粉末冶金原理习题库(3)

2018-12-17 14:23

* 假设孔隙半径为γ,长度为 L 的圆柱形孔隙,位于 tetra laideca hedren (四面体)晶界边缘,晶界边缘尺寸为 L ,根据方程 7.18 在孔隙度为坍墙(崩扩成)球形孔隙。

* 一混合组织, Ni 粉 12 μ m , Fe 粉 5 μ m ,构成 Fe-2Ni 合成金,在 1250 ℃烧结 4h ,成为完全的均匀化合金(右面混合体),如果 Ni 粉颗粒由 12 μ m 设定成 8 μ m ,需要多少时间获得相同的均匀化合金组织。

* 直径 μ m 5 的炭基铁粉采用注射成形和惰性气氛烧结,初始粉末含 C 0.8% ,含氧 0.4% ,假设烧结时烧结孔封闭后形成 CO 在孔中,那么烧结时最大烧结密度由何因素控制, CO 压力,作何改进可以提高烧结密度。压坯,烧结后密度为 89% ,烧结粉率为 9.2% ,压坯密度是多少? * 一注射成形压坯,烧结后密度为 89% ,烧结粉率为 9.2% ,压坯密度是多少?

* 惰性气体烧结,在烧结后,一对称孔隙,半径为 1 μ m ,惰性气体氢气的压力为 0.1MPa ( 1 大气压)时最终孔隙半径是多少?如果 γ sv=1.5J/m 2 。

* 球形粉末用于高密度粉末冶金产品制造,何种因素影响 HJP 过程对粉末形状和选择? * 为什么粉末冶金产品的搞腐蚀能力将随密度增加而提高。

* 对于粉末粒径为 20 μ m 的 Fe 粉, HJP 到相对密度为 85% 时,主要是因为晶界蠕变贡献,测量到 930 ℃时,压力为 1MPa ,需要量 6 小时,密度达到 85% ,压力增加到场 MPa ,时间减少到 8 小时,就得同样密度,如果时间减少到 1 小时,压力应是多大?

* 粉末冶金技术也可用以制备高密度产品,如射雾化不锈钢管材,对于这种螫,何种粉末特性至关重要。 * 在 IHP 过程中,烧结和压制结合,密度和时间之间存在何种关系,(参考压力和温度参数)。 * 与加工产品(样品)相比, HIP 样品间力学性能的差异很小,为什么(原因是什么)? * HIP 有利于获得密化产品,对于 Ni 基超合金,发现压力对密度影响如下: * 时间 =3hr 温度: 1150 ℃ 球形粉末粒度 =120 μ m , 初始密度 62% * 65% 密度时: P=0.1MPa * 80% 密度时: P=1MPa * 90% 密度时: P=10Mo * 99% 密度时: P=?

* 请计算(温度时间条件相同)

* 模具热压一圆柱形试样,首先加压到最大压力,然后以 5 ℃ /min 缓慢加热,作一曲线,表示密度随时间改变,假设 d:ffrsion 控制致密化过程。

* 使用一个模型(本章中)预测粉末煅造时密度与高应变的关系,假设煅前压坯密度为 75% 。 如果一预成形坯于热煅前空气中加热,所产生的力学性能太低,为什么会这样,并如何解决问题。 * 一平均粒径为 40 μ m 的 Ni 粉,经 HIP 致密化,从压坯密度 62% 到 HIP 密度 98% 在于 0MPa 恒压下,以不同温度和不同时间如 1100 ℃ 0.25h , 1000 ℃ 1hr ,预测在 900 ℃需要多少时间? * 粉末铁粉煅造,煅造温度 1100 ℃,密度 100% ,煅造压力 950MPa ,产品断裂随晶粒尺度增加而减少,为什么会有这种晶粒尺寸效应。

* 一 RSR Ti 合金经固结达到全致密,但是取决于不同固结温度,有不同晶粒尺寸,下述为不同晶粒尺寸和致密:

晶粒尺寸 μm 16.0 4.0 1.8 1.0 强度 DPH 112 125 137 151 如果晶粒尺寸继续减少到 0.5 μ m ,其预测强度值为多少?

* 粉末冶金制品作为医用入材料时,应作何种清洗处理以确保产品表面无菌和生物相容。

* 在多孔粉末冶金产品加工时,由于延性原因造成加工工具损坏,可能可以改变孔隙尺寸,解决这一问题,假设当 PM 零件孔隙度为 15% ,孔隙尺寸为 100 μ m ,每钻头(花)在破坏前可钻 300 个孔,如果孔隙度维持不变,孔隙尺寸与减少到 30 μ m ,每钻花在破坏前可钻多少个孔? * 为什么采用精整合粉末冶金物件红饰花纹来替代用加工的方法给产品冲压纹饰花纹。

* 大致上讲,孔隙度每增加 1% ,导电率下降 2% ,解释孔隙度是如何影响产品加工时的导热率。 * 解释为什么粉末冶金热处理过程与烧结过程是分开的。

* 复压可以使密度为 85% 的简单圆柱体直径增加 0.5% ,如果产品厚 7mm ,直径 10mm ,影响直径变化的最大应变( strain )是多少?

* 粉末冶金钢材部件的渗 C 处与气氛中 C 的表面渗透相关,通常渗 C 深度与渗 C 时间的平方根成比例,渗 C 1 小时后在深度 0.4min 处 C 含量由 0.2% 增加到 0.8% ,问在 0.6mm 深度,达到 0.8% 时需要多少时间(起始为 0.2% )。

* 铁基产品进行蒸汽处理(发蓝处理), 600 ℃,以形成稳定 Fe 6 o 4 。问此时水与氢气的压力比是多少?在这一露点条件下水与氢气的质量比是多少?

* 物件熔渗 200mm 厚度需用 2 分钟,如果孔隙尺寸相同,熔渗 30mm 厚度需多少时间?

* 两种熔体被选择,渗熔多孔 P/M ,物件,一种粘度为 10 -2 Pa.s. 另一种为 3 × 10 -2 Pa.s. 当熔渗的深度一致时,第一种熔体单独溶渗需要多长时间(与第一种相比)。

* 方程 9.7 中作出密度与超声波速度间关系,为 N :合金( d 理 =8.7g/cm 3 )双密度为 7.2g/cm 3 提升到 7.7g/cm 3 y ,相对的速度差值是多少?

* 用一粘性树脂渗溶一孔隙度为 10% ,第平方毫米( mm 2 )具有 1000 个开孔的粉末冶金产品,该树脂表面能: 0.08J/m 2 ,粘度: 10 -1 Pa.s. 如果渗溶厚度为 20mm (单边 10mm )的产品,在无外压条件下需要多少时间?如果施 4 大气压的外压,需要多少时间? * 为什么无油黄铜轴瓦材料在空隙约为 20% 时,最为有用。

* 一用于长效气体过滤的粉末冶金多孔材料,假使要过滤的气体含有引起脏化并温孔隙的油气,作图描述此过程中的流动速率与时间的对应关系。

* 采用压贡空隙度分析仪测量某材料的空隙度,在压力为 40KPa 时对气压峰值,问空隙尺寸约是多少? * 压坯材料经烧结后密度达到 6.8g/cm 3 , (预合金钢),在不同烧结温度和不同烧结时间下的冲击数据如下:解释时间和烧结温度对韧性的作用,以及分析何种因素更为重要。

烧结温度℃ 1120 1230 1290 10 12 15 18 烧结时间 min 20 14 18 22 30 15 21 26 * 采用 Daicy 公式分析, N 2 气流经水雾化粉末的多孔压坯时,流速随密度和粒径变化而变化,结果建议方程 10.5 修正为σ =AD ε m 。此处 D 是粒径, A 和 m 为经验常数,作这种修正会产生什么问题? * 下述数据取自于小容化铁粉压坯烧结,粉末过 100 筛,在不同压力下,压制成拉伸试样,氢中 1200 ℃烧结。

孔隙度 % 0 12 21 31 37 43 强度 MPa 延伸率 % 330 30 208 9 142 5 82 3 49 2 34 1 a. 是什么原因造成孔隙度增加、强度降低。

b. 将上述强度数据与方程 10.8 中的预测行为进行比较后,确定指数 M 。 c. 延伸为何下降如此迅速。

d. 以延伸率数据计算出 10.10 中的 C 值。

e. 建立一个断裂韧性模型,表达性能正比于强度和延性的乘积,作图表示韧性与相应密度图的关系。 * 采用空气计算一壁厚为 10mm 多孔金属材料的表面层速度 [Superficial velocoty] , P 0 降为一个大气(降到环境压力) P 2 -P 1 =1 ,该材料的透过系数等于 7*10 -13 m 2 ,惰性系数等于 2*10 -7 m ,空温条件下空气粘度等于 1.8*10 -5 kg/ms ,密度为 1.2kg/m 3 。

* 当相对密度从 70% 增加到 100% ,作图分析对应热导率、延伸率、热膨胀系数与相对密度的关系,表征何种物理性能对空隙度变化最为敏感。

* 测量多孔不锈钢的腐蚀性能,结果表明:在相同的烧结条件下,密度对电化学腐蚀速率数据如下: 空隙度 % 电流 uA 19 0.40 15 0.15 6 0.01

1. 提出非线性空隙度对腐蚀速度的影响速率。

2. 当空隙度不改变,提高烧结温度有否可能减少腐蚀速率。 3. 采用真空烧结,对材料可能产生什么影响。 考证方程 10.6 的推导是表示密度对热膨胀的影响。


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