粉末冶金课后习题

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第二章

1、粉末颗粒有哪几种聚集形式?它们之间的区别在哪里?

答:1、一次颗粒,二次颗粒(聚合体或聚集颗粒),团粒,絮凝体 2,通过聚集方式得到的二次颗粒被称为聚合体或聚集颗粒;团粒是由单颗粒或二次颗粒靠范德华引力粘结而成的,其结合强度不大,用磨研、擦碎等方法或在液体介质中就容易被分散成更小的团粒或单颗粒;絮凝体是在粉末悬浮液中,由单颗粒或二次颗粒结合成的更松软的聚集颗粒。

2、氢损法测定金属粉末的氧含量的原理是什么?该方法适用于怎样的金属?为什么说它测定的一般不是全部氧含量?

答:原理:氢损法是将5g有润滑剂的金属粉末试样放在刚玉舟皿内在纯氢气流中煅烧一段时间,煅烧时,粉末中的洋河请结合生成水汽排出使得粉末总重减少,减少值占粉末试样重量的百分数即为氢损值。 适用:(1)粉末金属氧化物中氧能被还原的金属(2)高熔点的金属(不易挥发的金属)氢损值只是近似反映粉末中的氧含量,因为在煅烧过程中,粉末中SiO2,Al2O3,MgO,CaO等含氧杂质不能被还原,而一些非氧杂质C,S等却能与氢生成挥发性化合物排出,同时,粉末表面吸附的气体杂质和粉末中低共熔点金属Zn,Cd,Pb等也挥发排出,因此给准确测量氧含量带来了困难。 3、什么叫当量球直径?今假定有一边为 1

m 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?

答:利用沉降法、离心法或水力学方法(风筛法、水簸法)测得的粉末粒度,称为当量粒径。当量粒径中有一种斯托克斯径,其物理意义是与被测粉末具有相同沉降速度且服从斯托克斯定律的同质球形粒子的直径。由于粉末的实际沉降速度还受颗粒形状和表面状态的影响,故形状复杂、表面粗糙的粉末,其斯托克斯径总是比按体积计算的几何学名义径小。

4、假定某一不规则形状颗粒的投影面积为 A ,表面积为 S ,体积为 V ,请分别导出与该颗粒具有相等 A 、 S 和 V 的当量球投影面直径 D A ,当量球表面直径 D s 和当量球体积直径 D V 的具体表达式。

5、请解释为什么粉末的振实密度对松装密度的比值愈大时,粉末的流动性愈好?

答:松装密度与振实密度 在粉末压制操作中,常采取容量装粉法,即用充满一定容积的型腔的粉末量来控制压件的密度和单重,这就要求每次装满模腔的粉末应有严格不变的质量。但是,不同粉末装满一定容积的质量是不同的,因此规定用松装密度或振实密度来描述粉末的这种容积性质。松装密度是粉末在规定条件下自然充填容器时,单位体积内的粉末质量,单位为g/cm2 .振实密度系将粉末装于振动容器中,在规定条件下,经过振动后测得的粉末密度。松装密度是粉末自然堆积的密度,它取决于颗粒间的粘附力、相对滑动的阻力以及粉末体孔隙被小颗粒填充的程度虽然敲击或振动会使粉末颗粒堆积得更紧密(如振实密度),

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但粉末体内仍存在大量的孔其所占隙 的体积称为孔隙体积。孔隙体积与粉末体的表观体积之比称为孔隙度θ。显然,松装粉末的孔隙度比振实粉末的孔隙度高。

6、将铁粉过筛分成— 100+200 目和— 325 目两种粒度级别,测得粗粉末的松装密度为 2.6g/cm 3 。再将 20% 的细粉与粗粉合批后测得松装密度为 2.8g/cm 3 ,这是什么原因?请说明。

7、沉降分析的计算粒度公式( 2-5 )中的密度

应该用什么颗粒密度表示?为什么说悬

浊液中粉末分散不好是造成分析误差的最大原因?

答:沉降分析的计算粒度公式( 2-5 )中的密度 ρ与ρ0为颗粒与介质的密度。

8、单点吸附法是怎样将 BET 吸附二常数式简化成通过坐标原点的直线方程?吸附法测定的粉末粒度是用一种什么当量球直径表示?为什么它比透过法测定的粒度偏小?原则上它应该反映聚集颗粒的什么颗粒的大小?

答:

9、气体通过粉末床的阻力同粉末粒度有什么关系?为什么费氏仪(常压空气透法)测定粉末比表面值不是全比表面值?

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10、用沉降分析方法测得铝粉(密度为 2.7g/cm 3 )的粒度组成如下: 粒度范围, um 质量, g 0 ~ 1 0.0 1 ~ 2 0.4 2 ~ 4 5.5 4 ~ 8 23.4 8 ~ 12 19.0 12 ~ 20 17.6 20 ~ 32 5.9 32 ~ 44 1.1 44 ~ 88 0.3 > 88 0.0

? 绘制粒度分布图,以表示累积质量百分数与粒度的 1og 值的变化关系; ? 以质量基准表示的平均粒度值是多少? ? 估计以个数基准表示的平均粒度值是多少? ? 说明哪几种粒度测定方法适合于这种粉末?

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第三章

1、压制前粉末料需进行哪些预处理?其作用如何?

答:预处理包括:粉末退火、筛分、混合、制粒、加润滑剂。

预先退火: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。

混合:将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀。 筛分:把颗粒大小不同的原始粉末进行分级。

制粒:将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒,改善粉末的流动性。在硬质合金生产中,为了便于自动成形,制粒使粉末能顺利充填模腔。

加润滑剂:降低成形时粉末颗粒和模冲间摩擦,改善压坯的密度分布,有利于脱模。 2、选择成形剂的原则是什么?成形剂的加入方式有几种?

答:1有较好的粘结性和润滑性能,在混合粉末中容易均匀分布,且不发生化学变化。2软化点较高,混合时不易因温度升高而熔化。3混合粉末中不致于因添加这些物质而使其松装密度和流动性明显变差,对烧结体特性也不能产生不利影响。4加热时,从压坯中容易呈液态排出,并且这种气体不影响发热元件、耐火材料的寿命。5对产品外观和性能无不良影响。方式:通常在混料过程中以干粉的形式加入,与主要成分的金属粉末一起混合,在某些场合也以溶液状态加入,此时,先将石蜡或合成橡胶溶于汽油或酒精中,再将它掺入料浆或干的混合料中。压制前,须将其中的汽油或酒精挥发。 3、喷雾干燥制粒的工艺过程如何?有何优缺点?

喷雾干燥制粒全过程是在密封系统中完成,共分为四个阶段: (1)料浆的雾化; (2)液滴群干燥;

(3)液滴群与加热介质相接触;

(4)料粒与加热介质分离。这种工艺所制得的料粒形状规则,粒度均匀,流动性好,可减少压制废品的出现。

此外,松装密度低的粉末可经过一次成形(压团)处理,将团块粉碎后再使用。但是,这时由于粉末的加工硬化而往往需要重新退火。 4、粉末压制过程的特点怎样?以示意图表示。

粉末在压模内所受压力的分布是不均匀的,这与液体的各向均匀受压情况有所不同。因为粉末颗粒之间彼此摩擦、相互楔住,使得压力沿横向(垂直于压模壁)的传递比垂直方向要困难得多。并且粉末与模壁在压制过程中也产生摩擦力,

此力随压制压力而增减。因此,压坯在高度上出现显著的压力降, 接近上模冲端面的压力比远离它的部分要大得多, 同时中心部位与边缘部位也存在着压力差,结果, 压坯各部分的致密化程度也就有所不同。

在压制过程中,粉末由于受力而发生弹性变形和塑性变形, 压坯内存在着很大的内应力,当外力停止作用后, 压坯便出现膨胀现象—弹性后效。

5、压制压力、净压力、摩擦压力、侧压力之间的关系怎样?

粉末体在压模内受压时,压坯会向周围膨胀,模壁就会给压坯一个大小相等方向相反的反作用力,压制过程中由垂

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