jié)過程提供很高的燒結(jié)驅(qū)動力，使燒結(jié)過程加快 （2）燒結(jié)動力學 由燒結(jié)動力學方程(X/a)m=F(T).t/am-n 納米粉末顆粒的a值很小 達到相同的x/a值所需時間很短，燒結(jié)溫度降低。 納米粉末燒結(jié)活性很高 ？？(但學長有解)2、分析氧化鋁彌散強化復合材料在高溫下（如8500c）具有高硬度的原因。 強化原理 彌散強化的實質(zhì)是彌散質(zhì)點阻礙基體中位錯運動。 強化方式： .Orowan強化（位錯繞過質(zhì)點機制）：彌散質(zhì)點導致基體中位錯線產(chǎn)生一定程度的彎曲，阻礙位錯運動。當位錯線通過彌散質(zhì)點以后，合金發(fā)生屈服。 強化效果τc=μb/λ μ=基體的切變模量；λ=彌散質(zhì)點間距；b=伯

35、格斯矢量，反映位錯強度。 或τc=（3/4π）-1/3μbfP1/3/rP 可見，強化效果與彌散質(zhì)點的體積分數(shù)fP、質(zhì)點尺寸rP和基體的特性（μ、b）緊密相關(guān)。 .位錯切過機制： 彌散質(zhì)點阻礙位錯運動，造成滑移面上的位錯在彌散質(zhì)點附近塞積。當塞積應力達到質(zhì)點的剪切強度時，質(zhì)點發(fā)生破壞，合金屈服。 強化效果σs=0.56(μ.μ* b/C)1/2fP1/6rP-1/2 強化效果與彌散質(zhì)點的體積分數(shù)、粒子尺寸基體和質(zhì)點的特性有關(guān)。 高溫（>0.5Tm）下的強化 .位錯攀移機構(gòu)：自擴散造成位錯攀移。 高應力：蠕變速度dε/dt=4πσ4λ2Dv/(μ3kTrP) Dv=自擴散系數(shù)

36、；σ=施加應力；T=工作溫度。 低應力：蠕變速度dε/dt=2πb3σDv/（kTrP2） ？？3、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？（第一問同2001年分析題第3題） 剛模壓制時，由于摩擦力的作用，在壓坯高度方向存在壓力降低。因此造成壓坯的各處密度不均勻。 壓坯密度分布不均勻的后果： .不能正常實現(xiàn)成形，如出現(xiàn)分層，斷裂，掉邊角等； .燒結(jié)收縮不均勻，導致變形； .限制拱壓產(chǎn)品的形狀和高度。 4、分析液相燒結(jié)的三個基本條件在致密化過程中的作用。（第三次） 液相燒結(jié)的三個基本條件：潤濕性、溶解度和液相數(shù)量 （1）液相必須潤濕固相顆粒：這是液

37、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 γS=γSL+γLCOSθ (θ為潤濕角) 液相燒結(jié)需滿足的潤濕條件是θ<90； 當θ=0，液相充分潤濕固相顆粒，這是最理想的液相燒結(jié)條件； 當θ>90O，固相顆粒將液相推出燒結(jié)體，發(fā)生反燒結(jié)現(xiàn)象。 當0<θ<900，這是普通的液相燒結(jié)情況，燒結(jié)效果一般。 如果θ>90，燒結(jié)開始時液相即使生成，液會很快跑出燒結(jié)體外，稱為滲出。這樣，燒結(jié)合金中的低熔組分將大部分損失掉，使燒結(jié)致密化過程不能順利完成。 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。 （2）固相在液相中具有有限的溶解度：有限

38、的溶解可改善潤濕性；增加液相的數(shù)量即體積分數(shù)，促進致密化；馬欒哥尼效應（溶質(zhì)濃度的變化導致液體表面張力的不同，產(chǎn)生液相流動）有利于液相遷移；增加了固相物質(zhì)遷移通道，加速燒結(jié)；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。但較高的溶解度導致燒結(jié)體的變形和為晶粒異常長大提供條件，這是不希望的。 （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。但過大的液相數(shù)量造成燒結(jié)體的形狀保持性下降。 2004 ？？1、比較

39、經(jīng)粉末熱擠壓制造的Cu、Cu-2%Al2O3、Cu（0.5Al）—2% Al2O3（體積）三種棒材在室溫、800oC時的硬度和室溫導電性能的差異，并簡述其原因。 （1）在室溫下硬度：Cu（0.5Al）—2% Al2O3> Cu-2%Al2O3>Cu 因為合金的硬度一般比其組分中任一金屬的硬度大,故Cu-2%Al2O3>Cu，Cu（0.5Al）—2% Al2O3>Cu；并且純度越高，硬度越低，故Cu（0.5Al）—2% Al2O3> Cu-2%Al2O3 （2）在800oC下硬度：Cu（0.5Al）—2% Al2O3< Cu-2%Al2O3

40、屬的熔點，故在高溫下硬度降低 （3）室溫導電性能：Cu（0.5Al）—2% Al2O3< Cu-2%Al2O3

41、原因和提出相應的改正措施。 因為鋁粉的粒度滿足要求而粉末的松裝密度偏低，則可能是由于顆粒表面粗糙造成，表面粗糙增大顆粒之間的摩擦力，降低粉末的松裝密度，可采用適當?shù)那蚰ズ脱趸瘉硖岣咚裳b密度。 ？？4、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。 這很可能是由于壓坯密度分布不均勻而造成的后果；降低壓坯密度的方法有以下幾種： （1）降低壓坯的高徑比。 （2）采用膜壁光潔度很高的壓膜并在膜壁上涂潤滑油，能夠減少外摩擦系數(shù)，改善壓坯的密度分布。 （3）可以用雙向壓制法來改善密度分布不均勻的現(xiàn)象。 （4）在帶有浮動陰?；蚰Σ列緱U的壓膜中壓制

42、。 根據(jù)題中所給條件，可采用（2）、（3）、（4）的方法來解決。 5、液相燒結(jié)的基本條件是什么？簡述其在燒結(jié)致密化過程中的作用。（第4次） 液相燒結(jié)的三個基本條件：潤濕性、溶解度和液相數(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（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) 液相燒結(jié)需滿足的潤濕條件是θ<90； 當θ=0，液相充分潤濕固相顆粒，這是最理想的液相燒結(jié)條件； 當θ>90O，固相顆粒將液相推出燒結(jié)體，發(fā)生反燒結(jié)現(xiàn)象。 當0<θ<900，這是普通的液相燒結(jié)情況，燒結(jié)效果一般。 如果θ>90，燒結(jié)開始時

43、液相即使生成，液會很快跑出燒結(jié)體外，稱為滲出。這樣，燒結(jié)合金中的低熔組分將大部分損失掉，使燒結(jié)致密化過程不能順利完成。 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。 （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)量即體積分數(shù)，促進致密化；馬欒哥尼效應（溶質(zhì)濃度的變化導致液體表面張力的不同，產(chǎn)生液相流動）有利于液相遷移；增加了固相物質(zhì)遷移通道，加速燒結(jié)；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。但較高的溶解度導致燒結(jié)體的變形和為晶粒異常長大提供條件，這是不希望的。

44、 （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。但過大的液相數(shù)量造成燒結(jié)體的形狀保持性下降。 6、什么是彈性后效？其主要影響因素有哪些？ 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)生的膨脹稱為彈性后效（指壓坯脫出模腔后尺寸脹大的現(xiàn)象）。 彈性后效的大小取決于殘留應力的高低： .壓制壓力：壓制壓力高，彈性內(nèi)應力高 .粉末顆粒的彈性模量：彈性模量越高，彈性后效越大 .粉末粒度組成：越合理，產(chǎn)生的彈性應力越??；粒度小，彈性后效大 .顆粒形狀：形狀復雜，彈性應力大，

45、彈性后效大 .顆粒表面氧化膜 .粉末混合物的成份（如石墨含量） 7、比較活化燒結(jié)與強化燒結(jié)的異同。 活化燒結(jié)與強化燒結(jié)的比較 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，包括位錯激活燒結(jié)，高溫燒結(jié)，活化燒結(jié)，液相燒結(jié)，自蔓燃反應燒結(jié) ？？8、選擇具體成形技術(shù)時應考慮哪些問題？（第3次） 幾何尺寸、形狀復雜程度

46、 性能要求（材質(zhì)體系）：力學、物理性能及幾何精度 制造成本（結(jié)合批量、效率）：最低 9、以下是一粉末的燒結(jié)圖，請回答 1）該體系中存在哪些燒結(jié)機理？ GB——境界擴散；SD——表面擴散；VD——體積擴散；E-C——蒸發(fā)-凝聚 2）說明A、B、C、D、E點所代表的意義 A——晶界擴散、體積擴散同時作用 B——境界擴散、體積擴散、表面擴散同時作用 C——晶界擴散、表面擴散同時作用 D——只發(fā)生晶界擴散，或主導作用 E——只發(fā)生體積擴散，或主導作用 四、分析題 ？？1、在YG合金的生產(chǎn)中，合金中的化合碳含量可以在一定范圍內(nèi)偏離WC的化學計量而不致引起合金強度的大幅度降

47、低，試分析其原因。（同2002年分析題第3題） （百度）合金強度主要取決于粘結(jié)相的含量及其分布,也就是Co的平均自由程是影響合金強度的最主要因素, WC顆粒間由鈷相相互粘結(jié),起到橋梁作用,并且硬質(zhì)合金主要由鈷相吸收應力功,碳含量在一定范圍內(nèi)偏離化學計量,最多只是造輕微的脫碳或者滲碳,這對強度的影響已經(jīng)遠遠被鈷相含量及分布所彌補,故對合金強度幾乎是沒有影響的 （但學長）在YG合金的生產(chǎn)中，無論合金中碳含量高于WC的化學計量還是低于其化學計量，都會引起合金強度的降低，當合金碳含量低于化學計量，導致η相的出現(xiàn)，他不僅化合了一部分Co，并且很脆，從而降低合金強度，但是合金中含有少量的η相，并不影

48、響合金整體硬度；游離石墨多時，影響材料致密性，強度也隨之降低，但當合金中含少量碳時對合金強度影響很小。一般來說，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。 ？？2、你認為納米晶材料（塊體）的制備過程中目前存在的主要技術(shù)障礙有哪些？對原材料（納米粉末）有何要求？（第1問同2003年第4題） 其技術(shù)困難在于納米粉體的燒結(jié)是為了得到納米晶全致密的塊體材料這一矛盾，即在保持塊體材料呈現(xiàn)納米晶結(jié)構(gòu)，而要能獲得全致密化塊體材料。 但是由于納米（金屬或非氧化物陶瓷）粉末，表面能和活性極高，導致氧的大量吸附，氧含量很高。這些氧對后續(xù)加工帶來困難；同時由于活性高，燒結(jié)驅(qū)動力用于

49、致密化和晶粒長大，燒結(jié)后產(chǎn)生晶粒粗化，變成非納米晶結(jié)構(gòu)；試樣細寸細小，特別是難以得到出現(xiàn)性能突變的可供測試的樣品，無法判斷對應晶粒尺寸; 工程應用也受到制約. 對原材料的要求：無團聚的納米粉體， 細小而均勻的孔隙結(jié)構(gòu)，便于消除可能產(chǎn)生的內(nèi)孔隙。 ？？3、有一燒結(jié)金屬公司需要一種壓縮性高且成型性能好的金屬粉末，請為粉末制造廠家提出有關(guān)技術(shù)努力方向。（同2003年第2題） 壓縮性：表示粉末在指定的壓制條件下，粉末被壓緊的能力。一般用壓坯密度（或相對密度表示）表示。主要取決于粉末顆粒的塑性，顆粒的表面粗糙程度和粒度組成。 粉末加工硬化，壓縮性能差；退火后，塑性改善，顯微硬度下降，壓縮性提

50、高； 當壓坯密度較高時，塑性金屬粉末內(nèi)含有合金元素或非金屬夾雜時，會降低粉末的壓縮性； 碳、氧和酸不溶物含量的增加使壓縮性變差； 粉末顆粒越細，壓縮性越差，成形性越好； 由于壓制性由壓坯密度表示,因此凡是影響粉末密度的因素都對壓縮性有影響 成形性：粉末經(jīng)壓制后，壓坯保持既定形狀的能力。一般用壓坯強度表示。即顆粒間的結(jié)合強度和有效接觸面積大小反映了粉末顆粒的成形性能。 成形性受顆粒的形狀和結(jié)構(gòu)的影響最為明顯。顆粒松軟、形狀不規(guī)則的粉末，壓緊后顆粒的聯(lián)結(jié)增強，成形性好。 綜上所述：除了粉末的塑性（顆粒的顯微硬度←顆粒合金化、氧化與否，粒度組成）以外，其它因素（粉末顆粒形狀、顆粒表面狀

51、態(tài)、粒度）對兩者的影響規(guī)律恰好相悖。該公司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。 2005 三、簡答題 ??1、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那兩類？他們在制造零部件時有什么優(yōu)缺點？（同2001年第1題） 還原鐵粉：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；粉末純度、壓縮性較低?？芍圃齑罅績r質(zhì)優(yōu)價廉的中低密度鐵基粉末冶金零部件。 霧化鐵粉：包括水霧化鐵粉和氣霧化鐵粉。氣體霧化：鐵、銅、鋁、錫、鉛及其合金粉末（如青銅粉末、不銹鋼粉

52、末）；水霧化：鐵、銅及合金鋼粉末； 水霧化鐵粉顆粒表面粗糙，易得氧含量較低、壓縮性較好的不規(guī)則粉末， RZ法可以直接處理廢鋼。氣霧化鐵粉顆粒近球形，粒子尺寸均勻，高輸出體積，制造過濾器用的不銹鋼球形粉末幾乎全是采用霧化法生產(chǎn)。 ？？2、表面遷移包括哪兩種？請利用雙球模型圖示說明。 表面遷移包括表面擴散和蒸發(fā)-凝聚。 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。 3、粉末壓坯強度的影響因素有哪些？（同2002年第6題第1問） 壓坯強度的影響因素 本征因素： 顆粒間的結(jié)合強度（機械嚙合）和

53、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，壓坯強度提高 顆粒形狀：復雜，結(jié)合強度提高，但壓坯強度降低 外在因素：殘留應力大小 .

54、壓坯密度分布的均勻性（粉末的填充性） .粉末壓坯的彈性后效 .模具設計的合理性 ？？4、粉末冶金用銅粉可采取哪些方法制備？比較這些銅粉在性能上的差異？ 5、液相燒結(jié)包括哪幾種形式？ （1）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)。 （2）穩(wěn)定液相燒結(jié)：燒結(jié)過程始終存在液相。 （3）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)。 （4）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。高碳鐵合金，工具鋼，粉末超合

55、金等。 6、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？ 通常添加成形劑和潤滑劑 成形劑：提高壓坯強度或為了防止粉末混合料離析而添加的物質(zhì)。 潤滑劑：為了降低壓形時粉末顆粒與膜壁和模沖間的摩擦、改善壓坯的密度分布、減少壓膜磨損和有利于脫模。 7、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？ 還原劑X的選擇依據(jù)： a.△GMeO>△GXO；或 ΔZ xo < ΔZmeo 或 PO2(XO) < PO2(MO) 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。 ？？8、試從燒結(jié)熱力學和動力學角度，簡述納米粉末具有

56、高活性的原因。（第3次） （1）燒結(jié)熱力學 具有巨大的表面能，為燒結(jié)過程提供很高的燒結(jié)驅(qū)動力，使燒結(jié)過程加快 （2）燒結(jié)動力學 由燒結(jié)動力學方程(X/a)m=F(T).t/am-n 納米粉末顆粒的a值很小 達到相同的x/a值所需時間很短，燒結(jié)溫度降低。 納米粉末燒結(jié)活性很高 四、計算與分析題 1、一個密度為9.3g/cm3，A-B50（數(shù)字表示材料的質(zhì)量百分數(shù)）的粉末壓坯，請計算坯件中的孔隙度。 粉末體的孔隙度θ=孔隙體積/粉末表觀體積=1-ρ/ρ理 ρ理=M/(0.5M/10+0.5M/20)=13.3 θ=1-ρ/ρ理1-9.3/13.3=0.3 ？？2、“粉末燒結(jié)鋼的

57、晶粒尺寸通常比相同材質(zhì)的鑄鋼細小。”，請問該論斷是否正確？為什么？（第3次） 粉末燒結(jié)初、中期，晶粒長大的趨勢較小，在燒結(jié)后期才會發(fā)生可觀察到的晶粒長大現(xiàn)象，但與普通材料相比較，燒結(jié)材料的這種長大現(xiàn)象幾乎可以忽略，原因有二：1、孔隙、夾雜物對晶界遷移的阻礙；2、燒結(jié)溫度低于鑄造溫度。 ？？3、現(xiàn)有兩個分別經(jīng)單向壓制和雙向壓制的圓柱體（直徑為20mm，高度為25mm）WC-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。 平均密度： ρ雙>ρ單 密度分布：(dρ/dX)單> (dρ/dX)雙 剛模壓制時，由于摩擦力的作用，在壓坯高度方向存在壓力降低。在雙向壓

58、制時，與模沖接觸的兩端密度較高，而中間部分的密度較低，密度分布如圖；在單向壓制時，壓坯各截面平均密度沿高度直線下降；在雙向壓制時，盡管壓坯的中間部分有一密度較低的區(qū)域，單密度的分布狀況已明顯改善。 2006 三、問答題 1、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？ 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，后二者主要受控于粉末制取方法。一般地, 粉末強度愈高,硬度愈高, 混合粉末的強度比合金粉末的硬度低,合金化可以使得金屬強化, 硬度隨之提高；不同方法生產(chǎn)同一種金屬的粉末，顯微硬度是不同。粉末純度越高，則硬度越低，粉末退

59、火降低加工硬化、減少氧、碳等雜質(zhì)含量后，硬度降低。 顆粒的顯微硬度值，在很大程度上取決于粉末中各種雜質(zhì)與合金組元的含量以及晶格缺陷的多少，因此代表了粉末的塑性。 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。 ？？2、某公司采用還原鐵粉作主要原料制造材質(zhì)為Fe-2Cu-1C的零件，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? 壓坯密度與顯微硬度反比，故可采用適當?shù)?/p>

60、退火工藝來消除還原鐵粉加工硬化、降低其中氧、碳含量，降低顆粒顯微硬度，從而增大壓坯密度。 3、簡述鎢粉粒度粗化機理 A 揮發(fā)—沉積機理：氫中水分子與鎢氧化物反應生成揮發(fā)性的水合物， WOX+H2O→WOX.nH2O(g) ↑ 氣相中的鎢氧化物被氫還原沉積在鎢顆粒上，導致W顆粒長大。這是W顆粒長大的最主要的機理。 B 氧化—還原機理： 當氫中水含量較高時，已還原的細鎢顆粒優(yōu)先被氫中水氧化生成鎢氧化物，再按照揮發(fā)—沉積機理導致W顆粒的長大。 ？？4、選擇成形方法時需要考慮的基本問題有哪些？（第4次） 幾何尺寸、形狀復雜程度 性能要求（材質(zhì)體

61、系）：力學、物理性能及幾何精度 制造成本（結(jié)合批量、效率）：最低 5、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?（5次） 液相燒結(jié)的三個基本條件：潤濕性、溶解度和液相數(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（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) 液相燒結(jié)需滿足的潤濕條件是θ<90； 當θ=0，液相充分潤濕固相顆粒，這是最理想的液相燒結(jié)條件； 當θ>90O，固相顆粒將液相推出燒結(jié)體，發(fā)生反燒結(jié)現(xiàn)象。 當0<θ<900，這是普通的液相燒結(jié)情況，燒結(jié)效果一般。 如果θ>90，

62、燒結(jié)開始時液相即使生成，液會很快跑出燒結(jié)體外，稱為滲出。這樣，燒結(jié)合金中的低熔組分將大部分損失掉，使燒結(jié)致密化過程不能順利完成。 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。 （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)量即體積分數(shù)，促進致密化；馬欒哥尼效應（溶質(zhì)濃度的變化導致液體表面張力的不同，產(chǎn)生液相流動）有利于液相遷移；增加了固相物質(zhì)遷移通道，加速燒結(jié)；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。但較高的溶解度導致燒結(jié)體的變形和為晶粒異常長大提供條件，這是不

63、希望的。 （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。但過大的液相數(shù)量造成燒結(jié)體的形狀保持性下降。 6、什么是松裝密度？其高低主要取決于哪些因素？ 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。 取決于粉末的制備方法[粉末顆粒的形狀（導致機械嚙合和產(chǎn)生拱橋效應的機會）、顆粒的密度（自然填充的動力，固體的理論密度和內(nèi)孔隙存在與否）及表面狀態(tài)（粗糙程度，決定了顆粒之間的摩擦力）、粉末的粒度及其組成（→ 拱橋效應←粉末顆粒間的摩擦力+顆粒重力）]及粉末的干濕程

64、度（液膜導致顆粒間粘附力）。 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 7、在金屬粉末注射成形過程中，為什么必須采用細粉末做原料？通常采用哪兩種基本的脫脂方法？（第5次） 細粉末提高粉

65、末燒結(jié)驅(qū)動力和脫脂后坯體的強度，便于混練和注射，制造形狀復雜、薄壁、小尺寸件；注射成形的兩種基本脫脂方式：溶劑脫脂和熱脫脂。 8、對于一多臺階的粉末冶金零件，設計壓膜時應注意哪些問題？（同2001年第9題） 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。為了讓橫截面不同的壓坯密度均勻，必須設計出不同動作的多模沖壓膜，并且應使他們的壓縮比相等，而且易脫模。 9、表面遷移包括哪些機構(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？ 表面遷移包括表面擴

66、散和蒸發(fā)-凝聚。 在燒結(jié)后期，形成隔離閉孔后，表面擴散、蒸發(fā)-凝聚只能促進空隙表面光滑，孔隙球化，而對孔隙的小時和燒結(jié)體的收縮不產(chǎn)生影響。 五、分析題 1、某金屬粉末公司采用氣體霧化法在制造鋁粉時發(fā)現(xiàn)粉末粒度及其分布符合用戶要求，而松裝密度偏低。請分析其原因，并提出大致的改正技術(shù)思路。 因為鋁粉的粒度滿足要求而粉末的松裝密度偏低，則可能是由于顆粒表面粗糙造成，表面粗糙增大顆粒之間的摩擦力，降低粉末的松裝密度，可采用適當?shù)那蚰ズ脱趸瘉硖岣咚裳b密度。 ？？2、分析模壓時產(chǎn)生壓坯密度分布不均勻的原因。（第3次） 剛模壓制時，由于摩擦力的作用，在壓坯高度方向存在壓力降低。因此造成壓坯的各處密度不均勻。 3、根據(jù)粉末成形性與壓縮性的影響因素，提出獲得成型性能優(yōu)異而壓縮性高的金屬粉末的技術(shù)措施。（第3次） 壓縮性：表示粉末在指定的壓制條件下，粉末被壓緊的能力。一般用壓坯密度（或相對密度表示）表示。主要取決于粉末顆粒的塑性，顆粒的表面粗糙程度和粒度組成。 粉末加工硬化，壓縮性能差；退火后，塑性改善，顯微硬度下降，壓縮性提高； 當壓坯密度較高時，塑性金屬粉末內(nèi)含有合金元