粉末冶金考試重點(diǎn)

1、【粉末冶金】用金屬粉末 （或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成型和燒結(jié) 制造金屬材料，復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝過程。制粉一一預(yù)處理一一成形一一燒結(jié)不足：粉末成本高，制品大小形狀受限，燒結(jié)零件的韌性交叉。粉末制取方法：【機(jī)械法】將原材料機(jī)械地粉碎，而化學(xué)成分基本上不發(fā)生變化。【物理化學(xué)法】借助化學(xué)或無力的作用，改變原材料的化學(xué)成分或聚集狀態(tài)而獲得粉末?！緲?biāo)準(zhǔn)生成自由能】各問道的物質(zhì)在氧的分壓為一個大氣壓的條件下，與1mol氧氣化合而生成氧化物時的自由能變化。金屬氧化物還原反方向生成金屬方向進(jìn)行的熱力學(xué)條件，自由能減小?！具€原或還原化合法】還原是指通過一種還原劑還原金屬氧化物及鹽

2、類來制取金屬粉末的方法。類型：固態(tài)碳還原；氣體（氫）還原；金屬熱還原。基本原理：從熱力學(xué)上看MeO+X=Me+XO ；還原反應(yīng)能否進(jìn)行的熱力學(xué)條件是：還原劑的氧化反應(yīng)的等壓位變化小于金屬的氧化反應(yīng)的等壓位變化?！爵驶餆犭x解法】離解金屬羰基化合物而制取粉末。原理：某些金屬特別是過渡族金屬能與一氧化碳生成金屬羥基化合物，Me + nCOMe（CO）n他們是易揮發(fā)的液體或易升華的固體，很容易分解生成金屬粉末加 CO, Me（CO）nt Me + nCO。優(yōu)點(diǎn)：羥基粉末較細(xì)，也較純，分解后能得到很純的金屬粉末；缺點(diǎn)：成本高。金屬羥基化合物揮發(fā)時都有不同的毒性，生產(chǎn)中要采取防毒措施?！舅芤弘娊夥ā績?yōu)

3、點(diǎn)：從所得粉末特性來看有提純過程，所得粉末較純由于電解結(jié)晶粉末形狀一般為樹枝狀， 故壓制性（包括壓縮性和成形性） 較好電解可以控制粉末粒度， 因而可以生產(chǎn)超細(xì)粉末。 原理：當(dāng)電解質(zhì)溶液中通入直流電后，產(chǎn)生正負(fù)離子的遷移，正2離子移向陰極，負(fù)離子移向陽極，在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，從而在 電極上析出氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物?！救埯}電解法】一些難熔金屬由于與氧的親和力大，因而在大多數(shù)情況下不能從水溶液中析出，須使用熔鹽作電解質(zhì)，并且在低于金屬的熔點(diǎn)下電解。缺點(diǎn)：溫度較高，故操作困難，產(chǎn)物與熔鹽的揮發(fā)損失增加，還會產(chǎn)生副反應(yīng)和二次反應(yīng)，把產(chǎn)物與熔鹽分開有很多困難， 要采取多種辦法。 影響

4、因素：電解質(zhì)成分、電解質(zhì)溫度、電流密度、極間距離。什么是二流霧化？影響二流霧化制粉性能的因素有哪些?【二流霧化法】借助高度水流或氣流的沖擊來破碎金屬或合金液流稱為二流霧化。霧化粉末有三個重要性能，即粒度，顆粒形狀及其相關(guān)的性能，顆粒的純度和結(jié)構(gòu)，影響性能的主要因素有：霧化介質(zhì)，氣霧化，可以獲得球形粉末顆粒， 而水霧化所得的顆粒形狀是不規(guī) 則的，氣力壓力越高，水壓越大，所得的粉末越細(xì)。金屬液流，主要是指熔化金屬的表面張力和黏度，過熱度以及金屬液流直徑的影響，表面張力越小，黏度越低，粉末顆粒越細(xì)， 過熱度越高，越容易得到球形粉末，金屬液流直徑越細(xì)，所得的細(xì)粉末越多。霧化裝置，金屬液流長度短，噴射長

5、度短，噴射角度適當(dāng)，對霧化過程有利，液滴飛行距離較長，有利 于形成球形顆粒，粉末顆粒較粗?！緳C(jī)械粉體法】靠壓碎、擊碎和磨削等作用，將塊狀金屬或合金機(jī)械地粉碎成粉末?！緳C(jī)械合金化】 高能球磨法的一種， 在高速攪拌、球磨的條件下，利用金屬粉末混合物重復(fù) 冷焊和斷裂進(jìn)行的工藝?！痉勰w】簡稱粉末，是由大量的顆粒及顆粒間的空隙所構(gòu)成的集合體。【單顆?！糠勰┲心芊珠_并獨(dú)立存在的最下實體。單顆粒如果以某種方式聚集，就構(gòu)成二次顆粒，其中的原始顆粒稱為一次顆粒。【氫損】金屬粉末的試樣在純氫氣流中煅燒足夠長時間，粉末的氧被還原生成水蒸氣，某些元素（C、S）與氫生成揮發(fā)性化合物，與揮發(fā)性金屬（Zn、Cd、Pb 一

6、同排出，測得試樣粉末的相對質(zhì)量損失稱為氫損失。（用來估計金屬粉末中可被氫還原的氧化物的氧含量）。【松裝密度】粉末在規(guī)定條件下自然充填容器時，單位體積內(nèi)的粉末質(zhì)量?！菊駥嵜芏取繉⒎勰┭b于振動容器中，在規(guī)定條件下，經(jīng)過振動后測得的粉末密度?！緣褐菩浴?壓縮性：粉末在壓制過程中被壓緊的能力。（顆粒的塑性或顯微硬度）成形性：粉末壓制后，壓坯保持既定形狀的能力。（顆粒形狀和結(jié)構(gòu)）【流動性】50g粉末從標(biāo)準(zhǔn)的流速漏斗流出所需的時間，單位s/50g?！編缀螌W(xué)粒徑】用顯微鏡投影幾何學(xué)原理測得的粒徑。【當(dāng)量粒徑】禾U用沉降法、離心法或水力學(xué)方法（風(fēng)篩法、水簸法）測得的粉末粒度?！颈缺砻媪健?利用吸附法、透過法

7、和潤濕熱法測定粉末的比表面，再換算成具有相同比表面值的均勻球形顆粒的直徑。【名義粒徑】根據(jù)與顆粒最大投影面積S或顆粒體積 V相同的矩形、正方形或圓、求得邊長或直徑來確定顆粒的平均粒徑，稱為?！狙苌淞健繉τ诹６冉咏姶挪úㄩL的粉末，基于光與電磁波（如X光）的衍射現(xiàn)象所測得的粒徑。粉末粒度分布及測試方法：篩分析法：原理：裝置操作簡單，應(yīng)用很廣，但篩分析方法比較粗糙，分析時手工操作居 多，衛(wèi)生條件不好，不適于細(xì)粉末的測定，手粉末形狀影響較大。不適于細(xì)粉末的測定。顯微鏡法：直觀，測量范圍寬，可對單個粉末顆粒進(jìn)行測量，還可研究顆粒的外表形態(tài)。 但是取樣，制樣要求高，操作繁瑣費(fèi)力，數(shù)據(jù)缺乏代表性，粗粉對

8、粒度測量的準(zhǔn)確性有很大 的影響。沉降分析法：粉末取樣多，代表性好，使結(jié)果的統(tǒng)計性和再現(xiàn)性提高。適應(yīng)較寬的粒度范圍，有直接讀數(shù)，自動記錄，快速測定等優(yōu)點(diǎn)。對不規(guī)則粉末誤差很大。測量結(jié)果重復(fù)性、精度受粉末在介質(zhì)中的分?jǐn)?shù)性、顆粒的聚集作用影響。淘析法：用于極細(xì)、超細(xì)粉末分級，設(shè)備簡單，操作方便，效率高等優(yōu)點(diǎn)，但不夠精確?！绢A(yù)處理】目的是制備具有一定化學(xué)成分和一定粒度，以及適合的其他物化性能的混合料。1、【退火】將粉末體在一定溫度加熱一段時間內(nèi)，隨爐冷卻的工藝過程。目的：穩(wěn)定粉末的晶體結(jié)構(gòu)，消除加工硬化；降低粉末的雜質(zhì)，提高粉末的純度。 鈍化粉末表面，防止粉末自然。氣氛類型：還原氣氛、惰性氣氛、真空熱

9、處理。提高粉末純度時，采用還原性氣氛、真空退火；消除加工硬化或鈍化表面時采用惰性氣氛。作用：改善粉末壓制性，降低其彈性后效，提高成形性。2、【混合】將兩種或兩種以上的粉末混合均勻的過程?！竞吓繉⒊煞窒嗤６炔煌姆勰┻M(jìn)行混合。3、【篩分】把不同顆粒大小的原始粉末進(jìn)行分級。4、【制?！繉⑿☆w粒的粉末之城大顆粒或團(tuán)粒的工序，用來改善粉末的流動性。5、 加潤滑劑：成形劑（改善壓制過程）/選孔劑（在燒結(jié)中能造成一定的孔隙）?！緩椥院笮А?在壓制過程中，粉末由于受力而發(fā)生彈性變形和塑形變形，壓坯內(nèi)存在很大的內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)外力停止作用后，壓坯便出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象。粉末體成型過程中， 隨著成型壓力的增加，孔隙減少

10、，壓逐漸致密化，由于粉末顆粒之間聯(lián)結(jié)力作用的結(jié)果，壓坯的強(qiáng)度也逐漸增大。壓坯密度與成形壓力的關(guān)系第1階段：位移滑動階段，粉末顆粒發(fā)生位移， 填充 孔隙，壓力稍有增加，密度增加很快（以粉末顆粒位 移為主，伴有少量變形）第2階段：密度達(dá)到一定值，出現(xiàn)壓縮阻力，雖然加 大壓力，但孔隙度不能減少，密度變化不大第3階段：壓力超過一定值之后， 壓坯密度隨壓力值 增加而繼續(xù)增大，隨后逐漸平和（以變形為主）。金屬粉末單向壓制時壓坯密度分布是怎么樣的？.改善壓坯密度分布的措施有哪些？1） 分布：壓制結(jié)束后，各層的厚度和形狀均發(fā)生了變化， 也就是密度出現(xiàn)了不均勻性（d 下d 上）:在同一平面上d邊d中；壓坯底部的

11、邊緣密度比中心密度低； 隨著高徑比（H/D） 的增大，密度差別就越大。2）措施：盡量降低高徑比（H/D）；降低粉末與模壁的摩擦系數(shù)（提高模壁光潔度涂潤滑劑或成形劑等）：采取合理壓制方式：H/D 1 , H/ 2 3時，采用雙向壓制；H/D410，采用帶浮動陰模或摩擦芯桿的壓膜壓制；密度均勻要求較高時采用等靜壓制， 細(xì)長件采用擠壓和等靜壓制。對復(fù)雜形狀的壓坯可采用多模沖壓模（采用不同模沖壓力使壓坯密度均勻），對于曲面，采用等厚度充填使其壓縮相同。改善粉末的性、成形性和流 動性，可采用退火處理、制粒等預(yù)處理工藝。3）影響因素：壓坯形狀；壓制方式；粉末性能及預(yù)處理工藝模具加工光潔度； 潤滑劑及潤滑方

12、式?！镜褥o壓成形】借助于高壓泵的作用把流體的介質(zhì)（氣體或液體）壓入耐高壓的鋼質(zhì)密圭寸容器內(nèi)，高壓流體的靜壓力直接作用在彈性模套內(nèi)的粉末上，使粉末體在同一時間在各個方向上均衡地受壓而獲得密度分布均勻和強(qiáng)度較高的壓坯。熱 :介質(zhì)為氣體（如氬氣）冷 :介質(zhì)為水或油?！緹犰o壓制】把粉末壓坯或把裝入特制容器內(nèi)的粉末體置入熱等靜壓機(jī)高壓容器中，施以高溫和高壓，使這些粉末體被壓制或燒結(jié)成致密的零件或材料的過程?！痉勰┸堉啤繉⒔饘俜勰┩ㄟ^一個特制的漏斗喂入轉(zhuǎn)動的軋輥縫中，軋制成具有一定厚度和連續(xù)長度且有適當(dāng)硬度的板帶坯料。冷軋：室溫下；熱軋：粉末加熱到一定溫度。【擠壓】粉末體或者粉末壓坯在壓力的作用下，通過規(guī)

13、定的壓橫嘴擠成坯塊或制品的一種成形方法?！纠鋽D】把金屬粉末與一定量的有機(jī)粘接劑混合在較低的溫度下（40200C）形成坯塊?！緹釘D】金屬粉末壓坯或粉末裝入包套內(nèi)加熱在較高溫度下壓擠?！緡娚涑尚巍繉娚涑练e與成形技術(shù)結(jié)合在一起進(jìn)行加工金屬或合金成半成品或成品?！痉蹪{澆注成形】將成形材料首先與水或其他液體調(diào)成懸浮液漿并注入能夠吸收液體的石膏 內(nèi)，干涸后去除，最后烘干?！痉勰┳⑸涑尚巍繉⒎勰┡c熱塑性材料均勻混合成為具有良好流動性能的流態(tài)物質(zhì)，而后把這種流態(tài)物在注射成形機(jī)上經(jīng)一定的溫度和壓力，注入模具內(nèi)成形?！緹Y(jié)】粉末或粉末壓坯,在合適的溫度和氣氛條件下加熱所發(fā)生的現(xiàn)象或過程,結(jié)果是顆粒之間發(fā)生粘結(jié)，

14、燒結(jié)體的強(qiáng)度增加，多數(shù)情況下密度也提高。單元系燒結(jié)：純金屬或化合 物在其熔點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行的固相燒結(jié)過程。多元系燒結(jié)：由兩種或者兩種以上的組分構(gòu)成燒結(jié)體系，在低熔組分的 燒結(jié)的基本過程：粘結(jié)階段、燒結(jié)頸長大階段、閉孔隙球化和縮小階段 燒結(jié)驅(qū)動力:燒結(jié)系統(tǒng)自由能的降低燒結(jié)前存在于粉末或粉末坯塊內(nèi)的過剩自由能包括表面能和晶格畸變。前者指同氣氛接觸的顆粒和孔隙的表面自由能，后者指顆粒內(nèi)由于存在過?？瘴弧⑽诲e及內(nèi)應(yīng)力所造成的能量增高。表面能比晶格畸變能小， 但對燒結(jié)過程，特別是早期階段，作用較大的主要是表面能， 因為從理論上講，燒結(jié)后的低能位狀態(tài)至多是對應(yīng)單晶體的平衡缺陷濃度，而實際上燒結(jié)體總具是具有

15、更多熱平衡缺陷的多晶體。因此燒結(jié)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(jié)體內(nèi)總保留一定數(shù)量的熱平衡空位、空位團(tuán)和位錯網(wǎng)。燒結(jié)后顆粒的界面轉(zhuǎn)變?yōu)榫Ы缑?，由于晶界能更低，故總的能量仍是降低的，隨著燒結(jié)的進(jìn)行， 燒結(jié)頸處的晶界可以向兩邊的顆粒內(nèi)移動，而且顆粒內(nèi)原來的晶界也可能通過再結(jié)晶或聚晶長大發(fā)生移動并減少。因此晶界能進(jìn)一步降低就成為燒結(jié)頸形成于長大后燒結(jié)繼續(xù)進(jìn)行的主 要動力?？傊?，孔隙表面自由能的降低， 始終是燒結(jié)過程的驅(qū)動力。 表面能比晶格畸變能小， 早起階段，作用的主要是表面能， 晶格畸變能是次要的，因而燒結(jié)原動力為系統(tǒng)總表面能的降低。還有溫度，影響較大。固相燒結(jié)機(jī)

16、構(gòu)、粘性流動：燒結(jié)早期的粘結(jié)，即燒結(jié)頸長大，可看作在表面張力的作用下，顆粒發(fā)生類 似粘性液體的流動。X2/a=Bt ；、蒸發(fā)與凝聚：球表面的蒸汽壓差使原子從球的表面蒸發(fā)， 重新在燒結(jié)頸凹面上凝聚下來，由此引起燒結(jié)頸長大。X3/a=B;上、體積擴(kuò)散：當(dāng)空位由內(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)散時，燒結(jié)體發(fā)生收縮，小孔隙不斷消失和平均孔隙尺寸增大。X5/a2=Bt ；、表面擴(kuò)散：通過顆粒表面層原子的擴(kuò)散完成物質(zhì)遷移，顆粒表面的凹處逐漸被填平。X7/a3=Bt ；、晶界擴(kuò)散：如果顆粒接觸面上有晶界，燒結(jié)頸邊緣的過?？瘴粚U(kuò)散到晶界上消失，使顆粒間距離縮短，收縮發(fā)生。X6/a2=Bt ；、

17、塑性流動：燒結(jié)頸形成和長大可看成是金屬粉末在表面張力作用下發(fā)生塑性形變的結(jié)果。X9/a4.5=Bt?！締卧禑Y(jié)】純金屬或有固定化學(xué)成分的化合物或均勻固溶體的粉末在固態(tài)下的燒結(jié),過程中不出現(xiàn)新的組成或新相，也不發(fā)生凝聚狀態(tài)的改變?！疽合酂Y(jié)】在燒結(jié)溫度下，低熔組元熔化或形成低熔共晶物,那么由液相引起的物質(zhì)遷移比固相擴(kuò)散快，而且最終液相將填滿燒結(jié)體內(nèi)的孔隙，因此可獲得密度高、性能好的燒結(jié)產(chǎn)品。條件：潤濕性 潤濕角0 90 溶解度固相在液相中有一定的溶解。液相數(shù)量以液相填滿固相顆粒的間隙為適度過程：液相流動與顆粒重排階段固相溶解和再析出階段固相燒結(jié)階段機(jī)構(gòu)顆粒重排機(jī)構(gòu)：液相受毛細(xì)血管力驅(qū)使流動，使

18、顆粒重新排列以獲得最緊密的堆砌和最小的孔隙總表面積。溶解一再析出機(jī)構(gòu)：因顆粒大小不同，表面形狀不規(guī)則，各部位的曲率不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的物質(zhì)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，溶解物質(zhì)又在大顆粒表面或具有負(fù)曲率的部位析出。固相燒結(jié)機(jī)構(gòu)：顆?；ハ嘟佑|，粘結(jié)并形成連續(xù)骨架?！救劢繉⒎勰┡鲏K與液體金屬接觸或浸在金屬內(nèi),讓坯塊內(nèi)孔隙為金屬液填充,冷卻下來就得到致密材料或零件，稱為熔浸。本質(zhì)上來說是液相燒結(jié)的一種特殊情況，所不同的，只是致密化主要靠易溶成分從外面去填滿間隙，而不是靠壓坯本身的收縮，因此，熔浸的零件基本上不產(chǎn)生收縮，燒結(jié)所需要時間也短。粉末的比表面及其測定：粉末比表面定義為 1g質(zhì)量的粉末所具有的總表面積，用m2/g或cm2/g表示。氣體吸附法：利用氣體在固體表面的物理吸附測定物質(zhì)比表面的原理是：測量吸附在固體表面上氣體單分子層的質(zhì)量或體積，再由氣體分子的橫截面積計算ig物質(zhì)的總表面積，即得克比表面。氣體吸附法測定比表面的靈敏度和精確度最高，它分為靜態(tài)法和動態(tài)法兩大類，前者又包括容量法，重量法和簡單易點(diǎn)吸附法。BET物理吸附：常在低溫下發(fā)生，而且吸附量受氣體壓力的影響較顯著。BET法是建立在多分子層吸附理論上的，是低溫氮?dú)馕?，屬于?/p>