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第一章粉末的制取一．名词解释1.粉末冶金:粉末冶金是用金属粉末（或者金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结制成金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。2.雾化法:利用高速气流、液流或者通过离心力将金属流（其他物质）击碎并冷却凝固制造粉末的方法。3.化学气相沉积：气相沉积是通过某种形式的能量输入，使气相物质发生气-固相变或者气相化学反应，生成金属或陶瓷粉末。二．填空题1.机械粉碎是靠压碎、击碎和磨削等作用，将块状金属或合金机械地粉碎成粉末的。2.机械制粉的本质是将动能转变为表面能，机械制粉适合脆性材料。3.球磨制粉的基本原则是提高磨球的动能，提高磨球的有效碰撞几率。4.冷气流粉碎法利用高速高压的气流带着较粗的颗粒通过喷嘴轰击于击碎室的靶子上，压力立刻从高压降到0.1MPa，发生绝热膨胀，产生加速效应和冷却效应，造成颗粒的破碎。5.机械粉碎法是借机械作用破坏固体金属原子的结合，雾化法是克服液体金属原子间的结合使之分散成粉末，所以雾化法所消耗的外力比机械粉碎法小得多。6.金属液流在气流作用下分为负压紊流区、原始液滴形成区、有效雾化区和冷却凝固区四个区域。7.物理蒸发冷凝制粉是一种制备超微金属粉末的重要方法，采用不同的输入方式，使金属汽化，然后再在冷凝壁上沉积从而获得金属粉末。8.化学气相沉积制粉包含化学反应、均相形核、晶粒长大和团聚四个过程。9.羰基物热离解法中的羰基物是易挥发的液体或易升华的固体，这些羰基化合物很容易分解生成金属粉末和CO。利用羰基物热离解法可以对金属进行提纯、制备合金粉末和包覆粉末。10.球磨法的四个基本要素是磨球、球磨筒、研磨物料和研磨介质。11.雾化制粉包括雾化、聚并和凝固三个过程，提高雾化制粉效率的两大准则是能量交换准则和快速冷凝准则。12.二流雾化是利用高速气流、高速液流将金属流（其他物质流）击碎并冷却凝固制造粉末的方法。三．简答题1.机械制粉时湿磨的优点有哪些？（1）可以减少金属氧化（2）防止金属颗粒的再聚集和长大（3）可减少物料的成分偏析并有利于成型剂的均匀分布（4）浇入表面活性物质时可促进粉碎作用（5）可减少粉尘飞扬，改善劳动条件2.冷气流粉碎法的基本原理是什么？利用高速高压气流带着较粗大的颗粒通过喷嘴轰击在靶子上，压力立即从高压降到0.1MPa，发生绝热膨胀，使金属靶和击碎室温度降到室温下甚至零下以下，冷却了的颗粒就被粉粹。3.羰基物热离解的基本原理是什么？羰基物热分离法中的羰基物是易挥发的液体或易升华的固体，这些羰基化合物很容易分解生成金属粉末和一氧化碳。第一步：合成羰基化合物Me+nCO=Me(CO)n第二步：羰基物热分解Me(CO)n=Me+nCO4.简述机械法和雾化法的异同点。相同点：都是将动能转化成表面能。不同点：机械粉碎法是借助机械作用破坏固体金属原子的结合，雾化法是克服液体金属原子间的结合使之分散成粉末，所以雾化法所消耗的外力比机械粉碎法小得多。第二章粉末的性能一.名词解释1.粉末体：简称粉末，是由大量颗粒及颗粒间的空隙所构成的集合体。2.单颗粒：粉末中能够将其分开并可独立存在的最小实体成为单颗粒。3.比形状因子：表面形状因子和体积形状因子的比值。4.真密度：粉末质量与出去开孔和闭孔体积的粉末体积的比值，是材料的理论密度。5.假密度（有效密度）：粉末质量与包括开孔在内的粉末体积的比值。6.表观密度：粉末质量与包括开孔和闭孔在内的粉末体积的比值，是粉末的真实密度。7.相对密度：ρ/ρ理称为粉末的相对密度。8.粒度分布：具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量称为粉末的粒度组成，又称粒度分布。9.比表面积：指单位质量粉末具有的表面积。10.目数：在一英寸长度筛网上分布的筛孔数。二.填空题1.固态物质按分散程度不同分为致密体，粉末体和胶体三类。2.粉末的聚集形态有聚合体、团粒和絮凝体三种，颗粒的结合力依次小。3.325目就是指一英寸长度上有325个孔。目数越大，网孔越小。4.金属粉末的工艺性能主要包括松装密度，振实密度，流动性，和压缩性和成形性。三.简答题1.简述粉末体的特点。A粉末颗粒的聚集状态粉末颗粒有单颗粒或者二次颗粒聚集而成。B颗粒的结晶构造粉末颗粒世纪构造的复杂性还表现为晶格的严重不完整性，即存在许多洁净缺陷，如空隙、畸变、夹杂等。所以粉末总量贮存有较高的晶格畸变能，具有较高的活性。C颗粒的表面状态一般粉末颗粒越细，外表面越发达。同时粉末颗粒的缺陷多，内表面也就相当大。一般多孔性颗粒的内表面要比外表面大几个数量级。粉末发达的表面积储存着搞的表面能。2.简述颗粒形状与粉末生产方法的关系。粉末形状粉末加工方法粉末形状粉末加工方法球状气相沉积、液相沉积树枝状水溶液电解近球状气体雾化、置换多孔海绵状金属氧化物还原片状塑形金属机械研磨蝶状金属漩涡研磨多角形机械粉碎不规则状水雾化、机械研磨、化学沉淀3.如何测定粉末体的有效密度？有效密度的测定：干燥后的粉末装入规定容积V的比重瓶，约占瓶容量的1/3~1/2，连瓶一起称重。然后加入液体盖过粉末试样，通过真空除气使浸润液体充满比重瓶，再次称重。计算公式：4.粉末颗粒有哪几种聚集形式？他们之间的区别在哪里？粉末的聚集形态有聚合体、团粒、絮凝体三种。区别：主要是结合力不同聚合体颗粒间的结合力比范德华引力大得多，接近库伦的电荷引力；团粒是由单颗粒或二次颗粒靠范德华力结合而成，其结合力强度不大；絮凝体则是在粉末的悬浮液中，由单颗粒或二次颗粒结合成更加松散的聚合颗粒。四．计算题1、假定有一边长为10mm的立方体颗粒，试计算它的当量球体积直径和当量球表面直径各是多少？V粉=V球（体积）V球=（π/6）D3D球=（6V/π）1/3=d粉103mm3=1/6πd3当量球直径d=12.41mmV粉=V球（体积）S球=πd2圆d圆=（S/π）1/2圆=d粉6*102mm2=πd2当量球表面积径d=13.82mm2、为了测量压胚强度，试样制备成长宽高为30x12x6mm的标准试样，断裂时的压力为200N，试样支点间的距离为24mm，试计算该压胚的压胚强度。S=3pl/（2t2l）带入数据得：S=16.7MPa3、用粒度分析法测得的铝粉的粒度组成如下：组距平均粒径di/um质量百分数fi，%负累积分布（%）0~1.00.5001.0~2.01.51.671.672.0~3.02.534.673.0~4.03.53.6719.344.0~5.04.59.3328.675.0~6.05.519.33386.0~7.06.520587.0~8.07.518758.0~9.08.512879.0~10.09.55.6792.6710.0~11.010.5496.6711.0~12.011.5298.6712.0~13.012.51.33100（1）补充表格中空白位置的数据；（2）绘制粒度分布图；（3）以质量基准表示的平均粒度值是多少？6.5um（4）求算术平均径。6.7364um5、有一粉末冶金多孔材料，其密度大于水，想通过排水法测其密度，请写出实验步骤并推导出密度测量公式。称粉末冶金件在空气中的质量m1蜡封，用蜡等材料均匀在粉末冶金件表面涂一层称粉末冶金件在水中的质量m2计算粉末冶金件的密度。公式推导：ρ=m1/V,V未知粉末冶金件在水中称重时，m1g=m2g+F浮F浮力=ρ水gVM1g=m2g+ρ水gVV=(m1-m2)/ρ水所以粉末冶金件的密度ρ=m1*ρ水/(m1-m2)6.一个密度为9.3g/cm3，A-B50（A=10g/cm3,B=20g/cm3数字表示材料的质量百分数）的粉末压坯，请计算坯件中的孔隙度。粉末体的孔隙度θ=粉末体积/粉末表观体积=1-ρ/ρ理ρ理=M/(0.5M/10+0.5M/20)=13.3θ=1-ρ/ρ理=1-9.3/13.3=0.3第三章成型及特殊成形一.名词解释1.成形：将粉末密实成具有一定形状、尺寸、孔隙度和强度的胚体的工艺过程。2.合批：将相同成分而粒度不同的粉末混合。3.拱桥效应：粉末在松装堆积时，由于表面不规则，彼此之间有摩擦，颗粒相互搭桥而形成拱桥状。4.弹性后效：当压力除去后，将压柸从压模中取出后，由于弹性内应力的松弛作用，粉末压柸会发生弹性膨胀，称为弹性后效。5.等静压：借助高压泵的作用将流体介质（气体或液体）压入耐高压钢制密闭容器中——高压流体的等静压直接作用在弹性模套内的粉末体上，粉末体受到各个方向大致相等的压力作用，消除了粉末与模套之间的外摩擦，——达到同一密度所需压力较模压降低。6.喷射成形：将喷射沉积和成形技术结合在一起进行加工金属或合成半成品或成品的工艺。二.填空题1.成形是将粉末密实成具有一定形状、尺寸、孔隙度和强度的坯体的工艺过程。2.成形前的原料预处理包退火、筛分、混合、制粒、加成形剂润滑剂。3.金属粉末退火可以使氧化物还原，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的纯度；消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构；防止超细粉末自燃，将其表面钝化。4.制粒指将小颗粒粉末制成大颗粒或团粒，目的是改善粉末的成形性。5.压制时粉末位移的形式包括颗粒接近、颗粒分离、颗粒相对滑动、颗粒相对转动、颗粒因粉碎产生移动。6.压制时粉末变形的形式包括弹性变形、塑性变形、和脆性断裂。7.粉末颗粒之间的联结力大致可分为机械啮合力和表面原子之间的引力，一般以机械啮合力为主。8.压力损失是造成压坯密度沿高度方向分布不均匀的根本原因9.在单向压制中，增加压坯的高度会使压坯各部分的密度差增加，而加大直径则会使密度的分布更加均匀。10.润滑剂是降低粉末颗粒与模壁及模冲之间摩擦，改善密度分布，减少压模损失和有利于脱模的一种添加物；成形剂是为了改善粉末成形性能而添加的物质，可以提高压柸强度。11.等静压是借助于高压泵的作用将流体介质（气体或液体）压入耐高压钢质密闭容器—高压流体的静压力直接作用于弹性模套内的粉末体上；粉末体受到各个方向上大致相等的压力作用；消除了粉末与模套之间的外摩擦—达到同一密度所需压力较模压降低。12.等静压力机按照工作室尺寸、压力及轴向受力状态可分为拉杆式、螺纹式及框架式三种基本类型。13.松散粉末需依次经过粉末自由区区、喂料区区、和压扎区区三个区域才能完成轧制。14.粉末挤压过程中的超前现象是由于摩擦力的影响，挤压筒中中心部位物料的流动速度比筒壁物料的流动速度快的现象。三.简答题1.简述成形前的原料预处理及其目的。（1）退火。将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却的一种金属热处理工艺。金属退火的目的：a、氧化物还原，降低含碳量和其他杂质含量，提高粉末纯度。b、消除粉末加工硬化，稳定粉末晶体结构。C、防止超细粉末自燃，将其表面钝化。（2）混合。A、混合：将两种或两种以上不同成分的粉末混合；B、合批：将相同成分不同粒径的粉末混合。（3）筛分。筛分是指把不同粒度的粉末通过网筛或振动进行分级，使粉末能够按照粒度分成粒度范围更小的级别。（4）制粒。制粒指将小颗粒制成大颗粒或者团粒，目的是改善粉末的流动性。（5）加成形剂和润滑剂。改善压制过程降低粉末颗粒与模壁之间的摩擦力，改善压柸密度分布，减少压模磨损和有利于脱模。2.压坯强度时如何形成的。巴尔申观点：粉末压柸中颗粒之间的联结力，（压柸强度）主要源于颗粒间的机械啮合力。琼斯观点：粉末压柸中颗粒之间的联结力，（压柸强度）主要源于颗粒表面上的原子吸引力。3.简述金属粉末压制时压胚密度随压制压力的变化规律。第一阶段：颗粒发生位移，填充孔隙，压力增加，密度快速增加（滑移阶段）第二阶段：压力持续增加，压柸密度增加不明显（平衡阶段）第三阶段：压力超过一定值后，压力上升，压柸密度继续增加（颗粒变形阶段）4.简述粉末体成形后压胚密度分布的特点，并作出分析；5.简述粉末压坯产生弹性膨胀的原因。粉末体在压制过程中受到压力作用后，粉末颗粒发生弹性塑形变形，从而在压柸内部聚集很大的内应力——弹性内应力，其方向与颗粒所受到的外力方向相反，力图阻止颗粒变形。当压制压力消除后，弹性内应力便要松弛，改变颗粒的外观和颗粒间的接触状态，这就是粉末压柸发生了膨胀。6.简述