初試真題11-14自己寫答案

1、中南大學2011年碩士研究生入學考試試題964 粉末冶金一、術(shù)語解釋（每題5分，共25分）1、網(wǎng)目數(shù)：指篩網(wǎng)上一英寸長度內(nèi)的網(wǎng)孔數(shù)2、彈性后效：壓坯脫出模腔后尺寸脹大的現(xiàn)象3、流動性：50克粉末從標準漏斗流出所需的時間，以秒/50g表示。4、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。5、粉末振實密度：在規(guī)定的條件下，粉末受敲打或振動填充規(guī)定容器時單位體積的粉末質(zhì)量。二、填空題（每空1分，共20分）1、單元系粉末燒結(jié)指的是 純金屬 、 固定化學成分的化合物 和 均勻固溶體 粉末的燒結(jié)。2、金屬粉末的壓制性能包括粉末的 壓縮性 和 成

2、型性 。3、在電解法制備銅粉時， 電流密度 與 金屬離子濃度 是控制銅粉末粒度的兩個主要工藝參數(shù)。4、沖擊霧化制取金屬粉末時的“二流”通常指的是 金屬液 流與 霧化介質(zhì)流。5、在壓制過程中，金屬粉末壓坯主要通過 顆粒重排 與 塑性變形 實現(xiàn)致密化，陶瓷粉末則主要通過 顆粒重排 實現(xiàn)致密化。6、瞬時液相燒結(jié)的中初期發(fā)生 液相 燒結(jié)，而后期則發(fā)生 固相 燒結(jié)。7、燒結(jié)氣氛的兩個主要作用是 凈化 與 保護 作用。8、羰基鐵粉的顆粒性狀是 球形 ，電解鐵粉的顆粒形狀是 樹枝形 。9、物質(zhì)X作為金屬氧化物MeO的還原劑時，還原劑X應滿足 GMeOGXO；或 Z xo Zmeo 或 PO2(XO) ）作用

3、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，的數(shù)值增大，燒結(jié)驅(qū)動力逐步減小。五、分析與計算題（30分）1、采用費氏粒度為2.2微米的碳化鎢粉為原料通過液相燒結(jié)技術(shù)制備WC-10Co與WC-10Cu兩種合金。燒結(jié)后兩種合金的相對密度是否相同？請根據(jù)液相燒結(jié)的基本條件分析其原因？（備注：燒結(jié)工藝為W-10Co在氫氣中與1420燒結(jié)1.5小時。）10分不相同。潤濕性不一樣 溶解度不一樣 2、簡述巴爾申提出的三個基本假設建立粉末壓制方程時的意義，并說明該方程在低壓、高壓下出現(xiàn)偏差的原因。10分 基本假設：.將粉末體視為彈性體.不考慮粉末的加工硬化.忽略模壁摩擦 適應性：硬質(zhì)粉末或中

4、等硬度粉末在中壓范圍內(nèi)壓坯密度的定量描述。 在高壓與低壓情形下出現(xiàn)偏差的原因：低壓：粉末顆粒以位移方式填充孔隙空間為主，粉末體的實際壓縮模量高于計算值（即理論值），產(chǎn)生偏高現(xiàn)象。高壓：粉末產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象和摩擦力的貢獻大，導致實際值低于計算值。3、鐵粉的松裝密度為2.8g/cm3，在420MPa壓力成形后，壓坯密度為6.8 g/cm3。請分別計算鐵粉與壓坯的相對密度。（鐵的理論密度為7.8 g/cm3，計算結(jié)果精確至小數(shù)點后第二位即可）10分2.8除7.8 6.8除7.8中南大學2012年碩士研究生入學考試試題964 粉末冶金一、術(shù)語解釋（15分）1、壓制性：壓縮性（Compressibili

5、ty）：表示粉末在指定的壓制條件下，粉末被壓緊的能力。成形性（Formability）：粉末經(jīng)壓制后，壓坯保持既定形狀的能力。2、Ostwald熟化：固溶體中多相結(jié)構(gòu)隨著時間的變化而變化的一種現(xiàn)象。當一相從固體中析出的時候，一些具有高能的因素會導致大的析出物長大，而小的析出物萎縮3、CIP：冷等靜壓：室溫下，利用高壓流體靜壓力直接作用在彈性模套內(nèi)的粉末體的壓制方法4、網(wǎng)目數(shù)：指篩網(wǎng)上一英寸長度內(nèi)的網(wǎng)孔數(shù)5、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)。二、填空題（25分）1、粉末體是由尺寸小于 1mm 的顆粒及顆粒間空隙所組成的集合體，其基本特性包括

6、 可流動性 和 壓縮性 。2、粉末顆粒的顯微硬度主要取決于 原子間的結(jié)合力 、 加工硬化程度 和 純度 。4、工業(yè)上常用含鎢硬質(zhì)合金包括 YG 鎢鈷類硬質(zhì)合金 wc-co 和 YT五谷臺類 wc-tic-co 兩大類。6、表面遷移包括 表面擴散 和 蒸發(fā)-凝聚 ，其中前者在燒結(jié)后期主要引起孔隙 球化 與大孔隙 長大 。7、單元系粉末燒結(jié)發(fā)生的標志是燒結(jié)體的 表面積 減小、 導電性能的提高 與 坯體強度的 增加，而非燒結(jié)體發(fā)生收縮、燒結(jié)驅(qū)動力主要來自系統(tǒng) 表面能 的降低。來自于過剩自由能的降低。8、燒結(jié)氣氛的兩個基本作用是 凈化 和 保護 。9、需進行粉末制粒的兩種情形是 細顆粒粉末 與 硬質(zhì)合

7、金 。10、金屬粉末在壓制時的致密化通常通過粉末顆粒的 顆粒重排 與 塑性變形 來實現(xiàn)。三、問答題（80分）1、請列舉出四種工業(yè)上常用粉末冶金鐵粉，簡述其工藝性能的差異及其原因，并指出各自的應用特點。10分還原鐵粉：顆粒形狀復雜，粉末成形性能好，粉末純度，壓縮性較低。水霧化鐵粉：顆粒表面粗糙，易得含氧量較低，壓縮性較好的不規(guī)則粉末。氣霧化鐵粉：顆粒近球形，粒子尺寸均勻，高輸出體積。 羰基鐵粉：球形度好，粉末壓制性能好。2、“相同材質(zhì)金屬粉末的松裝密度越高，其流動性也越好”，請判斷此論斷是否正確，為什么？10分粉末的流動性反映顆粒間內(nèi)摩擦力的大小。在粉末壓制過程中，流動性決定了粉末填充模腔的均勻

8、性和自動壓制可實現(xiàn)程度。若粉末的流動性太差，需對粉末進行制粒處理。 松裝密度：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。取決于粉末顆粒內(nèi)摩擦力的大小。 所以顆粒內(nèi)摩擦力越小，松裝密度越高，流動性越好。3、根據(jù)鎢粉在還原過程中的粗化機理，簡述獲得細粒度鎢粉與粗顆粒鎢粉在工藝條件方面的差別。10分略5、為什么作用在燒結(jié)頸表面上的拉應力隨著燒結(jié)過程的進行而降低？10分根據(jù)Young-Laplace 方程，作用在頸部彎曲面上的應力為 =(1/x-1/) -/ （x）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，的數(shù)值增大，燒結(jié)驅(qū)動力逐步減小。為什么說粉末冶金是一種先進的

9、綠色零部件制造技術(shù)？5分 1.低的生產(chǎn)成本：工藝流程短，加工溫度低，加工工序少，少切削或者無切削2.材料成分設計靈活，微觀結(jié)構(gòu)可控，能制造普通熔煉法不能生產(chǎn)的材料（金屬陶瓷，難熔金屬及其合金）3.高性能：無成分偏析，具有細晶粒。（熱加工性好，力學性能優(yōu)良）7、請比較活化燒結(jié)與強化燒結(jié)的異同？10分 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。 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、Ti-6Al-4V是一種很常用的鈦合金，可采用混合元素法

10、制備，即將元素鈦粉、Al60V40母合金粉末混合，在1200-1300真空燒結(jié)1-2h，試分析在加熱和燒結(jié)過程中將發(fā)生什么物理冶金現(xiàn)象，在兩階段分別是什么燒結(jié)機制？10分液相燒結(jié)加熱：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像頸部空間擴散 體積擴散（頸表面附近的空位向球體內(nèi)擴散，球內(nèi)部原子向頸部遷移） 燒結(jié)：溶解再析出：對于固相在液相中具有一定溶解度的lps體系由于化學位的差異，化學位高的部位優(yōu)先溶解并在附近的液相形成濃度梯度，發(fā)生擴散在化學位低的地方析出。 化學位高的區(qū)域：顆粒尖角處和細顆粒 化學位低的區(qū)域：一般為顆粒凹陷處。其結(jié)果是顆粒表面的光滑

11、化和平直化。9、什么是彈性后效？簡述其主要影響因素及其危害。10分彈性后效：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)生的彈性應力越小.顆粒形狀：形狀復雜，彈性應力大，彈性后效大 脫模的時候會受到剪應力 體積脹大的時候可能會難以保證形狀 容易導致壓坯分層或者掉邊角 四、分析題（共30分）1、成分為W-8Cu與W-4.8Ni-3.2Fe混合粉（其中鎢粉粒度為3.2m），兩者在相同壓力下成形，粉末壓坯的外形尺寸為20mm15mm。脫脂后的坯件在氫氣氛中與1520燒結(jié)

12、2小時。將兩種粉末燒結(jié)體制成金相樣品并用掃描電鏡觀察它們的顯微結(jié)構(gòu)。請您比較兩種材料的顯微結(jié)構(gòu)差異，并分析其原因。W-cu互不融 w-ni有互溶度溶解度潤濕性W-fe-ni粒度均勻，表面光滑平直。W-cu：顆粒間彼此接觸，聚合長大，非接觸區(qū)保持原外形。2、請分析巴爾申在建立粉末壓制方程時提出的三個基本假設的必要性，并分析預測值與實際值出現(xiàn)偏差的原因?；炯僭O：.將粉末體視為彈性體.不考慮粉末的加工硬化.忽略模壁摩擦 適應性：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。 在高壓與低壓情形下出現(xiàn)偏差的原因：低壓：粉末顆粒以位移方式填充孔隙空間為主，粉末體的實際壓縮模量高于計算值（即理論值

13、），產(chǎn)生偏高現(xiàn)象。高壓：粉末產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象和摩擦力的貢獻大，導致實際值低于計算值。中南大學2013年碩士研究生入學考試試題964 粉末冶金一、術(shù)語解釋（每題5分，共30分）1、體比表面積：單位體積粉末所具有的總表面積，m-1。便于不同材質(zhì)粉末的比表面大小的比較。2、振實密度：在規(guī)定的條件下，粉末受敲打或振動填充規(guī)定容器時單位體積的粉末質(zhì)量。3、拱橋效應：顆粒間由于摩擦力的作用而相互搭架形成拱橋孔洞的現(xiàn)象4、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)。5、溶解-再析出：對于固相在液相中具有一定溶解度的LPS體系由于化學位的差異，化學位高的部位將發(fā)生

14、優(yōu)先溶解并在附近的液相中形成濃度梯度，發(fā)生擴散并在化學位低的部位析出。6、網(wǎng)目數(shù)：指篩網(wǎng)上一英寸長度內(nèi)的網(wǎng)孔數(shù)。二、問答題（每題10分，共90分）1、為什么粉末高速鋼的力學性能優(yōu)于傳統(tǒng)的鑄鍛高速鋼？因為粉末高速鋼的晶粒細小。在粉末燒結(jié)初、中期，晶粒長大的趨勢較小，而在燒結(jié)后期才會發(fā)生可觀察到的晶粒長大現(xiàn)象。但與普通致密材料相比較，燒結(jié)材料的這種晶粒長大現(xiàn)象幾乎可以忽略。燒結(jié)坯中孔隙對晶界遷移施加了阻礙作用，孔隙對晶界遷移施加的阻力隨其中孔隙尺寸的減小和孔隙的數(shù)量的下降而降低。當燒結(jié)坯中的孔隙尺寸和總孔隙度下降到一定程度后，孔隙的阻礙作用迅速減弱，導致晶界與孔隙發(fā)生分離現(xiàn)象。這時，晶內(nèi)孔隙形成。

15、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。燒結(jié)溫度低于鑄造溫度2、您將選擇下列哪種方法制備金屬鈦粉？簡述其理由。（1）化學反應法（如溶液化學）；（2）惰性氣體霧化法；（3）TiO2氫還原法。（3）不能選 ti比較特殊 在氫氣中會發(fā)生氫脆 不能在含氫的氣氛里燒 （2）也不適用 ti熔點1660 有雜質(zhì) 熔點可能進一步升高 溫度會非常高 鈦活性高 沒有一種坩堝材料有效避免對鈦的污染（1）比較容易控制粒徑 化學反映法的特點 3、請比較還原鐵粉與霧化鐵粉的主要工藝性能的差異，簡述其原因。還原鐵粉：顆粒形狀復雜，粉末成形性能好，粉末

16、純度，壓縮性較低。水霧化鐵粉：顆粒表面粗糙，易得含氧量較低，壓縮性較好的不規(guī)則粉末。氣霧化鐵粉：顆粒近球形，粒子尺寸均勻，高輸出體積。4、表面遷移有哪些形式？它們在燒結(jié)過程中對材料顯微結(jié)構(gòu)的演化有何作用？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，同時會在一定程度上填補空位，也有助于燒結(jié)頸的長大。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。也會使得物質(zhì)往頸部走，還是有利于燒結(jié)頸的長大。會使球形度變好更光滑 有助于燒結(jié)頸的長大 有助于小顆粒長大為大顆粒 有利于燒結(jié)過程的進行 young-lapce方程 拉應力往外 之前的地方有物質(zhì)會填上來

17、 形成很多的空位空穴 5、陶瓷粉末與金屬粉末在冷等靜壓下的致密化機理是否相同？為什么？不同冷等靜壓：室溫下，利用高壓流體靜壓力直接作用在彈性模套內(nèi)的粉末體的壓制方法 與普通壓制致密化機理相同。陶瓷粉末和金屬粉末 脆和塑 6、若要獲得粒度較粗的金屬鎢粉，請?zhí)岢龃笾碌墓に囋O計方向。略7、在雙球燒結(jié)模型中，金屬球體（顆粒）內(nèi)的原子為何能擴散至燒結(jié)頸的頸部？熱力學（燒結(jié)驅(qū)動力）能與不能 動力力學快還是慢 8、以您較熟悉的兩種材料為例，簡述液相燒結(jié)三個基本條件在獲得高性能燒結(jié)材料過程中的必要性。液相燒結(jié)需滿足的潤濕條件是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090，燒結(jié)開始時液相即使生成，

18、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W-10cu w-10ni，.固相在液相中具有有限的溶解度。其結(jié)果是：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；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。.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

19、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。一般將液相數(shù)量控制在35%以內(nèi)。9、燒結(jié)氣氛的主要作用有哪些？若要制備純鈦粉末冶金零件，哪些燒結(jié)氣氛可供選擇？（不考）三、分析題（每題15分，共30分）1、現(xiàn)給出一個粉末壓制工藝：壓力300MPa，粘結(jié)劑含量為2wt%，模壁潤滑，試評價該工藝對下述粉末的適應性。壓坯可能出現(xiàn)哪些缺陷？（a）Al2O3粉末；（b）Fe粉；（c）Ti粉。A、B兩位同學分別采用3.5微米的羰基鐵粉和-200目的霧化鐵粉為原料，在400MPa的壓力下成形并在1120燒結(jié)40分鐘。請您預測他們所得的材

20、料的顯微結(jié)構(gòu)是否相同？為什么？本來就不同 更因為長大趨勢不一樣顆粒大小的差距會小很多粒徑不同 形貌不同 200目74微米 比較粗 細粉具有更大的壓力差小顆粒長大趨勢更大 中南大學2014年碩士研究生入學考試試題964 粉末冶金一、術(shù)語解釋（30分，每題5分）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、克比表面：1克質(zhì)量的粉末所具有的總表面積3、彈性后效：壓坯脫出模腔后尺寸脹大的現(xiàn)象4、粉末壓制性：壓縮性（Compressibility）：表示粉末在指定的壓制條件下，粉末被壓緊的能力。成形性（Formability）：粉末經(jīng)壓制后，壓坯保持既

21、定形狀的能力。5、合批：同類粉末（成分相同而粒度不同）的混合6、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。二、填空題（共20分）1、在粉末燒結(jié)過程中，若孔隙與晶界發(fā)生分離，則在燒結(jié)材料中形成 晶內(nèi)孔隙 ，其必須通過 晶界擴散 擴散消除。2、 純金屬 、 均勻固溶體 和 化學成分固定的化合物 三類粉末的燒結(jié)屬單元系粉末燒結(jié)。3、彈性后效是粉末壓制過程中形成 分層 和 兩常見缺陷的根本原因。4、Fe-1.5Cu-0.6C粉末為 固相 燒結(jié)，而WC-10Co粉末為 液相 燒結(jié)。5、所謂“二流霧化”中的“二流”指的是 金屬液 流和 霧化介

22、質(zhì) 流。6、在電解法制備銅粉過程中，通常采用 硫酸( HYPERLINK /s?wd=H2SO4&tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHckPjm4nH00T1Y4n17hnj0dPH6YP1T1P1KW0ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6K1TL0qnfK1TL0z5HD0IgF_5y9YIZ0lQzqlpA-bmyt8mh7GuZR8mvqVQL7dugPYpyq8Q1DLnjbzPWnvPs t /_blank H2SO4)和硫酸銅( HYPERLINK /s?wd=CuSO4&tn=440391

23、80_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHckPjm4nH00T1Y4n17hnj0dPH6YP1T1P1KW0ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6K1TL0qnfK1TL0z5HD0IgF_5y9YIZ0lQzqlpA-bmyt8mh7GuZR8mvqVQL7dugPYpyq8Q1DLnjbzPWnvPs t /_blank CuSO4)的混和液 溶液為電介質(zhì)，而銅粉的粒度主要取決于 電流密度 和 金屬離子濃度 。7、需對粉末進行制粒處理的兩種主要情形是 硬質(zhì)粉末 和 細顆粒粉末 。8、表面擴散對燒結(jié)初期的主要貢獻是 小 孔

24、隙的縮小與消失，大孔隙 長大 ，對后期的貢獻是 孔隙球化 。9、等靜壓包括 cip 和 hip 。三、簡答題（70分）1、何謂“揮發(fā)-沉積”？簡述費氏粒度為3.2m與10m鎢粉在制備工藝參數(shù)方面的差異。10分 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+H2OWOX.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。 略2、巴爾申金屬粉末壓制方程采用了什么力學模型？做了哪些假設？簡述這些假設與該方程與實驗結(jié)果產(chǎn)生較大偏差之間的內(nèi)在聯(lián)系。10分基本假設：.將粉末體視為彈性體.不考慮粉末的加工硬化.忽略模壁摩擦 適應性：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。 在高壓與低壓情形下出現(xiàn)偏差的原因：低壓：粉末顆粒以位移方式填充孔隙空間為主，粉末體的實際壓縮模量高于計算值（即理論值），產(chǎn)生偏高現(xiàn)象。高壓：粉末產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象和摩擦力的貢獻大，導致實際值低于計算值。3、根據(jù)溶解-再析出機制，簡述制備超細晶粒YG合金時的晶粒長大抑制劑應滿足哪些技術(shù)要求？10分晶粒長大抑制劑碳化物A 在液態(tài)鈷相中溶解度大B 降低體系的共晶溫度C 抑制劑組元偏聚WC/Co界面4、采用元素粉末為原料，利用瞬時液相燒結(jié)制備Ti-6Al-4V合金。若采用真空燒結(jié)和Ar+%N