粉末冶金原理试题 - 图文(4)

2019-04-09 20:37

e.颗粒的塑性(与结合面积有关) f.硬脂酸锌及成形剂添加与否

g.高模量组份的含量:含量高,结合强度大

颗粒间接触面积:即颗粒间的邻接度

颗粒的显微硬度、粒度组成、压制时颗粒间的相互填充程度,进而提高接触面积;压制压力:压力大,塑性变形大,S提高;颗粒形状:复杂,结合强度提高,但S降低

49、为什么说温压技术是传统模压技术的发展与延伸? 答:

温压:系指粉末与模具被加热到较低温度(一般为150℃)下的刚模压制方法。

a、除粉末与模具需加热以外,与常规模压几乎相同;

b、温压与粉末热压完全不同,温压的加热温度远低于热压(高于主要组分的再结晶温度);

c、温压保持了传统模压的高效、高精度优势,而且被压制的粉末冶金零部件的尺寸精度很高,表面光洁;

d、提高了铁基零部件的性能和服役可靠性,拓宽了部件的应用范围; 故说温压技术是是传统模压技术的发展与延伸。 50、分析在YG硬质合金生产过程中,允许合金中碳含量可在WC的化学计量附近波动的原因。(金中碳含量可在一定范围内偏离WC的化学计量而不致引起合金强度的大幅度降低的原因) 答:

WC的理论碳含量为6.12%。若化合碳的含量低于这一数值,则在硬质合金中形成脆性相-η相;若高于这一数值则会生成游离石墨。这二者都是硬质合金的结构缺陷,导致硬质合金强度的大幅度下降。但当合金中碳含量在6.05-6.2%范围内波动时,合金强度变化不大。 1)添加了晶粒长大抑制剂TaC、VC、Cr2C3等,以其化合物(或相应氧化物)粉末形式

添加到W粉、碳黑混合物中

2)杂质元素(Ca、Mg、Si等)的氧化物与碳反应

51、分析温度液相烧结三个条件的必要性。 答:

1)液相必须润湿固相颗粒,这是液相烧结得以进行的前提(否则产生反烧结现象)。即烧

结体系需满足方程γS=γSL+γLCOSθ(θ为润湿角),并且需满足的润湿条件是θ<90; 2)固相在液相中具有有限的溶解度。有限的溶解,可改善润湿性、增加液相的数量,并

且发生马栾哥尼效应有利于液相迁移,同时增加了固相物质迁移通道,改善固相晶粒的形貌和减小颗粒重排的阻力;

3)液相数量:在一般情况下,液相数量的增加有利于液相均匀地包覆固相颗粒,为颗粒

重排列提供足够的空间和致密化创造条件。同时,也可减小固相颗粒间的接触机会。

52、比较经粉末热压制造的Cu、Cu-2%Al2O3(体积)、Cu(0.5Al)-2%Al2O3(体积)三种棒材在室温、800°C时的硬度和室温导电性能的差异,并简述其原因。 答:

53、有一铁基粉末冶金齿轮在成形后一端出现了掉边、掉角现象,请提出相应的解决这一技术问题的方法。 答:

成形后一端出现了掉边、掉角现象,主要是由于压坯的密度分布不均匀,导致不能正常实现成形。

采用温压技术:低的脱模压力,高的压坯强度,弹性后效小,密度分布均匀。

54、什么是弹性后效?其主要影响因素有哪些? 答:

当压力去除之后和将压坯脱拱之后,由于内应力作用,压坯产生的膨胀现象称为弹性后效。 弹性后效的大小取决于残留应力的高低,主要影响因素:

a.压制压力:压制压力高,弹性内应力高

b.粉末颗粒的弹性模量:弹性模量越高,弹性后效越大

c.粉末粒度组成:越合理,产生的弹性应力越小;粒度小,弹性后效大 d.颗粒形状:形状复杂,弹性应力大,弹性后效大 e.颗粒表面氧化膜

f.粉末混合物的成份(如石墨含量)

A.Fe-2Cu B、Fe-2Cu-0.8C B的弹性后效明显,因为C的模量很高

55、比较活化烧结与强化烧结的异同。 答:

活化烧结:系指能降低烧结活化能,使体系的烧结在较低的温度下以较快的速度进行、烧结

体性能得以提高的烧结方法。(采用化学或物理的措施,使烧结温度降低、烧结过程加快,或使烧结体的密度和其它性能得到提高的方法称为活化烧结)

强化烧结:是泛指能够增加烧结速率,或能够强化烧结体性能(合金化或抑制晶粒长大)的

所有烧结过程

同:目的相同 异:途径(定义) 56、工业上用于大批量制造铁基粉末冶金零部件的铁粉包括哪两类?它们在制造零部件时各有什么优缺点? 答:

还原铁粉和雾化铁粉。 还原铁粉:

低的成本,为制造大量价质优价廉的中低密度铁基粉末冶金零部件创造条件; 颗粒形状复杂,粉末成形性能好,便于制造形状复杂或薄壁类零部件; 粉末烧结活性好;

但粉末纯度、压缩性较低。

雾化铁粉有分为气体雾化铁粉和水雾化铁粉:

气体雾化铁粉:为近球形粉末,颗粒表面粗糙,粉末的成形性能较好 水雾化铁粉:为不规则粉末,颗粒表面粗糙,氧含量较低、压缩性较好

57、表面迁移包括哪两种?请利用双球模型图示说明。

答:

表面迁移包括:

表面扩散:球表面层原子向颈部扩散。 蒸发-凝聚:表面层原子向空间蒸发,借蒸汽压差通过气相向颈部空间扩散,沉积在颈部。

58、粉末冶金用铜粉可采用哪些方法制备?比较这些铜粉在性能上的差异。 答:

水溶液电解法制铜粉:粉末纯度高,粉末形状多为树枝状,成形性很好,压缩性较差。 气体还原法制铜粉:粉末纯度高,多孔海绵状,成形性好

气体雾化法制铜粉:为近球形粉末,颗粒表面粗糙,粉末的成形性能较好 水雾化法制铜粉:为不规则粉末,颗粒表面粗糙,氧含量较低、压缩性较好

59、液相烧结包括哪几种形式? 答:

瞬时液相烧结:在烧结中、初期存在液相,后期液相消失。烧结中初期为液相烧结,后

期为固相烧结。

稳定液相烧结:烧结过程始终存在液相。 熔浸:多孔骨架的固相烧结和低熔点金属渗入骨架后的液相烧结过程。前期为固相烧结,

后期为液相烧结。全致密假合金如W-Cu等。

超固相线液相烧结:液相在粉末颗粒内形成,是一种在微区范围内较普通液相烧结更为

均匀的烧结过程。

60、对于刚性模压制,粉末混合物中通常要添加哪两类辅助物质?为什么? 答:

通常要添加成形剂和润滑剂。 原因:

1)对于硬质粉末,由于粉末变形抗力很高,无法通过压制所产生的变形而赋予粉

末坯体足够的强度,一般采用添加成形剂的方法以改善粉末成形性能,提高生坯强度,便于成形;

2)流动性差的粉末、细粉或轻粉(填充性能不好,自动成形不好,影响压件密度的均匀性)。添加成形剂能适当增大粉末粒度,减小颗粒间的摩擦力;

3)粉末颗粒与模壁间的摩擦导致压坯密度分布不均匀和影响被压制工件的表面质

量,降低模具的使用寿命,故要添加润滑剂减小粉末与模壁间和粉末颗粒间的摩擦。

61、以金属氧化物为原料制取金属粉末时,选用还原剂应满足什么要求? 答:

还原剂应满足:

a.△GMeO>△GXO;或 ΔZ xo < ΔZmeo 或 PO2(XO) < PO2(MO)(金属氧化物的离解压大于还原剂的氧化产物的离解压)

b.还原剂的氧化产物和还原剂本身的组份不污染被还原金属或易被分离。 62、现有两个分别经单向压制和双向压制的圆柱形(直径为20mm,高度为25mm)WC-10Co 粉末坯件,请用图示比较两者之间在外形方面的差异,并分析其原因。

答:

单向压制:一端外表光滑明亮,另一端则比较暗淡; 双向压制:两端都光滑明亮,中间则比较暗淡。 原因:

单向压制,由于外摩擦压力损失致使压坯密度分布不均匀,上端有效压制压力大、

密度大,下端有效压制压力小、密度小;

双向压制时,两端有效压制压力大、密度高,中间有效压制压力相对小、密度较两端低。并且压坯密度分布较单向压制的均匀。

63、热等静压用模套材料包括哪三大类? 答:金属、陶瓷、玻璃

64、采用钢模单向压制一根尺寸为φ50*100mmYG10合金的粉末压坯,并在合适的工艺条件下烧结。请画出其最终轮廓的大致外形(标出加压方向,但不必标注其具体尺寸)。为什么?若要得到尺寸较均一的烧结棒材,可采用什么成形技术实现? 答:

第一种情况: 第二种情况:

密度分布均匀,烧结尺寸变化均匀 有压制压力损失,上下端密度分布不均匀。

烧结时,上层密度高收缩小,下层密度低收缩大,故上宽下窄

可采用冷等静压(CIP)技术:消除了粉末与模套之间的外摩擦,密度分布均匀,压制压力降低。

65、根据您已掌握的烧结机构,哪些对粉末压坯致密化有贡献?哪些有利于孔隙球化? 答:

致密化:粘性流动、体积扩散、晶界扩散、塑性流动、表面扩散(烧结早期) 球化:表面扩散(后期)、蒸发-凝聚

66、互不溶二元系(A-B)粉末烧结时必须满足什么热力学条件? 答:

1)互不溶系的烧结服从不等式:γAB<γA +γB,即A-B的比界面能必须小于A、B单独存在的比表面能之和; 2)在满足上式的前提下,如果γAB>|γA -γB|,在两组元的颗粒间形成烧结颈的同时,它们可互相靠拢至某一临界值;如果γAB<|γA -γB|,则开始时通过表面扩散,比表面能低的组元覆盖在另一组元的颗粒表面,然后同单元系烧结一样,在类似复合粉末的颗粒间形成烧结颈。不论是上述中的哪种情况,只有γAB越小,烧结的动力就越大。

67、烧结气氛的两个作用是什么?

答:

1)保护功能:控制烧结体与环境之间的化学反应,如氧化和脱碳, 2)净化功能:及时带走烧结坯体中润滑剂和成形剂的分解产物。

68、有一个经单向压制的铁基(Fe-0.5C)圆柱形粉末压坯,在氮基气氛中于1120°C烧结40分钟,请画出烧结后坯件的大致外形,简述其原因。

答:原因:单向压制,由于外摩擦压力损失致使压坯密度分布不均匀,上端

密度大、弹性后效大,下端密度小、弹性后效小。在烧结过程中,由于密度大的收缩小,密度小的收缩大。故出现上端宽、下端窄的形状。

69、W-7Ni-3Fe,WC-Co和Fe-20Cu经液相烧结后,其中高熔点相晶粒的大致形状是什么?试分析其原因。 答:

W-7Ni-3Fe重合金:W晶体以金属键和离子结合,具有一定的方向性,高能晶面优先沉积机率↑,→卵形。

WC-Co合金:WC晶体以共价键和离子键结合,具有极强的方向性,析出在特定的晶面进行,→多边形。

Fe-20Cu:Fe为金属晶体,晶面能接近各向同性,各个方向上的析出时机率几乎相同,→近球形。

70、快速冷凝技术主要技术特点 答:

主要技术特点是:

a.基本消除了合金成份偏析,提高合金元素和相在基体中的分布均匀性; b.提高合金元素的固溶度;

c.可得到许多非平衡相或材料,包括非晶、准晶、微晶粉末。经固结后,这些材料具有奇特的力学、物理和化学性能;

d.可抑制有害相的形成。如在Al-Fe合金中,针状的化合物转变为弥散相,大幅度改善合金的力学和耐热性能。

71、在模具设计合理下,如何制造形状复杂的零部件? 答:

1) 采用合适粒度组成和表面较粗糙的近球形粉末——高的压坯强度 2) 采用温压技术:a、低的脱模压力

b、高压坯密度和强度 c、弹性后效小 d、密度分布均匀

72、HIP与HP性能比较。(HIP优越)


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