粉末冶金课后习题

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第四章

1、粉末冶金技术中的特殊成形包括哪些内容?与一般钢模压制法相比较有什么特点? 答:等静压成型,粉末连续成型,粉浆浇注成型,粉末注射成形,爆炸成形

(1)等静压成型:1)能够压制具有凹形、空心等复杂形状的杆件;2)压制时,粉末体与弹性模具的相对移动很小,所以摩擦损耗也很小。单位压制压力较钢模制法低;3)能够压制各种金属粉末及非金属粉末。压制坯件密度均匀,对难熔金属粉末及其化合物尤其有效;4)压坯强度较高,便于加工和运输;5)模具材料是橡胶和塑料,成本较低廉;6)能在较低的温度下制得接近完全致密的材料

(2)粉末连续成型:1)能够生产一般轧制法难于或无法生产的板带材;2)能够轧制出成分比较精确的带材;3)粉末轧制的板带材料具有各向同性;4)工艺过程短、解约能源;5)粉末轧制法成材率比熔铸轧制法高;6)不需大型设备,减少大量投资

(3)、粉浆浇注成型:制取某些新型特殊材料;生产羰基铁粉制品,适当烧结处理后,,材料机械性能接近锻造材料;生产设备简单,生产费用低

(4)、粉末注射成形:制造形状复杂的坯块 (5)、爆炸成形:能够压出相对密度极高的压坯

2、假设某企业需要一批 直径40 × 1000mm 、 直径60 × 1000mm 的 YG 类硬质合金轧辊,要求材质的孔隙度接近 0% ,请你提出一套成形工艺。

3、与一般的冷压烧结后再进行热等静压制法比较,烧结 - 热等静压制工艺有什么特色?

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4、热等静压制技术最适宜于加工什么样的材料?同热压法比较,它的特点是什么?它适用于大批生产小型粉末冶金零件吗?为什么?

答:热等静压法制取的制品密度比热压法要高些,尤其在压制难熔金属时,差别更为明显。同一材料的热等静压制温度比热压法低。考虑到低的压制温度有利于获得细晶粒的合金材料,有利于制取一般方法难于制取的熔点相差悬殊的层叠复合材料,所以,热等静压材料性能普遍高于热压法制取的材料性能。

5、喷射成形的特点是什么?它有哪几种方法?

6、综述挤压成形法的特点,它适用于什么材料?

7、市场上十分需要一种铝 - 铜 - 铝的复合板材,其尺寸要求为厚 3.0mm ,宽 200mm ,长为 500mm ,请问能用粉末治金方法成形生产吗?请选择一种最优的制造方法。

8、某机床厂生产一种专用机床,需要一批 1000 × 300 × 50mm 的导板,要求为含油率在 13% ~ 16% 的粉末铁基制品。请问用什么办法制造?请设计一套制造成形工艺。

9、注射成形技术适用于生产什么形状的产品?在经济上技术上该方法有什么优缺点?

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10 、爆炸成形法有什么特点?同等静压制法比较,它们有什么差异?

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第五章

1、烧结理论研究的两个基本问题是什么?为什么说粉末体表面自由能降低是烧结体系自由能降低的主要来源或部分?

答:烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。烧结也是粉末冶金生产过程中的最后一道工序,对最终产品的性能起着决定性作用,另一方面,烧结是高温操作,而且一般要经过较长的时间,还需要适当的保护气氛,因此,从经济角度考虑,烧结工序的消耗是构成产品成本的重要部分,改进操作与烧结的设备,减少物质与能量消耗,如降低烧结温度,缩短烧结时间等,在经济上的意义是重大的。

两个基本问题:一是烧结为什么会发生,也就是所谓烧结的驱动力或烧结力学问题;二是烧结是怎样进行的,及烧结的机构和动力学问题。

因为从理论上讲,烧结后的低能位状态之多是对应单晶体的平衡缺陷浓度,而实际上烧结体总是具有更多热平衡缺陷多的多晶体,因此,烧结过程中晶格畸变能减少的绝对值,相对于表面能的降低仍然是次要的,烧结体内总保留一定数量的热平衡空位、空位团和位错网。

2、粉末等温烧结的三个阶段是怎样划分的?实际烧结过程还包括哪些现象?

答:粉末的等温烧结过程,按时间大致可划分为三个界限不十分明显的阶段:(1)粘结阶段-烧结初期,颗粒间的原始接触点或面转变成晶体结合,即通过成核、结晶长大等原子过程形成烧结颈。(2)烧结颈长大阶段-原子向颗粒结合面的大量迁移使烧结颈扩大,颗粒间距离缩小,形成连续的孔隙网络。(3)闭孔隙球化和缩小阶段-当烧结体密度达到90%以后,多数孔隙被完全分隔,闭孔隙数量大为增加,孔隙形状趋近球形并不断缩小。

实际烧结过程可能出现的现象例如粉末表面气体或水分的挥发、氧化物的还原和离解、颗粒内应力的消除、金属的回复和再结晶以及聚晶长大等。

3、用机械力表示的烧结驱动力的表达式是怎样?式中的负号代表什么含义?简述空位扩散驱动力公式推导的基本思路和原理。

4、应用空位体积扩散的学说解释烧结后期孔隙尺寸和形状的变化规律。

答:弗伦克尔把粘性流动的宏观过程最终归结为原子在应力作用下的自扩散。基本观点是,晶体内存在着超过该温度下平衡浓度的过剩空位,空位浓度梯度就是导致空位或原子定向移动的动力。皮涅斯认为,在颗粒接触面上空位浓度高,原子与空位交换位置,不断地向接触面迁移,使烧结颈长大;而且烧结后期,在闭孔周围的物质内,表面应力使空位的浓度增高,不断向烧结体外扩散,引起孔隙收缩。实际上,空位源远不止是烧结颈表面,还有小孔隙表面、凹面及位错;相应的,可成为空位阱的还有晶界、平面、凸面、

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