《碩士研究生入學(xué)考試粉末冶金原理歷年真題大題》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《碩士研究生入學(xué)考試粉末冶金原理歷年真題大題（30頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2000 四、問答 1、壓制一直徑為38mm的圓柱體Fe基零件壓坯，已知Fe粉的徑向彈性后效為0.2%，燒結(jié)徑向收縮率為0.3%，試計(jì)算陰模內(nèi)徑尺寸為多少？ D（1+0.2%）（1-0.3%）=38 D=38.04mm 2、簡(jiǎn)述燒結(jié)機(jī)械零件與材料的分類，說明其中各類材料的基體類型及適用場(chǎng)合有哪些？ 燒結(jié)機(jī)械零件與材料的分類：燒結(jié)結(jié)構(gòu)材料、燒結(jié)減摩材料、燒結(jié)摩擦材料 燒結(jié)結(jié)構(gòu)零件:燒結(jié)鐵基材料:燒結(jié)鐵,碳鋼,合金鋼,不銹鋼 燒結(jié)銅基材料:燒結(jié)青銅,黃銅,Cu-Ni合金,彌散強(qiáng)化 燒結(jié)鋁基材料:燒結(jié)鋁合金

2、,彌散強(qiáng)化鋁 燒結(jié)鎳基材料: 燒結(jié)鈦基材料: 燒結(jié)減摩零件:多孔軸承:鐵基,銅基,鋁基,不銹鋼基 固體自潤(rùn)滑材料:鐵基,銅基,銀基,雙金屬 燒結(jié)摩擦零件:銅基摩擦零件: 鐵基摩擦零件: 碳-碳復(fù)合材料: 陶瓷基復(fù)合摩擦材料; 用于干摩擦式離合器和制動(dòng)器的關(guān)鍵材料. ？？3、欲制造Cu基結(jié)構(gòu)零件、Cu基電工觸頭和Cu基過濾器三種粉末冶金零件，其原料Cu粉應(yīng)分別采用哪種制粉方法？為什么？ Cu基結(jié)構(gòu)零件：霧化法（水霧化）；顆粒形狀不規(guī)則，顆粒間機(jī)械嚙合，壓坯強(qiáng)度也大。 Cu基電工觸頭：電解法；純度高，導(dǎo)電性能好。 Cu基過濾器：霧化法（氣霧化）；顆粒近球形，粒子尺寸均

3、勻，高輸出體積 4、說明粉末注射成形的工藝流程，它對(duì)原料粉末有何要求？流程中的關(guān)鍵工序及注意事項(xiàng)是什么？ 工藝流程： 粉末（金屬或陶瓷） + 粘結(jié)劑及添加劑 ↓ 預(yù)混合 ↓ 混煉（混合與制粒） ↓ 原料 ↓ 注射成形 ↓ 脫脂（溶劑脫脂或熱脫脂） ↓ 燒結(jié) ↓ 粉末零件 粉末注射成形常用的粉末顆粒一般在2-8um，一般小于30um，粉末形狀多為球形，顆粒外形比最好在1-1.5之間，具有相當(dāng)寬或窄的粒度分布，填充密度較高。 注射成型是整個(gè)工藝流程的關(guān)鍵工序，注射成形時(shí)，對(duì)可能產(chǎn)生缺陷的控制應(yīng)從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮：（1）注射溫度、壓力、時(shí)間等

4、工藝參數(shù)的設(shè)定；（2）填充是喂料在模腔中的流動(dòng)控制。 ？？5、運(yùn)用揮發(fā)-沉淀長(zhǎng)大機(jī)理，說明H2還原WO3制取細(xì)W粉時(shí)應(yīng)如何控制工藝條件？ （1） 原料： A 粒度：當(dāng)采用WO3時(shí)，其粒度與還原鎢粉粒度間的依賴性不太明顯，而主要取決于WO2的粒度。目前，采用藍(lán)鎢（藍(lán)色氧化鎢）作原料。該原料具有粒度細(xì)、表面活性大，W粉一次顆粒細(xì)和便于粒度控制的特點(diǎn)。 B 雜質(zhì)元素：影響透氣性或生成難還原化合物。 . K、Na等促使鎢粉顆粒粗化； . Ca、Mg、Si等元素?zé)o明顯影響： . 少量Mo、P等雜質(zhì)元素可阻礙W粉顆粒長(zhǎng)大 （2）還原方式：二階段還原 （3）氫氣：降低氫的露點(diǎn)

5、，流量不宜過高，順流通氫。 （4）還原工藝條件： .還原溫度T：降低T，高的溫度會(huì)提高鎢氧化物的水合物在氣相中的濃度，顆粒粗化； .推舟速度V：降低V，推舟速度打?qū)е卵鯕庠黾?，高氧指?shù)的氧化物具有更大的揮發(fā)性，提高濃度，顆粒粗化； .料層厚度t：降低t，料層厚度過高不利于氫向底層物料的擴(kuò)散，鎢氧化物的含氧量高，顆粒粗化。 （5）添加劑：少量的添加劑如Cr、V、Ta、Nb等的鹽可抑制鎢粉顆粒的粗化。 6、由巴爾申、北川公夫和黃培云三種壓制方程的理論假設(shè)，比較三種壓制方程的適用性。 巴爾申方程 基本假設(shè):（1）將粉末體視為彈性體 （2）不考慮粉末的加工硬化

6、 （3）忽略模壁摩擦 適用性：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。 北川公夫方程 基本假設(shè)：（1）粉末層內(nèi)所有各點(diǎn)的單位壓力相等 （2）粉末層內(nèi)各點(diǎn)的壓力是外力和粉末內(nèi)固有的內(nèi)壓力之和 （3）粉末層內(nèi)各斷面上的外壓力與該斷面上粉末的實(shí)際斷面積受的壓力總和保持平衡。 （4）各個(gè)粉末顆粒僅能承受它固有的屈服極限的能力。 （5）粉末壓縮時(shí)的各個(gè)顆粒位移的幾率和它鄰接的孔隙大小成比例。 適用性：在壓制壓力不太大時(shí)優(yōu)越性顯著。 黃培云方程 基本假設(shè)：視粉末為非線性彈一塑體 適用性：不論

7、對(duì)軟粉末或硬粉末適用效果都比較好 7、用能量的觀點(diǎn)闡述互不相溶系固相燒結(jié)的熱力學(xué)條件 互不溶系的燒結(jié)服從不等式：γAB<γA ＋γB，即A-B的比界面能必須小于A、B單獨(dú)存在的比表面能之和；若γAB>γA ＋γB，雖然在A-A或B-B之間可以燒結(jié)，但在A-B之間卻不能。 在滿足上式的前提下，如果γAB>|γA －γB|，在兩組元的顆粒間形成燒結(jié)頸的同時(shí)，它們可互相靠攏至某一臨界值在滿足上式的前提下，如果γAB>|γA －γB|，在兩組元的顆粒間形成燒結(jié)頸的同時(shí)，它們可互相靠攏至某一臨界值；如果γAB<|γA －γB|，則開始時(shí)通過表面擴(kuò)散，比表面能低的組元覆蓋在另一組元的顆粒表面，然

8、后同單元系燒結(jié)一樣，在類似復(fù)合粉末的顆粒間形成燒結(jié)頸。 不論是上述中的哪種情況，只有γAB越小，燒結(jié)的動(dòng)力就越大。即使燒結(jié)不出現(xiàn)液相，但 兩種固相的界面能也能決定燒結(jié)過程 ？？8、什么是燒結(jié)氣氛的碳勢(shì)？能進(jìn)行碳勢(shì)控制的燒結(jié)氣氛有哪些？ 某一含碳量的材料在某種氣氛中燒結(jié)時(shí)既不滲碳也不脫碳，以材料中的碳含量表示氣氛的碳勢(shì)。 可控碳勢(shì)氣氛：CO、CH4、H2+CO混合氣體、有機(jī)碳?xì)浠衔餁怏w、吸熱型氣氛、放熱型氣氛。 2001 四、問答題 ？？1、還原鐵粉與霧化鐵粉在工藝性能上有何差異？它們?cè)谥圃扈F基粉末冶金零部件時(shí)有什么特點(diǎn)? 還原鐵粉：顆粒形狀復(fù)雜，粉末成形性能好，便于

9、制造形狀復(fù)雜或薄壁類零部件；粉末燒結(jié)活性好；粉末純度、壓縮性較低?？芍圃齑罅?jī)r(jià)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的中低密度鐵基粉末冶金零部件。 霧化鐵粉：包括水霧化鐵粉和氣霧化鐵粉。氣體霧化：鐵、銅、鋁、錫、鉛及其合金粉末（如青銅粉末、不銹鋼粉末）；水霧化：鐵、銅及合金鋼粉末； 水霧化鐵粉顆粒表面粗糙，易得氧含量較低、壓縮性較好的不規(guī)則粉末， RZ法可以直接處理廢鋼。氣霧化鐵粉顆粒近球形，粒子尺寸均勻，高輸出體積，制造過濾器用的不銹鋼球形粉末幾乎全是采用霧化法生產(chǎn)。 2、試簡(jiǎn)述RZ工藝制霧化鐵粉的設(shè)計(jì)思路。 工藝設(shè)計(jì)思路： ① 解決純鐵高熔點(diǎn)所帶來的工藝?yán)щy：工業(yè)純鐵的熔點(diǎn)在1500℃以上，熔煉溫度達(dá)

10、1650―1700℃，采用低硅高碳（3.2-3.6%）合金，使熔體溫度保持在1300-1350℃。而過高的碳則會(huì)導(dǎo)致鐵液的表面張力增加，難以得到細(xì)粉。 ② 高碳鐵水可減輕空氣與鐵反應(yīng)形成鐵氧化物所造成鐵水粘度增加的趨勢(shì)；同時(shí)，碳與氧在后續(xù)高溫還原時(shí)具有脫氧作用，為燜火處理創(chuàng)造條件。 ③ 成形性能的改善： A 利用霧化過程中鐵中的碳與氧的反應(yīng)使顆粒表面形成凹凸而粗粗糙化： Fe(C)(l)+O2=Fe(l)+CO2 CO2微氣泡在逸至鐵液滴表面時(shí)造成表面凹凸。 B 破碎時(shí)顆粒表面形成凹凸； C 高溫還原時(shí)使顆粒間產(chǎn)生輕度燒結(jié)，即細(xì)小顆粒粘結(jié)在大顆粒上。

11、三都有利于降低霧化鐵粉的松比，改善粉末的成形性能。 3、怎樣正確看待刷粉周期對(duì)電解銅粉末粒度的影響？ 適度刷粉可提高電流密度，利于粉末細(xì)化。而過頻也具有與攪拌相似的效果，使陰極附近的銅離子濃度得到及時(shí)補(bǔ)充，導(dǎo)致銅離子濃度升高，導(dǎo)致粉末粗化。但長(zhǎng)的刷粉周期卻使電流密度下降，粉末粗化。 ？？4、選擇成形方法時(shí)需要考慮的基本問題有哪些？ 幾何尺寸、形狀復(fù)雜程度 性能要求（材質(zhì)體系）：力學(xué)、物理性能及幾何精度 制造成本（結(jié)合批量、效率）：最低 5、液相燒結(jié)的三個(gè)基本條件是什么？它們對(duì)液相燒結(jié)致密化的貢獻(xiàn)是如何體現(xiàn)的？ 液相燒結(jié)的三個(gè)基本條件：潤(rùn)濕性、溶解度和液相數(shù)量 （1

12、）液相必須潤(rùn)濕固相顆粒：這是液相燒結(jié)得以進(jìn)行的前提（否則產(chǎn)生反燒結(jié)現(xiàn)象）。即燒結(jié)體系需滿足方程 γS=γSL+γLCOSθ (θ為潤(rùn)濕角) 液相燒結(jié)需滿足的潤(rùn)濕條件是θ<90； 當(dāng)θ=0，液相充分潤(rùn)濕固相顆粒，這是最理想的液相燒結(jié)條件； 當(dāng)θ>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(dāng)0<θ<900，這是普通的液相燒結(jié)情況，燒結(jié)效果一般。 如果θ>90，燒結(jié)開始時(shí)液相即使生成，液會(huì)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(rùn)濕的條件，才能滲入顆粒的微孔和裂隙甚至晶粒間界。 （2）固相

13、在液相中具有有限的溶解度：有限的溶解可改善潤(rùn)濕性；增加液相的數(shù)量即體積分?jǐn)?shù)，促進(jìn)致密化；馬欒哥尼效應(yīng)（溶質(zhì)濃度的變化導(dǎo)致液體表面張力的不同，產(chǎn)生液相流動(dòng)）有利于液相遷移；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(xué)位較高產(chǎn)生優(yōu)先溶解，通過擴(kuò)散和液相流動(dòng)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(dǎo)致燒結(jié)體的變形和為晶粒異常長(zhǎng)大提供條件，這是不希望的。 （3）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，為顆粒重排列提供足夠的空間和致密化創(chuàng)造條件。同時(shí)，也可減小固相顆粒間的接觸機(jī)會(huì)。但過大的液相數(shù)量造成燒結(jié)體的形狀保持性下降。

14、 ？？6、為什么彌散強(qiáng)化銅材料具有高的紅硬性？ 7、在熱等靜壓技術(shù)中，選用包套材料應(yīng)注意哪些技術(shù)問題？ 可塑性和強(qiáng)度 不破裂和隔絕高壓氣體滲入 良好的可加工性和可焊接性 不與粉末發(fā)生反應(yīng)和造成污染 HIP后易被除去 成本低 8、在金屬粉末注射成形過程中，為什么必須采用細(xì)粉末做原料？通常采用哪兩種基本的脫脂方法？ 細(xì)粉末提高粉末燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力和脫脂后坯體的強(qiáng)度，便于混練和注射，制造形狀復(fù)雜、薄壁、小尺寸件；通常采用的脫脂方法：溶劑脫脂、熱脫脂。 9、對(duì)于一多臺(tái)階的粉末冶金零件，設(shè)計(jì)壓膜時(shí)應(yīng)注意哪些問題？ 必須保證整個(gè)壓坯內(nèi)的密度相同，否則在脫模過程中，密

15、度不同的連接處就會(huì)由于應(yīng)力的重新分布而產(chǎn)生斷裂或分層。壓坯密度的不均勻也將使燒結(jié)后的制品因收縮不一急劇變形而出現(xiàn)開裂或歪扭。為了讓橫截面不同的壓坯密度均勻，必須設(shè)計(jì)出不同動(dòng)作的多模沖壓膜，并且應(yīng)使他們的壓縮比相等，而且易脫模。 五、分析題 1、為什么說穩(wěn)壓技術(shù)是傳統(tǒng)模壓技術(shù)的發(fā)展與延伸？ 溫壓技術(shù)是粉末與模具被加熱到較低溫度（一般為150℃）下的剛模壓制方法。除粉末與模具需加熱以外，與常規(guī)模壓幾乎相同，但它擺脫一些傳統(tǒng)模壓技術(shù)的弱點(diǎn)，加熱后粉末塑性 變性得以充分進(jìn)行，加工硬化速度和程度降低，有效地減小粉末與膜壁間的摩擦和降低粉末顆粒間的內(nèi)摩擦，便于顆粒間的相互填充，能壓制高

16、性能，高強(qiáng)度、高精度的壓坯。并且溫壓與粉末熱壓完全不同，溫壓的加熱溫度遠(yuǎn)低于熱壓（高于主要組分的再結(jié)晶溫度），而且被壓制的粉末冶金零部件的尺寸精度很高，表面光潔。是傳統(tǒng)模壓技術(shù)的發(fā)展與延伸。 ？？2、分析Fe-12Cu，YG10，W-Cu-Ni合金中固相顆粒保持特定形狀的原因。 （但學(xué)長(zhǎng)）上述所得的三種粉末冶金合金，由液相燒結(jié)而成，F(xiàn)e-12Cu，YG10，W-Cu-Ni中低熔點(diǎn)金屬或合金（Cu、Co、Cu-N）對(duì)更高熔點(diǎn)金屬的潤(rùn)濕性好（潤(rùn)濕角趨于00），液相在更高熔點(diǎn)金屬不溶解；而相反的，高熔點(diǎn)金屬能夠在低熔點(diǎn)金屬溶解或部分溶解，液相始終存在，而當(dāng)液相完全潤(rùn)濕固相情況下，晶粒不會(huì)長(zhǎng)大

17、，而只有當(dāng)潤(rùn)濕不良的情況下，靠顆粒彼此接觸，聚合長(zhǎng)大。故上述三種粉末冶金合金中的固相顆粒保持特定形狀。 （但學(xué)長(zhǎng)有解）？？3、分析模壓時(shí)產(chǎn)生壓坯密度分布不均勻的原因？ 剛模壓制時(shí)，由于摩擦力的作用，在壓坯高度方向存在壓力降低。因此造成壓坯的各處密度不均勻。 2002 三、簡(jiǎn)答題 ？？（但學(xué)長(zhǎng)有解）1、從燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力的角度說明納米粉末具有高燒結(jié)活性的原因。 （1）燒結(jié)熱力學(xué) 具有巨大的表面能，為燒結(jié)過程提供很高的燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力，使燒結(jié)過程加快 （2）燒結(jié)動(dòng)力學(xué) 由燒結(jié)動(dòng)力學(xué)方程(X/a)m=F(T).t/am-n 納米粉末顆粒的a值很小 達(dá)到相同的x/a值所需時(shí)間很短，燒結(jié)

18、溫度降低。 納米粉末燒結(jié)活性很高 ？？2、選擇具體的成形技術(shù)應(yīng)考慮哪些主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題？ （與2001年第4題類似） 幾何尺寸、形狀復(fù)雜程度 性能要求（材質(zhì)體系）：力學(xué)、物理性能及幾何精度 制造成本（結(jié)合批量、效率）：最低 ？？3、影響粉末流動(dòng)性的因素有哪些？如果一種粉末的流動(dòng)性較差，對(duì)粉末冶金零部件的后續(xù)加工帶來什么危害？ 影響因素：顆粒間的摩擦 形狀復(fù)雜，表面粗糙，流動(dòng)性差理論密度增加，比重大，流動(dòng)性增加 粒度組成，細(xì)粉增加，流動(dòng)性下降 流動(dòng)性差的粉末，填充性能不好，自動(dòng)成形不好，影響壓件密度的均勻性。 4、簡(jiǎn)述RZ工藝（制霧化鐵粉的工藝）

19、設(shè)計(jì)依據(jù)。（與2001年第二題相同） 工藝設(shè)計(jì)思路： 解決純鐵高熔點(diǎn)所帶來的工藝?yán)щy：工業(yè)純鐵的熔點(diǎn)在1500℃以上，熔煉溫度達(dá)1650―1700℃，采用低硅高碳（3.2-3.6%）合金，使熔體溫度保持在1300-1350℃。而過高的碳則會(huì)導(dǎo)致鐵液的表面張力增加，難以得到細(xì)粉。 高碳鐵水可減輕空氣與鐵反應(yīng)形成鐵氧化物所造成鐵水粘度增加的趨勢(shì)；同時(shí)，碳與氧在后續(xù)高溫還原時(shí)具有脫氧作用，為燜火處理創(chuàng)造條件。 成形性能的改善： A 利用霧化過程中鐵中的碳與氧的反應(yīng)使顆粒表面形成凹凸而粗粗糙化： Fe(C)(l)+O2=Fe(l)+CO2 CO2微氣泡在逸至鐵

20、液滴表面時(shí)造成表面凹凸。 B 破碎時(shí)顆粒表面形成凹凸； C 高溫還原時(shí)使顆粒間產(chǎn)生輕度燒結(jié)，即細(xì)小顆粒粘結(jié)在大顆粒上。 三都有利于降低霧化鐵粉的松比，改善粉末的成形性能。 ？？5、根據(jù)鎢粉粒度長(zhǎng)大機(jī)理，如何從工藝設(shè)計(jì)上獲得細(xì)顆粒鎢粉？（同2000年第5題） （2） 原料： A 粒度：當(dāng)采用WO3時(shí)，其粒度與還原鎢粉粒度間的依賴性不太明顯，而主要取決于WO2的粒度。目前，采用藍(lán)鎢（藍(lán)色氧化鎢）作原料。該原料具有粒度細(xì)、表面活性大，W粉一次顆粒細(xì)和便于粒度控制的特點(diǎn)。 B 雜質(zhì)元素：影響透氣性或生成難還原化合物。 . K、Na等促使鎢粉顆粒粗化； . Ca、Mg、S

21、i等元素?zé)o明顯影響： . 少量Mo、P等雜質(zhì)元素可阻礙W粉顆粒長(zhǎng)大 （2）還原方式：二階段還原 （3）氫氣：降低氫的露點(diǎn)，流量不宜過高，順流通氫。 （4）還原工藝條件： .還原溫度T：降低T，高的溫度會(huì)提高鎢氧化物的水合物在氣相中的濃度，顆粒粗化； .推舟速度V：降低V，推舟速度打?qū)е卵鯕庠黾?，高氧指?shù)的氧化物具有更大的揮發(fā)性，提高濃度，顆粒粗化； .料層厚度t：降低t，料層厚度過高不利于氫向底層物料的擴(kuò)散，鎢氧化物的含氧量高，顆粒粗化。 （5）添加劑：少量的添加劑如Cr、V、Ta、Nb等的鹽可抑制鎢粉顆粒的粗化。 ？？6、粉末壓坯強(qiáng)度的影響因素有哪些？分別以硬質(zhì)合

22、金和鐵基粉末冶金零件為例，可采用哪些技術(shù)措施如何提高坯件的強(qiáng)度？ 壓坯強(qiáng)度的影響因素 本征因素： 顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度（機(jī)械嚙合）和接觸面積 顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度： a.顆粒表面的粗糙度 b.顆粒形狀 粉末顆粒形狀越復(fù)雜，表面越粗糙，則粉末顆粒之間彼此嚙合的越緊密，壓坯強(qiáng)度越高。 c.顆粒表面潔凈程度 d.壓制壓力：壓力提高，結(jié)合強(qiáng)度提高（與變形度有關(guān)） e.顆粒的塑性（與結(jié)合面積有關(guān)） f.硬脂酸鋅及成形劑添加與否 g.高模量組份的含量：含量高，結(jié)合強(qiáng)度大 顆粒間接觸面積：即顆粒間的鄰接度 .顆粒的顯微硬度 .粒度組成 .壓制時(shí)顆粒間的相互填充程度，進(jìn)而提高接觸

23、面積 .壓制壓力：壓力大，塑性變形大，壓坯強(qiáng)度提高 顆粒形狀：復(fù)雜，結(jié)合強(qiáng)度提高，但壓坯強(qiáng)度降低 外在因素：殘留應(yīng)力大小 .壓坯密度分布的均勻性（粉末的填充性） .粉末壓坯的彈性后效 .模具設(shè)計(jì)的合理性 硬質(zhì)合金：由于難以通過壓制所產(chǎn)生的變形而賦予粉末坯件足夠的強(qiáng)度，故可添加成形劑以提高生坯強(qiáng)度 鐵基粉末冶金零件：可采用霧化法制取鐵基粉末，顆粒形狀不規(guī)則，顆粒間機(jī)械嚙合，壓坯強(qiáng)度增大。 7、簡(jiǎn)述在MIM技術(shù)中采用細(xì)微粉末作原料的原因。（同2001年第8題） 細(xì)粉末提高粉末燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力和脫脂后坯體的強(qiáng)度，便于混練和注射，制造形狀復(fù)雜、薄壁、小尺寸件。 8、為什么說溫

24、壓技術(shù)是傳統(tǒng)模壓技術(shù)的發(fā)展與延伸？（同2001年分析題第1題） 溫壓技術(shù)是粉末與模具被加熱到較低溫度（一般為150℃）下的剛模壓制方法。除粉末與模具需加熱以外，與常規(guī)模壓幾乎相同，但它擺脫一些傳統(tǒng)模壓技術(shù)的弱點(diǎn)，加熱后粉末塑性 變性得以充分進(jìn)行，加工硬化速度和程度降低，有效地減小粉末與膜壁間的摩擦和降低粉末顆粒間的內(nèi)摩擦，便于顆粒間的相互填充，能壓制高性能，高強(qiáng)度、高精度的壓坯。并且溫壓與粉末熱壓完全不同，溫壓的加熱溫度遠(yuǎn)低于熱壓（高于主要組分的再結(jié)晶溫度），而且被壓制的粉末冶金零部件的尺寸精度很高，表面光潔。是傳統(tǒng)模壓技術(shù)的發(fā)展與延伸。 四、分析題 ？？1、說明燒結(jié)鋼的晶

25、粒較普通鋼材細(xì)小的原因。 粉末燒結(jié)初、中期，晶粒長(zhǎng)大的趨勢(shì)較小，在燒結(jié)后期才會(huì)發(fā)生可觀察到的晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象，但與普通材料相比較，燒結(jié)材料的這種長(zhǎng)大現(xiàn)象幾乎可以忽略，原因有二：1、孔隙、夾雜物對(duì)晶界遷移的阻礙；2、燒結(jié)溫度低于鑄造溫度。 2、分析穩(wěn)定液相燒結(jié)的三個(gè)條件的必要性。（同2001年第5題） 液相燒結(jié)的三個(gè)基本條件：潤(rùn)濕性、溶解度和液相數(shù)量 （1）液相必須潤(rùn)濕固相顆粒：這是液相燒結(jié)得以進(jìn)行的前提（否則產(chǎn)生反燒結(jié)現(xiàn)象）。即燒結(jié)體系需滿足方程 γS=γSL+γLCOSθ (θ為潤(rùn)濕角) 液相燒結(jié)需滿足的潤(rùn)濕條件是θ<90； 當(dāng)θ=0，液相充分潤(rùn)濕固相顆粒，這是最理想的液相

26、燒結(jié)條件； 當(dāng)θ>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(dāng)0<θ<900，這是普通的液相燒結(jié)情況，燒結(jié)效果一般。 如果θ>90，燒結(jié)開始時(shí)液相即使生成，液會(huì)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(rùn)濕的條件，才能滲入顆粒的微孔和裂隙甚至晶粒間界。 （2）固相在液相中具有有限的溶解度：有限的溶解可改善潤(rùn)濕性；增加液相的數(shù)量即體積分?jǐn)?shù)，促進(jìn)致密化；馬欒哥尼效應(yīng)（溶質(zhì)濃度的變化導(dǎo)致液體表面張力的不同，產(chǎn)生液相流動(dòng)）有利于液相遷移；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(xué)位較高產(chǎn)生

27、優(yōu)先溶解，通過擴(kuò)散和液相流動(dòng)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(dǎo)致燒結(jié)體的變形和為晶粒異常長(zhǎng)大提供條件，這是不希望的。 （3）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，為顆粒重排列提供足夠的空間和致密化創(chuàng)造條件。同時(shí)，也可減小固相顆粒間的接觸機(jī)會(huì)。但過大的液相數(shù)量造成燒結(jié)體的形狀保持性下降。 ？？3、分析在YG硬質(zhì)合金生產(chǎn)過程中，允許合金中碳含量可在WC的化學(xué)計(jì)量附近波動(dòng)的原因。 （百度）合金強(qiáng)度主要取決于粘結(jié)相的含量及其分布,也就是Co的平均自由程是影響合金強(qiáng)度的最主要因素, WC顆粒間由鈷相相互粘結(jié),起到橋梁作用,并

28、且硬質(zhì)合金主要由鈷相吸收應(yīng)力功,碳含量在一定范圍內(nèi)偏離化學(xué)計(jì)量,最多只是造輕微的脫碳或者滲碳,這對(duì)強(qiáng)度的影響已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)被鈷相含量及分布所彌補(bǔ),故對(duì)合金強(qiáng)度幾乎是沒有影響的 （但學(xué)長(zhǎng)）在YG合金的生產(chǎn)中，無論合金中碳含量高于WC的化學(xué)計(jì)量還是低于其化學(xué)計(jì)量，都會(huì)引起合金強(qiáng)度的降低，當(dāng)合金碳含量低于化學(xué)計(jì)量，導(dǎo)致η相的出現(xiàn)，他不僅化合了一部分Co，并且很脆，從而降低合金強(qiáng)度，但是合金中含有少量的η相，并不影響合金整體硬度；游離石墨多時(shí)，影響材料致密性，強(qiáng)度也隨之降低，但當(dāng)合金中含少量碳時(shí)對(duì)合金強(qiáng)度影響很小。一般來說，當(dāng)合金中碳含量在6.05-6.2%范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，合金強(qiáng)度變化不大。 200

29、3 三、簡(jiǎn)答題 1、簡(jiǎn)述RZ工藝設(shè)計(jì)的依據(jù)。（第三次） 工藝設(shè)計(jì)思路： 1 解決純鐵高熔點(diǎn)所帶來的工藝?yán)щy：工業(yè)純鐵的熔點(diǎn)在1500℃以上，熔煉溫度達(dá)1650―1700℃，采用低硅高碳（3.2-3.6%）合金，使熔體溫度保持在1300-1350℃。而過高的碳則會(huì)導(dǎo)致鐵液的表面張力增加，難以得到細(xì)粉。 2 高碳鐵水可減輕空氣與鐵反應(yīng)形成鐵氧化物所造成鐵水粘度增加的趨勢(shì)；同時(shí)，碳與氧在后續(xù)高溫還原時(shí)具有脫氧作用，為燜火處理創(chuàng)造條件。 3 成形性能的改善： A 利用霧化過程中鐵中的碳與氧的反應(yīng)使顆粒表面形成凹凸而粗粗糙化： Fe(C)(l)+O2=Fe(l)+

30、CO2 CO2微氣泡在逸至鐵液滴表面時(shí)造成表面凹凸。 B 破碎時(shí)顆粒表面形成凹凸； C 高溫還原時(shí)使顆粒間產(chǎn)生輕度燒結(jié)，即細(xì)小顆粒粘結(jié)在大顆粒上。 三都有利于降低霧化鐵粉的松比，改善粉末的成形性能。 ？？2、從粉末壓縮性和成形性的影響因素入手，如何獲得壓縮性和成形性都較好的金屬粉末？ 壓縮性：表示粉末在指定的壓制條件下，粉末被壓緊的能力。一般用壓坯密度（或相對(duì)密度表示）表示。主要取決于粉末顆粒的塑性，顆粒的表面粗糙程度和粒度組成。 粉末加工硬化，壓縮性能差；退火后，塑性改善，顯微硬度下降，壓縮性提高； 當(dāng)壓坯密度較高時(shí)，塑性金屬粉末內(nèi)含有合金元素或非金屬夾雜時(shí)，會(huì)降低粉末的

31、壓縮性； 碳、氧和酸不溶物含量的增加使壓縮性變差； 粉末顆粒越細(xì)，壓縮性越差，成形性越好； 由于壓制性由壓坯密度表示,因此凡是影響粉末密度的因素都對(duì)壓縮性有影響 成形性：粉末經(jīng)壓制后，壓坯保持既定形狀的能力。一般用壓坯強(qiáng)度表示。即顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度和有效接觸面積大小反映了粉末顆粒的成形性能。 成形性受顆粒的形狀和結(jié)構(gòu)的影響最為明顯。顆粒松軟、形狀不規(guī)則的粉末，壓緊后顆粒的聯(lián)結(jié)增強(qiáng)，成形性好。 綜上所述：除了粉末的塑性（顆粒的顯微硬度←顆粒合金化、氧化與否，粒度組成）以外，其它因素（粉末顆粒形狀、顆粒表面狀態(tài)、粒度）對(duì)兩者的影響規(guī)律恰好相悖。該公司為了制取高壓縮性與良好成形性的金屬粉末

32、，除設(shè)法提高其純度和適當(dāng)?shù)牧６冉M成以外，表面適度粗糙的近球形粉末是一重要技術(shù)途徑。 ？？3、為什么粉末燒結(jié)鋼的晶粒尺寸比普通鋼細(xì)??？（同2002年分析題第1題） 粉末燒結(jié)初、中期，晶粒長(zhǎng)大的趨勢(shì)較小，在燒結(jié)后期才會(huì)發(fā)生可觀察到的晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象，但與普通材料相比較，燒結(jié)材料的這種長(zhǎng)大現(xiàn)象幾乎可以忽略，原因有二：1、孔隙、夾雜物對(duì)晶界遷移的阻礙；2、燒結(jié)溫度低于鑄造溫度。 ？？4、簡(jiǎn)述在目前材料技術(shù)中獲得納米晶材料十分困難的原因。 其技術(shù)困難在于納米粉體的燒結(jié)是為了得到納米晶全致密的塊體材料這一矛盾，即在保持塊體材料呈現(xiàn)納米晶結(jié)構(gòu)，而要能獲得全致密化塊體材料。 但是由于納米（

33、金屬或非氧化物陶瓷）粉末，表面能和活性極高，導(dǎo)致氧的大量吸附，氧含量很高。這些氧對(duì)后續(xù)加工帶來困難；同時(shí)由于活性高，燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力用于致密化和晶粒長(zhǎng)大，燒結(jié)后產(chǎn)生晶粒粗化，變成非納米晶結(jié)構(gòu)；試樣細(xì)寸細(xì)小，特別是難以得到出現(xiàn)性能突變的可供測(cè)試的樣品，無法判斷對(duì)應(yīng)晶粒尺寸; 工程應(yīng)用也受到制約. 5、在粉末注射成形時(shí)采用微細(xì)粉末作原料具有哪些技術(shù)上的優(yōu)越性。（第三次） 細(xì)粉末提高粉末燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力和脫脂后坯體的強(qiáng)度，便于混練和注射，制造形狀復(fù)雜、薄壁、小尺寸件。 四、分析題 1、從燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力的角度，分析納米粉末燒結(jié)活性極好的原因。（同2002年第1題） （1）燒結(jié)熱力學(xué) 具有巨大的表面能

34、，為燒結(jié)過程提供很高的燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力，使燒結(jié)過程加快 （2）燒結(jié)動(dòng)力學(xué) 由燒結(jié)動(dòng)力學(xué)方程(X/a)m=F(T).t/am-n 納米粉末顆粒的a值很小 達(dá)到相同的x/a值所需時(shí)間很短，燒結(jié)溫度降低。 納米粉末燒結(jié)活性很高 ？？(但學(xué)長(zhǎng)有解)2、分析氧化鋁彌散強(qiáng)化復(fù)合材料在高溫下（如8500c）具有高硬度的原因。 強(qiáng)化原理 彌散強(qiáng)化的實(shí)質(zhì)是彌散質(zhì)點(diǎn)阻礙基體中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。 強(qiáng)化方式： .Orowan強(qiáng)化（位錯(cuò)繞過質(zhì)點(diǎn)機(jī)制）：彌散質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)致基體中位錯(cuò)線產(chǎn)生一定程度的彎曲，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)位錯(cuò)線通過彌散質(zhì)點(diǎn)以后，合金發(fā)生屈服。 強(qiáng)化效果τc=μb/λ μ=基體的切變模量；λ=彌散質(zhì)點(diǎn)間距；b=伯

35、格斯矢量，反映位錯(cuò)強(qiáng)度。 或τc=（3/4π）-1/3μbfP1/3/rP 可見，強(qiáng)化效果與彌散質(zhì)點(diǎn)的體積分?jǐn)?shù)fP、質(zhì)點(diǎn)尺寸rP和基體的特性（μ、b）緊密相關(guān)。 .位錯(cuò)切過機(jī)制： 彌散質(zhì)點(diǎn)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，造成滑移面上的位錯(cuò)在彌散質(zhì)點(diǎn)附近塞積。當(dāng)塞積應(yīng)力達(dá)到質(zhì)點(diǎn)的剪切強(qiáng)度時(shí)，質(zhì)點(diǎn)發(fā)生破壞，合金屈服。 強(qiáng)化效果σs=0.56(μ.μ* b/C)1/2fP1/6rP-1/2 強(qiáng)化效果與彌散質(zhì)點(diǎn)的體積分?jǐn)?shù)、粒子尺寸基體和質(zhì)點(diǎn)的特性有關(guān)。 高溫（>0.5Tm）下的強(qiáng)化 .位錯(cuò)攀移機(jī)構(gòu)：自擴(kuò)散造成位錯(cuò)攀移。 高應(yīng)力：蠕變速度dε/dt=4πσ4λ2Dv/(μ3kTrP) Dv=自擴(kuò)散系數(shù)

36、；σ=施加應(yīng)力；T=工作溫度。 低應(yīng)力：蠕變速度dε/dt=2πb3σDv/（kTrP2） ？？3、為什么在模壓坯件中出現(xiàn)密度分布？產(chǎn)生密度分布有什么主要危害？（第一問同2001年分析題第3題） 剛模壓制時(shí)，由于摩擦力的作用，在壓坯高度方向存在壓力降低。因此造成壓坯的各處密度不均勻。 壓坯密度分布不均勻的后果： .不能正常實(shí)現(xiàn)成形，如出現(xiàn)分層，斷裂，掉邊角等； .燒結(jié)收縮不均勻，導(dǎo)致變形； .限制拱壓產(chǎn)品的形狀和高度。 4、分析液相燒結(jié)的三個(gè)基本條件在致密化過程中的作用。（第三次） 液相燒結(jié)的三個(gè)基本條件：潤(rùn)濕性、溶解度和液相數(shù)量 （1）液相必須潤(rùn)濕固相顆粒：這是液

37、相燒結(jié)得以進(jìn)行的前提（否則產(chǎn)生反燒結(jié)現(xiàn)象）。即燒結(jié)體系需滿足方程 γS=γSL+γLCOSθ (θ為潤(rùn)濕角) 液相燒結(jié)需滿足的潤(rùn)濕條件是θ<90； 當(dāng)θ=0，液相充分潤(rùn)濕固相顆粒，這是最理想的液相燒結(jié)條件； 當(dāng)θ>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(dāng)0<θ<900，這是普通的液相燒結(jié)情況，燒結(jié)效果一般。 如果θ>90，燒結(jié)開始時(shí)液相即使生成，液會(huì)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(rùn)濕的條件，才能滲入顆粒的微孔和裂隙甚至晶粒間界。 （2）固相在液相中具有有限的溶解度：有限

38、的溶解可改善潤(rùn)濕性；增加液相的數(shù)量即體積分?jǐn)?shù)，促進(jìn)致密化；馬欒哥尼效應(yīng)（溶質(zhì)濃度的變化導(dǎo)致液體表面張力的不同，產(chǎn)生液相流動(dòng)）有利于液相遷移；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(xué)位較高產(chǎn)生優(yōu)先溶解，通過擴(kuò)散和液相流動(dòng)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(dǎo)致燒結(jié)體的變形和為晶粒異常長(zhǎng)大提供條件，這是不希望的。 （3）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，為顆粒重排列提供足夠的空間和致密化創(chuàng)造條件。同時(shí)，也可減小固相顆粒間的接觸機(jī)會(huì)。但過大的液相數(shù)量造成燒結(jié)體的形狀保持性下降。 2004 ？？1、比較

39、經(jīng)粉末熱擠壓制造的Cu、Cu-2%Al2O3、Cu（0.5Al）—2% Al2O3（體積）三種棒材在室溫、800oC時(shí)的硬度和室溫導(dǎo)電性能的差異，并簡(jiǎn)述其原因。 （1）在室溫下硬度：Cu（0.5Al）—2% Al2O3> Cu-2%Al2O3>Cu 因?yàn)楹辖鸬挠捕纫话惚绕浣M分中任一金屬的硬度大,故Cu-2%Al2O3>Cu，Cu（0.5Al）—2% Al2O3>Cu；并且純度越高，硬度越低，故Cu（0.5Al）—2% Al2O3> Cu-2%Al2O3 （2）在800oC下硬度：Cu（0.5Al）—2% Al2O3< Cu-2%Al2O3

40、屬的熔點(diǎn)，故在高溫下硬度降低 （3）室溫導(dǎo)電性能：Cu（0.5Al）—2% Al2O3< Cu-2%Al2O3

41、原因和提出相應(yīng)的改正措施。 因?yàn)殇X粉的粒度滿足要求而粉末的松裝密度偏低，則可能是由于顆粒表面粗糙造成，表面粗糙增大顆粒之間的摩擦力，降低粉末的松裝密度，可采用適當(dāng)?shù)那蚰ズ脱趸瘉硖岣咚裳b密度。 ？？4、有一鐵基粉末冶金齒輪在成形后一端出現(xiàn)了掉邊、掉角現(xiàn)象，請(qǐng)?zhí)岢鱿鄳?yīng)的解決這一技術(shù)問題的方法。 這很可能是由于壓坯密度分布不均勻而造成的后果；降低壓坯密度的方法有以下幾種： （1）降低壓坯的高徑比。 （2）采用膜壁光潔度很高的壓膜并在膜壁上涂潤(rùn)滑油，能夠減少外摩擦系數(shù)，改善壓坯的密度分布。 （3）可以用雙向壓制法來改善密度分布不均勻的現(xiàn)象。 （4）在帶有浮動(dòng)陰模或摩擦芯桿的壓膜中壓制

42、。 根據(jù)題中所給條件，可采用（2）、（3）、（4）的方法來解決。 5、液相燒結(jié)的基本條件是什么？簡(jiǎn)述其在燒結(jié)致密化過程中的作用。（第4次） 液相燒結(jié)的三個(gè)基本條件：潤(rùn)濕性、溶解度和液相數(shù)量 （1）液相必須潤(rùn)濕固相顆粒：這是液相燒結(jié)得以進(jìn)行的前提（否則產(chǎn)生反燒結(jié)現(xiàn)象）。即燒結(jié)體系需滿足方程 γS=γSL+γLCOSθ (θ為潤(rùn)濕角) 液相燒結(jié)需滿足的潤(rùn)濕條件是θ<90； 當(dāng)θ=0，液相充分潤(rùn)濕固相顆粒，這是最理想的液相燒結(jié)條件； 當(dāng)θ>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(dāng)0<θ<900，這是普通的液相燒結(jié)情況，燒結(jié)效果一般。 如果θ>90，燒結(jié)開始時(shí)

43、液相即使生成，液會(huì)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(rùn)濕的條件，才能滲入顆粒的微孔和裂隙甚至晶粒間界。 （2）固相在液相中具有有限的溶解度：有限的溶解可改善潤(rùn)濕性；增加液相的數(shù)量即體積分?jǐn)?shù)，促進(jìn)致密化；馬欒哥尼效應(yīng)（溶質(zhì)濃度的變化導(dǎo)致液體表面張力的不同，產(chǎn)生液相流動(dòng)）有利于液相遷移；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(xué)位較高產(chǎn)生優(yōu)先溶解，通過擴(kuò)散和液相流動(dòng)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(dǎo)致燒結(jié)體的變形和為晶粒異常長(zhǎng)大提供條件，這是不希望的。

44、 （3）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，為顆粒重排列提供足夠的空間和致密化創(chuàng)造條件。同時(shí)，也可減小固相顆粒間的接觸機(jī)會(huì)。但過大的液相數(shù)量造成燒結(jié)體的形狀保持性下降。 6、什么是彈性后效？其主要影響因素有哪些？ 當(dāng)壓力去除之后和將壓坯脫拱之后，由于內(nèi)應(yīng)力作用，壓坯產(chǎn)生的膨脹稱為彈性后效（指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(yīng)力的高低： .壓制壓力：壓制壓力高，彈性內(nèi)應(yīng)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(yīng)力越小；粒度小，彈性后效大 .顆粒形狀：形狀復(fù)雜，彈性應(yīng)力大，

45、彈性后效大 .顆粒表面氧化膜 .粉末混合物的成份（如石墨含量） 7、比較活化燒結(jié)與強(qiáng)化燒結(jié)的異同。 活化燒結(jié)與強(qiáng)化燒結(jié)的比較 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(jìn)行、燒結(jié)體性能得以提高的燒結(jié)方法。（采用化學(xué)或物理的措施，使燒結(jié)溫度降低、燒結(jié)過程加快，或使燒結(jié)體的密度和其它性能得到提高的方法稱為活化燒結(jié)） 強(qiáng)化燒結(jié)是泛指能夠增加燒結(jié)速率，或能夠強(qiáng)化燒結(jié)體性能（合金化或抑制晶粒長(zhǎng)大）的所有燒結(jié)過程，包括位錯(cuò)激活燒結(jié)，高溫?zé)Y(jié)，活化燒結(jié)，液相燒結(jié)，自蔓燃反應(yīng)燒結(jié) ？？8、選擇具體成形技術(shù)時(shí)應(yīng)考慮哪些問題？（第3次） 幾何尺寸、形狀復(fù)雜程度

46、 性能要求（材質(zhì)體系）：力學(xué)、物理性能及幾何精度 制造成本（結(jié)合批量、效率）：最低 9、以下是一粉末的燒結(jié)圖，請(qǐng)回答 1）該體系中存在哪些燒結(jié)機(jī)理？ GB——境界擴(kuò)散；SD——表面擴(kuò)散；VD——體積擴(kuò)散；E-C——蒸發(fā)-凝聚 2）說明A、B、C、D、E點(diǎn)所代表的意義 A——晶界擴(kuò)散、體積擴(kuò)散同時(shí)作用 B——境界擴(kuò)散、體積擴(kuò)散、表面擴(kuò)散同時(shí)作用 C——晶界擴(kuò)散、表面擴(kuò)散同時(shí)作用 D——只發(fā)生晶界擴(kuò)散，或主導(dǎo)作用 E——只發(fā)生體積擴(kuò)散，或主導(dǎo)作用 四、分析題 ？？1、在YG合金的生產(chǎn)中，合金中的化合碳含量可以在一定范圍內(nèi)偏離WC的化學(xué)計(jì)量而不致引起合金強(qiáng)度的大幅度降

47、低，試分析其原因。（同2002年分析題第3題） （百度）合金強(qiáng)度主要取決于粘結(jié)相的含量及其分布,也就是Co的平均自由程是影響合金強(qiáng)度的最主要因素, WC顆粒間由鈷相相互粘結(jié),起到橋梁作用,并且硬質(zhì)合金主要由鈷相吸收應(yīng)力功,碳含量在一定范圍內(nèi)偏離化學(xué)計(jì)量,最多只是造輕微的脫碳或者滲碳,這對(duì)強(qiáng)度的影響已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)被鈷相含量及分布所彌補(bǔ),故對(duì)合金強(qiáng)度幾乎是沒有影響的 （但學(xué)長(zhǎng)）在YG合金的生產(chǎn)中，無論合金中碳含量高于WC的化學(xué)計(jì)量還是低于其化學(xué)計(jì)量，都會(huì)引起合金強(qiáng)度的降低，當(dāng)合金碳含量低于化學(xué)計(jì)量，導(dǎo)致η相的出現(xiàn)，他不僅化合了一部分Co，并且很脆，從而降低合金強(qiáng)度，但是合金中含有少量的η相，并不影

48、響合金整體硬度；游離石墨多時(shí)，影響材料致密性，強(qiáng)度也隨之降低，但當(dāng)合金中含少量碳時(shí)對(duì)合金強(qiáng)度影響很小。一般來說，當(dāng)合金中碳含量在6.05-6.2%范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，合金強(qiáng)度變化不大。 ？？2、你認(rèn)為納米晶材料（塊體）的制備過程中目前存在的主要技術(shù)障礙有哪些？對(duì)原材料（納米粉末）有何要求？（第1問同2003年第4題） 其技術(shù)困難在于納米粉體的燒結(jié)是為了得到納米晶全致密的塊體材料這一矛盾，即在保持塊體材料呈現(xiàn)納米晶結(jié)構(gòu)，而要能獲得全致密化塊體材料。 但是由于納米（金屬或非氧化物陶瓷）粉末，表面能和活性極高，導(dǎo)致氧的大量吸附，氧含量很高。這些氧對(duì)后續(xù)加工帶來困難；同時(shí)由于活性高，燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力用于

49、致密化和晶粒長(zhǎng)大，燒結(jié)后產(chǎn)生晶粒粗化，變成非納米晶結(jié)構(gòu)；試樣細(xì)寸細(xì)小，特別是難以得到出現(xiàn)性能突變的可供測(cè)試的樣品，無法判斷對(duì)應(yīng)晶粒尺寸; 工程應(yīng)用也受到制約. 對(duì)原材料的要求：無團(tuán)聚的納米粉體， 細(xì)小而均勻的孔隙結(jié)構(gòu)，便于消除可能產(chǎn)生的內(nèi)孔隙。 ？？3、有一燒結(jié)金屬公司需要一種壓縮性高且成型性能好的金屬粉末，請(qǐng)為粉末制造廠家提出有關(guān)技術(shù)努力方向。（同2003年第2題） 壓縮性：表示粉末在指定的壓制條件下，粉末被壓緊的能力。一般用壓坯密度（或相對(duì)密度表示）表示。主要取決于粉末顆粒的塑性，顆粒的表面粗糙程度和粒度組成。 粉末加工硬化，壓縮性能差；退火后，塑性改善，顯微硬度下降，壓縮性提

50、高； 當(dāng)壓坯密度較高時(shí)，塑性金屬粉末內(nèi)含有合金元素或非金屬夾雜時(shí)，會(huì)降低粉末的壓縮性； 碳、氧和酸不溶物含量的增加使壓縮性變差； 粉末顆粒越細(xì)，壓縮性越差，成形性越好； 由于壓制性由壓坯密度表示,因此凡是影響粉末密度的因素都對(duì)壓縮性有影響 成形性：粉末經(jīng)壓制后，壓坯保持既定形狀的能力。一般用壓坯強(qiáng)度表示。即顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度和有效接觸面積大小反映了粉末顆粒的成形性能。 成形性受顆粒的形狀和結(jié)構(gòu)的影響最為明顯。顆粒松軟、形狀不規(guī)則的粉末，壓緊后顆粒的聯(lián)結(jié)增強(qiáng)，成形性好。 綜上所述：除了粉末的塑性（顆粒的顯微硬度←顆粒合金化、氧化與否，粒度組成）以外，其它因素（粉末顆粒形狀、顆粒表面狀

51、態(tài)、粒度）對(duì)兩者的影響規(guī)律恰好相悖。該公司為了制取高壓縮性與良好成形性的金屬粉末，除設(shè)法提高其純度和適當(dāng)?shù)牧６冉M成以外，表面適度粗糙的近球形粉末是一重要技術(shù)途徑。 2005 三、簡(jiǎn)答題 ??1、工業(yè)上用于大批量制造鐵基粉末冶金零部件的鐵粉包括那兩類？他們?cè)谥圃炝悴考r(shí)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？（同2001年第1題） 還原鐵粉：顆粒形狀復(fù)雜，粉末成形性能好，便于制造形狀復(fù)雜或薄壁類零部件；粉末燒結(jié)活性好；粉末純度、壓縮性較低?？芍圃齑罅?jī)r(jià)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的中低密度鐵基粉末冶金零部件。 霧化鐵粉：包括水霧化鐵粉和氣霧化鐵粉。氣體霧化：鐵、銅、鋁、錫、鉛及其合金粉末（如青銅粉末、不銹鋼粉

52、末）；水霧化：鐵、銅及合金鋼粉末； 水霧化鐵粉顆粒表面粗糙，易得氧含量較低、壓縮性較好的不規(guī)則粉末， RZ法可以直接處理廢鋼。氣霧化鐵粉顆粒近球形，粒子尺寸均勻，高輸出體積，制造過濾器用的不銹鋼球形粉末幾乎全是采用霧化法生產(chǎn)。 ？？2、表面遷移包括哪兩種？請(qǐng)利用雙球模型圖示說明。 表面遷移包括表面擴(kuò)散和蒸發(fā)-凝聚。 表面擴(kuò)散：球表面層原子向頸部擴(kuò)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向頸部空間擴(kuò)散，沉積在頸部。 3、粉末壓坯強(qiáng)度的影響因素有哪些？（同2002年第6題第1問） 壓坯強(qiáng)度的影響因素 本征因素： 顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度（機(jī)械嚙合）和

53、接觸面積 顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度： a.顆粒表面的粗糙度 b.顆粒形狀 粉末顆粒形狀越復(fù)雜，表面越粗糙，則粉末顆粒之間彼此嚙合的越緊密，壓坯強(qiáng)度越高。 c.顆粒表面潔凈程度 d.壓制壓力：壓力提高，結(jié)合強(qiáng)度提高（與變形度有關(guān)） e.顆粒的塑性（與結(jié)合面積有關(guān)） f.硬脂酸鋅及成形劑添加與否 g.高模量組份的含量：含量高，結(jié)合強(qiáng)度大 顆粒間接觸面積：即顆粒間的鄰接度 .顆粒的顯微硬度 .粒度組成 .壓制時(shí)顆粒間的相互填充程度，進(jìn)而提高接觸面積 .壓制壓力：壓力大，塑性變形大，壓坯強(qiáng)度提高 顆粒形狀：復(fù)雜，結(jié)合強(qiáng)度提高，但壓坯強(qiáng)度降低 外在因素：殘留應(yīng)力大小 .

54、壓坯密度分布的均勻性（粉末的填充性） .粉末壓坯的彈性后效 .模具設(shè)計(jì)的合理性 ？？4、粉末冶金用銅粉可采取哪些方法制備？比較這些銅粉在性能上的差異？ 5、液相燒結(jié)包括哪幾種形式？ （1）瞬時(shí)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）穩(wěn)定液相燒結(jié)：燒結(jié)過程始終存在液相。 （3）熔浸：多孔骨架的固相燒結(jié)和低熔點(diǎn)金屬滲入骨架后的液相燒結(jié)過程。前期為固相燒結(jié)，后期為液相燒結(jié)。 （4）超固相線液相燒結(jié)：液相在粉末顆粒內(nèi)形成,是一種在微區(qū)范圍內(nèi)較普通液相燒結(jié)更為均勻的燒結(jié)過程。高碳鐵合金，工具鋼，粉末超合

55、金等。 6、對(duì)于剛性模壓制、粉末混合物中通常要添加哪兩類輔助物質(zhì)？為什么？ 通常添加成形劑和潤(rùn)滑劑 成形劑：提高壓坯強(qiáng)度或?yàn)榱朔乐狗勰┗旌狭想x析而添加的物質(zhì)。 潤(rùn)滑劑：為了降低壓形時(shí)粉末顆粒與膜壁和模沖間的摩擦、改善壓坯的密度分布、減少壓膜磨損和有利于脫模。 7、以金屬氧化物為原料制取金屬粉末時(shí)，選用還原劑應(yīng)滿足什么要求？ 還原劑X的選擇依據(jù)： a.△GMeO>△GXO；或 ΔZ xo < ΔZmeo 或 PO2(XO) < PO2(MO) b.還原劑的氧化產(chǎn)物和還原劑本身的組份不污染被還原金屬或易被分離。 ？？8、試從燒結(jié)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度，簡(jiǎn)述納米粉末具有

56、高活性的原因。（第3次） （1）燒結(jié)熱力學(xué) 具有巨大的表面能，為燒結(jié)過程提供很高的燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力，使燒結(jié)過程加快 （2）燒結(jié)動(dòng)力學(xué) 由燒結(jié)動(dòng)力學(xué)方程(X/a)m=F(T).t/am-n 納米粉末顆粒的a值很小 達(dá)到相同的x/a值所需時(shí)間很短，燒結(jié)溫度降低。 納米粉末燒結(jié)活性很高 四、計(jì)算與分析題 1、一個(gè)密度為9.3g/cm3，A-B50（數(shù)字表示材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）的粉末壓坯，請(qǐng)計(jì)算坯件中的孔隙度。 粉末體的孔隙度θ=孔隙體積/粉末表觀體積=1-ρ/ρ理 ρ理=M/(0.5M/10+0.5M/20)=13.3 θ=1-ρ/ρ理1-9.3/13.3=0.3 ？？2、“粉末燒結(jié)鋼的

57、晶粒尺寸通常比相同材質(zhì)的鑄鋼細(xì)小。”，請(qǐng)問該論斷是否正確？為什么？（第3次） 粉末燒結(jié)初、中期，晶粒長(zhǎng)大的趨勢(shì)較小，在燒結(jié)后期才會(huì)發(fā)生可觀察到的晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象，但與普通材料相比較，燒結(jié)材料的這種長(zhǎng)大現(xiàn)象幾乎可以忽略，原因有二：1、孔隙、夾雜物對(duì)晶界遷移的阻礙；2、燒結(jié)溫度低于鑄造溫度。 ？？3、現(xiàn)有兩個(gè)分別經(jīng)單向壓制和雙向壓制的圓柱體（直徑為20mm，高度為25mm）WC-10Co粉末坯件，請(qǐng)用圖示比較兩者之間在外形方面的差異，并分析其原因。 平均密度： ρ雙>ρ單 密度分布：(dρ/dX)單> (dρ/dX)雙 剛模壓制時(shí)，由于摩擦力的作用，在壓坯高度方向存在壓力降低。在雙向壓

58、制時(shí)，與模沖接觸的兩端密度較高，而中間部分的密度較低，密度分布如圖；在單向壓制時(shí)，壓坯各截面平均密度沿高度直線下降；在雙向壓制時(shí)，盡管壓坯的中間部分有一密度較低的區(qū)域，單密度的分布狀況已明顯改善。 2006 三、問答題 1、哪些因素影響粉末顯微硬度？對(duì)于還原鐵粉如何降低其顯微硬度？ 粉末顆粒的顯微硬度主要取決于構(gòu)成固體物質(zhì)的原子間的結(jié)合力、加工硬化程度和純度，后二者主要受控于粉末制取方法。一般地, 粉末強(qiáng)度愈高,硬度愈高, 混合粉末的強(qiáng)度比合金粉末的硬度低,合金化可以使得金屬強(qiáng)化, 硬度隨之提高；不同方法生產(chǎn)同一種金屬的粉末，顯微硬度是不同。粉末純度越高，則硬度越低，粉末退

59、火降低加工硬化、減少氧、碳等雜質(zhì)含量后，硬度降低。 顆粒的顯微硬度值，在很大程度上取決于粉末中各種雜質(zhì)與合金組元的含量以及晶格缺陷的多少，因此代表了粉末的塑性。 還原鐵粉顆粒的顯微硬度可采用適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に噥硐庸び不?、降低其中氧、碳含量，達(dá)到降低顆粒顯微硬度的目的。 ？？2、某公司采用還原鐵粉作主要原料制造材質(zhì)為Fe-2Cu-1C的零件，粉末中添加了0.7%的硬脂酸鋅做潤(rùn)滑劑，在噸位為100噸的壓機(jī)上成形，在壓制后發(fā)現(xiàn)零件的壓坯密度偏低。在不改變裝備的情況下，該公司的技術(shù)人員最終解決了壓坯密度偏低的問題。請(qǐng)問其可能采取了什么技術(shù)措施？為什么? 壓坯密度與顯微硬度反比，故可采用適當(dāng)?shù)?/p>

60、退火工藝來消除還原鐵粉加工硬化、降低其中氧、碳含量，降低顆粒顯微硬度，從而增大壓坯密度。 3、簡(jiǎn)述鎢粉粒度粗化機(jī)理 A 揮發(fā)—沉積機(jī)理：氫中水分子與鎢氧化物反應(yīng)生成揮發(fā)性的水合物， WOX+H2O→WOX.nH2O(g) ↑ 氣相中的鎢氧化物被氫還原沉積在鎢顆粒上，導(dǎo)致W顆粒長(zhǎng)大。這是W顆粒長(zhǎng)大的最主要的機(jī)理。 B 氧化—還原機(jī)理： 當(dāng)氫中水含量較高時(shí)，已還原的細(xì)鎢顆粒優(yōu)先被氫中水氧化生成鎢氧化物，再按照揮發(fā)—沉積機(jī)理導(dǎo)致W顆粒的長(zhǎng)大。 ？？4、選擇成形方法時(shí)需要考慮的基本問題有哪些？（第4次） 幾何尺寸、形狀復(fù)雜程度 性能要求（材質(zhì)體

61、系）：力學(xué)、物理性能及幾何精度 制造成本（結(jié)合批量、效率）：最低 5、液相燒結(jié)的三個(gè)基本條件是什么？它們對(duì)液相燒結(jié)致密化的貢獻(xiàn)是如何體現(xiàn)的?（5次） 液相燒結(jié)的三個(gè)基本條件：潤(rùn)濕性、溶解度和液相數(shù)量 （1）液相必須潤(rùn)濕固相顆粒：這是液相燒結(jié)得以進(jìn)行的前提（否則產(chǎn)生反燒結(jié)現(xiàn)象）。即燒結(jié)體系需滿足方程 γS=γSL+γLCOSθ (θ為潤(rùn)濕角) 液相燒結(jié)需滿足的潤(rùn)濕條件是θ<90； 當(dāng)θ=0，液相充分潤(rùn)濕固相顆粒，這是最理想的液相燒結(jié)條件； 當(dāng)θ>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(dāng)0<θ<900，這是普通的液相燒結(jié)情況，燒結(jié)效果一般。 如果θ>90，

62、燒結(jié)開始時(shí)液相即使生成，液會(huì)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(rùn)濕的條件，才能滲入顆粒的微孔和裂隙甚至晶粒間界。 （2）固相在液相中具有有限的溶解度：有限的溶解可改善潤(rùn)濕性；增加液相的數(shù)量即體積分?jǐn)?shù)，促進(jìn)致密化；馬欒哥尼效應(yīng)（溶質(zhì)濃度的變化導(dǎo)致液體表面張力的不同，產(chǎn)生液相流動(dòng)）有利于液相遷移；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(xué)位較高產(chǎn)生優(yōu)先溶解，通過擴(kuò)散和液相流動(dòng)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(dǎo)致燒結(jié)體的變形和為晶粒異常長(zhǎng)大提供條件，這是不

63、希望的。 （3）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，為顆粒重排列提供足夠的空間和致密化創(chuàng)造條件。同時(shí)，也可減小固相顆粒間的接觸機(jī)會(huì)。但過大的液相數(shù)量造成燒結(jié)體的形狀保持性下降。 6、什么是松裝密度？其高低主要取決于哪些因素？ 松裝密度是指粉末在規(guī)定條件下自然填充容器時(shí)，單位體積內(nèi)粉末質(zhì)量。 取決于粉末的制備方法[粉末顆粒的形狀（導(dǎo)致機(jī)械嚙合和產(chǎn)生拱橋效應(yīng)的機(jī)會(huì)）、顆粒的密度（自然填充的動(dòng)力，固體的理論密度和內(nèi)孔隙存在與否）及表面狀態(tài)（粗糙程度，決定了顆粒之間的摩擦力）、粉末的粒度及其組成（→ 拱橋效應(yīng)←粉末顆粒間的摩擦力+顆粒重力）]及粉末的干濕程

64、度（液膜導(dǎo)致顆粒間粘附力）。 a、粒度：粒度小，流動(dòng)性差，松裝密度小 b、顆粒形狀：形狀復(fù)雜 松裝密度小 粉末形狀影響松裝密度，從大到小排列： 球形粉＞類球形＞不規(guī)則形＞樹枝形 c、表面粗糙，摩擦阻力大，松裝密度小 d、粒度分布：細(xì)分比率增加，松裝密度減小; 粗粉中加入適量的細(xì)粉，松裝密度增大;如球形不銹鋼粉 e、粉末經(jīng)過適當(dāng)球磨和氧化之后，松裝密度提高 f、粉末潮濕，松裝密度提高 g．顆粒密度：顆粒密度大，自動(dòng)填充能力強(qiáng)，松裝密度大 7、在金屬粉末注射成形過程中，為什么必須采用細(xì)粉末做原料？通常采用哪兩種基本的脫脂方法？（第5次） 細(xì)粉末提高粉

65、末燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力和脫脂后坯體的強(qiáng)度，便于混練和注射，制造形狀復(fù)雜、薄壁、小尺寸件；注射成形的兩種基本脫脂方式：溶劑脫脂和熱脫脂。 8、對(duì)于一多臺(tái)階的粉末冶金零件，設(shè)計(jì)壓膜時(shí)應(yīng)注意哪些問題？（同2001年第9題） 必須保證整個(gè)壓坯內(nèi)的密度相同，否則在脫模過程中，密度不同的連接處就會(huì)由于應(yīng)力的重新分布而產(chǎn)生斷裂或分層。壓坯密度的不均勻也將使燒結(jié)后的制品因收縮不一急劇變形而出現(xiàn)開裂或歪扭。為了讓橫截面不同的壓坯密度均勻，必須設(shè)計(jì)出不同動(dòng)作的多模沖壓膜，并且應(yīng)使他們的壓縮比相等，而且易脫模。 9、表面遷移包括哪些機(jī)構(gòu)？當(dāng)燒結(jié)進(jìn)行到一定程度，孔隙產(chǎn)生封閉后，它們起何作用？ 表面遷移包括表面擴(kuò)

66、散和蒸發(fā)-凝聚。 在燒結(jié)后期，形成隔離閉孔后，表面擴(kuò)散、蒸發(fā)-凝聚只能促進(jìn)空隙表面光滑，孔隙球化，而對(duì)孔隙的小時(shí)和燒結(jié)體的收縮不產(chǎn)生影響。 五、分析題 1、某金屬粉末公司采用氣體霧化法在制造鋁粉時(shí)發(fā)現(xiàn)粉末粒度及其分布符合用戶要求，而松裝密度偏低。請(qǐng)分析其原因，并提出大致的改正技術(shù)思路。 因?yàn)殇X粉的粒度滿足要求而粉末的松裝密度偏低，則可能是由于顆粒表面粗糙造成，表面粗糙增大顆粒之間的摩擦力，降低粉末的松裝密度，可采用適當(dāng)?shù)那蚰ズ脱趸瘉硖岣咚裳b密度。 ？？2、分析模壓時(shí)產(chǎn)生壓坯密度分布不均勻的原因。（第3次） 剛模壓制時(shí)，由于摩擦力的作用，在壓坯高度方向存在壓力降低。因此造成壓坯的各處密度不均勻。 3、根據(jù)粉末成形性與壓縮性的影響因素，提出獲得成型性能優(yōu)異而壓縮性高的金屬粉末的技術(shù)措施。（第3次） 壓縮性：表示粉末在指定的壓制條件下，粉末被壓緊的能力。一般用壓坯密度（或相對(duì)密度表示）表示。主要取決于粉末顆粒的塑性，顆粒的表面粗糙程度和粒度組成。 粉末加工硬化，壓縮性能差；退火后，塑性改善，顯微硬度下降，壓縮性提高； 當(dāng)壓坯密度較高時(shí)，塑性金屬粉末內(nèi)含有合金元