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1、2000四、问答1、压制一直径为38mm的圆柱体Fe基零件压坯，已知Fe粉的径向弹性后效为0.2%，烧结径向收缩率为0.3%，试计算阴模内径尺寸为多少？ D（1+0.2%）（1-0.3%）=38 D=38.04mm2、简述烧结机械零件与材料的分类，说明其中各类材料的基体类型及适用场合有哪些？烧结机械零件与材料的分类：烧结结构材料、烧结减摩材料、烧结摩擦材料烧结结构零件:烧结铁基材料:烧结铁,碳钢,合金钢,不锈钢烧结铜基材料:烧结青铜,黄铜,Cu-Ni合金,弥散强化烧结铝基材料:烧结铝合金,弥散强化铝烧结镍基材料:烧结钛基材料:烧结减摩零件:多孔轴承:铁基,铜基,铝基,不锈钢基固体自润滑材料:铁
2、基,铜基,银基,双金属烧结摩擦零件:铜基摩擦零件:铁基摩擦零件:碳-碳复合材料:陶瓷基复合摩擦材料;用于干摩擦式离合器和制动器的关键材料.？3、欲制造Cu基结构零件、Cu基电工触头和Cu基过滤器三种粉末冶金零件，其原料Cu粉应分别采用哪种制粉方法？为什么？Cu基结构零件：雾化法（水雾化）；颗粒形状不规则，颗粒间机械啮合，压坯强度也大。Cu基电工触头：电解法；纯度高，导电性能好。Cu基过滤器：雾化法（气雾化）；颗粒近球形，粒子尺寸均匀，高输出体积4、说明粉末注射成形的工艺流程，它对原料粉末有何要求？流程中的关键工序及注意事项是什么？工艺流程： 粉末（金属或陶瓷） + 粘结剂及添加剂预混合混炼（混
3、合与制粒）原料注射成形脱脂（溶剂脱脂或热脱脂）烧结粉末零件粉末注射成形常用的粉末颗粒一般在2-8um，一般小于30um，粉末形状多为球形，颗粒外形比最好在1-1.5之间，具有相当宽或窄的粒度分布，填充密度较高。注射成型是整个工艺流程的关键工序，注射成形时，对可能产生缺陷的控制应从两个方面进行考虑：（1）注射温度、压力、时间等工艺参数的设定；（2）填充是喂料在模腔中的流动控制。？5、运用挥发-沉淀长大机理，说明H2还原WO3制取细W粉时应如何控制工艺条件？（1） 原料： A 粒度：当采用WO3时，其粒度与还原钨粉粒度间的依赖性不太明显，而主要取决于WO2的粒度。目前，采用蓝钨（蓝色氧化钨）作原料
4、。该原料具有粒度细、表面活性大，W粉一次颗粒细和便于粒度控制的特点。 B 杂质元素：影响透气性或生成难还原化合物。. K、Na等促使钨粉颗粒粗化；. Ca、Mg、Si等元素无明显影响：. 少量Mo、P等杂质元素可阻碍W粉颗粒长大（2）还原方式：二阶段还原（3）氢气：降低氢的露点，流量不宜过高，顺流通氢。（4）还原工艺条件： .还原温度T：降低T，高的温度会提高钨氧化物的水合物在气相中的浓度，颗粒粗化； .推舟速度V：降低V，推舟速度打导致氧气增加，高氧指数的氧化物具有更大的挥发性，提高浓度，颗粒粗化； .料层厚度t：降低t，料层厚度过高不利于氢向底层物料的扩散，钨氧化物的含氧量高，颗粒粗化。（
5、5）添加剂：少量的添加剂如Cr、V、Ta、Nb等的盐可抑制钨粉颗粒的粗化。6、由巴尔申、北川公夫和黄培云三种压制方程的理论假设，比较三种压制方程的适用性。巴尔申方程基本假设:（1）将粉末体视为弹性体（2）不考虑粉末的加工硬化（3）忽略模壁摩擦适用性：硬质粉末或中等硬度粉末在中压范围内压坯密度的定量描述。北川公夫方程基本假设：（1）粉末层内所有各点的单位压力相等 （2）粉末层内各点的压力是外力和粉末内固有的内压力之和 （3）粉末层内各断面上的外压力与该断面上粉末的实际断面积受的压力总和保持平衡。 （4）各个粉末颗粒仅能承受它固有的屈服极限的能力。 （5）粉末压缩时的各个颗粒位移的几率和它邻接的孔
6、隙大小成比例。适用性：在压制压力不太大时优越性显著。黄培云方程基本假设：视粉末为非线性弹一塑体适用性：不论对软粉末或硬粉末适用效果都比较好7、用能量的观点阐述互不相溶系固相烧结的热力学条件互不溶系的烧结服从不等式：ABA B，虽然在A-A或B-B之间可以烧结，但在A-B之间却不能。在满足上式的前提下，如果AB|A B|，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在满足上式的前提下，如果AB|A B|，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AB|A B|，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
7、粉末的颗粒间形成烧结颈。不论是上述中的哪种情况，只有AB越小，烧结的动力就越大。即使烧结不出现液相，但两种固相的界面能也能决定烧结过程？8、什么是烧结气氛的碳势？能进行碳势控制的烧结气氛有哪些？某一含碳量的材料在某种气氛中烧结时既不渗碳也不脱碳，以材料中的碳含量表示气氛的碳势。可控碳势气氛：CO、CH4、H2+CO混合气体、有机碳氢化合物气体、吸热型气氛、放热型气氛。2001四、问答题？1、还原铁粉与雾化铁粉在工艺性能上有何差异？它们在制造铁基粉末冶金零部件时有什么特点?还原铁粉：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；粉末纯度、压缩性较低。可制造大量价质
8、优价廉的中低密度铁基粉末冶金零部件。雾化铁粉：包括水雾化铁粉和气雾化铁粉。气体雾化：铁、铜、铝、锡、铅及其合金粉末（如青铜粉末、不锈钢粉末）；水雾化：铁、铜及合金钢粉末；水雾化铁粉颗粒表面粗糙，易得氧含量较低、压缩性较好的不规则粉末， RZ法可以直接处理废钢。气雾化铁粉颗粒近球形，粒子尺寸均匀，高输出体积，制造过滤器用的不锈钢球形粉末几乎全是采用雾化法生产。2、试简述RZ工艺制雾化铁粉的设计思路。工艺设计思路： 解决纯铁高熔点所带来的工艺困难：工业纯铁的熔点在1500以上，熔炼温度达16501700，采用低硅高碳（3.2-3.6%）合金，使熔体温度保持在1300-1350。而过高的碳则会导致铁
9、液的表面张力增加，难以得到细粉。 高碳铁水可减轻空气与铁反应形成铁氧化物所造成铁水粘度增加的趋势；同时，碳与氧在后续高温还原时具有脱氧作用，为焖火处理创造条件。 成形性能的改善：A 利用雾化过程中铁中的碳与氧的反应使颗粒表面形成凹凸而粗粗糙化： Fe(C)(l)+O2=Fe(l)+CO2CO2微气泡在逸至铁液滴表面时造成表面凹凸。B 破碎时颗粒表面形成凹凸；C 高温还原时使颗粒间产生轻度烧结，即细小颗粒粘结在大颗粒上。三都有利于降低雾化铁粉的松比，改善粉末的成形性能。3、怎样正确看待刷粉周期对电解铜粉末粒度的影响？适度刷粉可提高电流密度，利于粉末细化。而过频也具有与搅拌相似的效果，使阴极附近的
10、铜离子浓度得到及时补充，导致铜离子浓度升高，导致粉末粗化。但长的刷粉周期却使电流密度下降，粉末粗化。？4、选择成形方法时需要考虑的基本问题有哪些？几何尺寸、形状复杂程度性能要求（材质体系）：力学、物理性能及几何精度制造成本（结合批量、效率）：最低5、液相烧结的三个基本条件是什么？它们对液相烧结致密化的贡献是如何体现的？液相烧结的三个基本条件：润湿性、溶解度和液相数量（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 S=SL+LCOS (为润湿角)液相烧结需满足的润湿条件是90O，固相颗粒将液相推出烧结体，发生反烧结现象。当090，烧结开始时液相
11、即使生成，液会很快跑出烧结体外，称为渗出。这样，烧结合金中的低熔组分将大部分损失掉，使烧结致密化过程不能顺利完成。液相只有具备完全或部分润湿的条件，才能渗入颗粒的微孔和裂隙甚至晶粒间界。（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；增加液相的数量即体积分数，促进致密化；马栾哥尼效应（溶质浓度的变化导致液体表面张力的不同，产生液相流动）有利于液相迁移；增加了固相物质迁移通道，加速烧结；颗粒表面突出部位的化学位较高产生优先溶解，通过扩散和液相流动在颗粒凹陷处析出，改善固相晶粒的形貌和减小颗粒重排的阻力。但较高的溶解度导致烧结体的变形和为晶粒异常长大提供条件，这是不希望的。（3）液相数
12、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。但过大的液相数量造成烧结体的形状保持性下降。？6、为什么弥散强化铜材料具有高的红硬性？7、在热等静压技术中，选用包套材料应注意哪些技术问题？可塑性和强度不破裂和隔绝高压气体渗入良好的可加工性和可焊接性不与粉末发生反应和造成污染HIP后易被除去成本低8、在金属粉末注射成形过程中，为什么必须采用细粉末做原料？通常采用哪两种基本的脱脂方法？细粉末提高粉末烧结驱动力和脱脂后坯体的强度，便于混练和注射，制造形状复杂、薄壁、小尺寸件；通常采用的脱脂方法：溶剂脱脂、热
13、脱脂。9、对于一多台阶的粉末冶金零件，设计压膜时应注意哪些问题？必须保证整个压坯内的密度相同，否则在脱模过程中，密度不同的连接处就会由于应力的重新分布而产生断裂或分层。压坯密度的不均匀也将使烧结后的制品因收缩不一急剧变形而出现开裂或歪扭。为了让横截面不同的压坯密度均匀，必须设计出不同动作的多模冲压膜，并且应使他们的压缩比相等，而且易脱模。五、分析题1、为什么说稳压技术是传统模压技术的发展与延伸？温压技术是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。除粉末与模具需加热以外，与常规模压几乎相同，但它摆脱一些传统模压技术的弱点，加热后粉末塑性 变性得以充分进行，加工硬化速度和程度降低
14、，有效地减小粉末与膜壁间的摩擦和降低粉末颗粒间的内摩擦，便于颗粒间的相互填充，能压制高性能，高强度、高精度的压坯。并且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），而且被压制的粉末冶金零部件的尺寸精度很高，表面光洁。是传统模压技术的发展与延伸。？2、分析Fe-12Cu，YG10，W-Cu-Ni合金中固相颗粒保持特定形状的原因。（但学长）上述所得的三种粉末冶金合金，由液相烧结而成，Fe-12Cu，YG10，W-Cu-Ni中低熔点金属或合金（Cu、Co、Cu-N）对更高熔点金属的润湿性好（润湿角趋于00），液相在更高熔点金属不溶解；而相反的，高熔点金属能够在低熔点金
15、属溶解或部分溶解，液相始终存在，而当液相完全润湿固相情况下，晶粒不会长大，而只有当润湿不良的情况下，靠颗粒彼此接触，聚合长大。故上述三种粉末冶金合金中的固相颗粒保持特定形状。（但学长有解）？3、分析模压时产生压坯密度分布不均匀的原因？刚模压制时，由于摩擦力的作用，在压坯高度方向存在压力降低。因此造成压坯的各处密度不均匀。2002三、简答题？（但学长有解）1、从烧结驱动力的角度说明纳米粉末具有高烧结活性的原因。（1）烧结热力学具有巨大的表面能，为烧结过程提供很高的烧结驱动力，使烧结过程加快（2）烧结动力学由烧结动力学方程(X/a)m=F(T).t/am-n纳米粉末颗粒的a值很小达到相同的x/a值
16、所需时间很短，烧结温度降低。纳米粉末烧结活性很高？2、选择具体的成形技术应考虑哪些主要技术经济问题？ （与2001年第4题类似）几何尺寸、形状复杂程度性能要求（材质体系）：力学、物理性能及几何精度制造成本（结合批量、效率）：最低？3、影响粉末流动性的因素有哪些？如果一种粉末的流动性较差，对粉末冶金零部件的后续加工带来什么危害？影响因素：颗粒间的摩擦 形状复杂，表面粗糙，流动性差理论密度增加，比重大，流动性增加粒度组成，细粉增加，流动性下降流动性差的粉末，填充性能不好，自动成形不好，影响压件密度的均匀性。4、简述RZ工艺（制雾化铁粉的工艺）设计依据。（与2001年第二题相同）工艺设计思路：解决纯
17、铁高熔点所带来的工艺困难：工业纯铁的熔点在1500以上，熔炼温度达16501700，采用低硅高碳（3.2-3.6%）合金，使熔体温度保持在1300-1350。而过高的碳则会导致铁液的表面张力增加，难以得到细粉。 高碳铁水可减轻空气与铁反应形成铁氧化物所造成铁水粘度增加的趋势；同时，碳与氧在后续高温还原时具有脱氧作用，为焖火处理创造条件。 成形性能的改善：A 利用雾化过程中铁中的碳与氧的反应使颗粒表面形成凹凸而粗粗糙化： Fe(C)(l)+O2=Fe(l)+CO2CO2微气泡在逸至铁液滴表面时造成表面凹凸。B 破碎时颗粒表面形成凹凸；C 高温还原时使颗粒间产生轻度烧结，即细小颗粒粘结在大颗粒上。
18、三都有利于降低雾化铁粉的松比，改善粉末的成形性能。？5、根据钨粉粒度长大机理，如何从工艺设计上获得细颗粒钨粉？（同2000年第5题）（2） 原料： A 粒度：当采用WO3时，其粒度与还原钨粉粒度间的依赖性不太明显，而主要取决于WO2的粒度。目前，采用蓝钨（蓝色氧化钨）作原料。该原料具有粒度细、表面活性大，W粉一次颗粒细和便于粒度控制的特点。 B 杂质元素：影响透气性或生成难还原化合物。. K、Na等促使钨粉颗粒粗化；. Ca、Mg、Si等元素无明显影响：. 少量Mo、P等杂质元素可阻碍W粉颗粒长大（2）还原方式：二阶段还原（3）氢气：降低氢的露点，流量不宜过高，顺流通氢。（4）还原工艺条件：
19、.还原温度T：降低T，高的温度会提高钨氧化物的水合物在气相中的浓度，颗粒粗化； .推舟速度V：降低V，推舟速度打导致氧气增加，高氧指数的氧化物具有更大的挥发性，提高浓度，颗粒粗化； .料层厚度t：降低t，料层厚度过高不利于氢向底层物料的扩散，钨氧化物的含氧量高，颗粒粗化。（5）添加剂：少量的添加剂如Cr、V、Ta、Nb等的盐可抑制钨粉颗粒的粗化。？6、粉末压坯强度的影响因素有哪些？分别以硬质合金和铁基粉末冶金零件为例，可采用哪些技术措施如何提高坯件的强度？压坯强度的影响因素本征因素：颗粒间的结合强度（机械啮合）和接触面积颗粒间的结合强度：a.颗粒表面的粗糙度b.颗粒形状 粉末颗粒形状越复杂，表
20、面越粗糙，则粉末颗粒之间彼此啮合的越紧密，压坯强度越高。c.颗粒表面洁净程度d.压制压力：压力提高，结合强度提高（与变形度有关）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，压坯强度提高 颗粒形状：复杂，结合强度提高，但压坯强度降低外在因素：残留应力大小.压坯密度分布的均匀性（粉末的填充性）.粉末压坯的弹性后效.模具设计的合理性硬质合金：由于难以通过压制所产生的变形而赋予粉末坯件足够的强度，故可添加成形剂以
21、提高生坯强度铁基粉末冶金零件：可采用雾化法制取铁基粉末，颗粒形状不规则，颗粒间机械啮合，压坯强度增大。7、简述在MIM技术中采用细微粉末作原料的原因。（同2001年第8题）细粉末提高粉末烧结驱动力和脱脂后坯体的强度，便于混练和注射，制造形状复杂、薄壁、小尺寸件。8、为什么说温压技术是传统模压技术的发展与延伸？（同2001年分析题第1题）温压技术是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。除粉末与模具需加热以外，与常规模压几乎相同，但它摆脱一些传统模压技术的弱点，加热后粉末塑性 变性得以充分进行，加工硬化速度和程度降低，有效地减小粉末与膜壁间的摩擦和降低粉末颗粒间的内摩擦，便于
22、颗粒间的相互填充，能压制高性能，高强度、高精度的压坯。并且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），而且被压制的粉末冶金零部件的尺寸精度很高，表面光洁。是传统模压技术的发展与延伸。四、分析题？1、说明烧结钢的晶粒较普通钢材细小的原因。粉末烧结初、中期，晶粒长大的趋势较小，在烧结后期才会发生可观察到的晶粒长大现象，但与普通材料相比较，烧结材料的这种长大现象几乎可以忽略，原因有二：1、孔隙、夹杂物对晶界迁移的阻碍；2、烧结温度低于铸造温度。2、分析稳定液相烧结的三个条件的必要性。（同2001年第5题）液相烧结的三个基本条件：润湿性、溶解度和液相数量（1）液相必须
23、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 S=SL+LCOS (为润湿角)液相烧结需满足的润湿条件是90O，固相颗粒将液相推出烧结体，发生反烧结现象。当090，烧结开始时液相即使生成，液会很快跑出烧结体外，称为渗出。这样，烧结合金中的低熔组分将大部分损失掉，使烧结致密化过程不能顺利完成。液相只有具备完全或部分润湿的条件，才能渗入颗粒的微孔和裂隙甚至晶粒间界。（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；增加液相的数量即体积分数，促进致密化；马栾哥尼效应（溶质浓度的变化导致液体表面张力的不同，产生液相流动）有利于液相迁移；增加了固相物质迁
24、移通道，加速烧结；颗粒表面突出部位的化学位较高产生优先溶解，通过扩散和液相流动在颗粒凹陷处析出，改善固相晶粒的形貌和减小颗粒重排的阻力。但较高的溶解度导致烧结体的变形和为晶粒异常长大提供条件，这是不希望的。（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。但过大的液相数量造成烧结体的形状保持性下降。？3、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。（百度）合金强度主要取决于粘结相的含量及其分布,也就是Co的平均自由程是影响合金强度的最主要因素, WC颗粒间
25、由钴相相互粘结,起到桥梁作用,并且硬质合金主要由钴相吸收应力功,碳含量在一定范围内偏离化学计量,最多只是造轻微的脱碳或者渗碳,这对强度的影响已经远远被钴相含量及分布所弥补,故对合金强度几乎是没有影响的 （但学长）在YG合金的生产中，无论合金中碳含量高于WC的化学计量还是低于其化学计量，都会引起合金强度的降低，当合金碳含量低于化学计量，导致相的出现，他不仅化合了一部分Co，并且很脆，从而降低合金强度，但是合金中含有少量的相，并不影响合金整体硬度；游离石墨多时，影响材料致密性，强度也随之降低，但当合金中含少量碳时对合金强度影响很小。一般来说，当合金中碳含量在6.05-6.2%范围内波动时，合金强度
26、变化不大。2003三、简答题1、简述RZ工艺设计的依据。（第三次）工艺设计思路：1 解决纯铁高熔点所带来的工艺困难：工业纯铁的熔点在1500以上，熔炼温度达16501700，采用低硅高碳（3.2-3.6%）合金，使熔体温度保持在1300-1350。而过高的碳则会导致铁液的表面张力增加，难以得到细粉。2 高碳铁水可减轻空气与铁反应形成铁氧化物所造成铁水粘度增加的趋势；同时，碳与氧在后续高温还原时具有脱氧作用，为焖火处理创造条件。3 成形性能的改善：A 利用雾化过程中铁中的碳与氧的反应使颗粒表面形成凹凸而粗粗糙化： Fe(C)(l)+O2=Fe(l)+CO2CO2微气泡在逸至铁液滴表面时造成表面凹
27、凸。B 破碎时颗粒表面形成凹凸；C 高温还原时使颗粒间产生轻度烧结，即细小颗粒粘结在大颗粒上。三都有利于降低雾化铁粉的松比，改善粉末的成形性能。？2、从粉末压缩性和成形性的影响因素入手，如何获得压缩性和成形性都较好的金属粉末？压缩性：表示粉末在指定的压制条件下，粉末被压紧的能力。一般用压坯密度（或相对密度表示）表示。主要取决于粉末颗粒的塑性，颗粒的表面粗糙程度和粒度组成。粉末加工硬化，压缩性能差；退火后，塑性改善，显微硬度下降，压缩性提高；当压坯密度较高时，塑性金属粉末内含有合金元素或非金属夹杂时，会降低粉末的压缩性；碳、氧和酸不溶物含量的增加使压缩性变差；粉末颗粒越细，压缩性越差，成形性越好
28、；由于压制性由压坯密度表示,因此凡是影响粉末密度的因素都对压缩性有影响成形性：粉末经压制后，压坯保持既定形状的能力。一般用压坯强度表示。即颗粒间的结合强度和有效接触面积大小反映了粉末颗粒的成形性能。成形性受颗粒的形状和结构的影响最为明显。颗粒松软、形状不规则的粉末，压紧后颗粒的联结增强，成形性好。综上所述：除了粉末的塑性（颗粒的显微硬度颗粒合金化、氧化与否，粒度组成）以外，其它因素（粉末颗粒形状、颗粒表面状态、粒度）对两者的影响规律恰好相悖。该公司为了制取高压缩性与良好成形性的金属粉末，除设法提高其纯度和适当的粒度组成以外，表面适度粗糙的近球形粉末是一重要技术途径。 ？3、为什么粉末烧结钢的晶
29、粒尺寸比普通钢细小？（同2002年分析题第1题）粉末烧结初、中期，晶粒长大的趋势较小，在烧结后期才会发生可观察到的晶粒长大现象，但与普通材料相比较，烧结材料的这种长大现象几乎可以忽略，原因有二：1、孔隙、夹杂物对晶界迁移的阻碍；2、烧结温度低于铸造温度。？4、简述在目前材料技术中获得纳米晶材料十分困难的原因。其技术困难在于纳米粉体的烧结是为了得到纳米晶全致密的块体材料这一矛盾，即在保持块体材料呈现纳米晶结构，而要能获得全致密化块体材料。但是由于纳米（金属或非氧化物陶瓷）粉末，表面能和活性极高，导致氧的大量吸附，氧含量很高。这些氧对后续加工带来困难；同时由于活性高，烧结驱动力用于致密化和晶粒长大
30、，烧结后产生晶粒粗化，变成非纳米晶结构；试样细寸细小，特别是难以得到出现性能突变的可供测试的样品，无法判断对应晶粒尺寸; 工程应用也受到制约.5、在粉末注射成形时采用微细粉末作原料具有哪些技术上的优越性。（第三次）细粉末提高粉末烧结驱动力和脱脂后坯体的强度，便于混练和注射，制造形状复杂、薄壁、小尺寸件。四、分析题1、从烧结驱动力的角度，分析纳米粉末烧结活性极好的原因。（同2002年第1题）（1）烧结热力学具有巨大的表面能，为烧结过程提供很高的烧结驱动力，使烧结过程加快（2）烧结动力学由烧结动力学方程(X/a)m=F(T).t/am-n纳米粉末颗粒的a值很小达到相同的x/a值所需时间很短，烧结温
31、度降低。纳米粉末烧结活性很高？(但学长有解)2、分析氧化铝弥散强化复合材料在高温下（如8500c）具有高硬度的原因。强化原理弥散强化的实质是弥散质点阻碍基体中位错运动。强化方式：.Orowan强化（位错绕过质点机制）：弥散质点导致基体中位错线产生一定程度的弯曲，阻碍位错运动。当位错线通过弥散质点以后，合金发生屈服。强化效果c=b/=基体的切变模量；=弥散质点间距；b=伯格斯矢量，反映位错强度。或c=（3/4）-1/3bfP1/3/rP可见，强化效果与弥散质点的体积分数fP、质点尺寸rP和基体的特性（、b）紧密相关。.位错切过机制：弥散质点阻碍位错运动，造成滑移面上的位错在弥散质点附近塞积。当塞
32、积应力达到质点的剪切强度时，质点发生破坏，合金屈服。强化效果s=0.56(.* b/C)1/2fP1/6rP-1/2强化效果与弥散质点的体积分数、粒子尺寸基体和质点的特性有关。高温（0.5Tm）下的强化.位错攀移机构：自扩散造成位错攀移。高应力：蠕变速度d/dt=442Dv/(3kTrP)Dv=自扩散系数；=施加应力；T=工作温度。低应力：蠕变速度d/dt=2b3Dv/（kTrP2）？3、为什么在模压坯件中出现密度分布？产生密度分布有什么主要危害？（第一问同2001年分析题第3题）刚模压制时，由于摩擦力的作用，在压坯高度方向存在压力降低。因此造成压坯的各处密度不均匀。压坯密度分布不均匀的后果：
33、.不能正常实现成形，如出现分层，断裂，掉边角等；.烧结收缩不均匀，导致变形；.限制拱压产品的形状和高度。4、分析液相烧结的三个基本条件在致密化过程中的作用。（第三次）液相烧结的三个基本条件：润湿性、溶解度和液相数量（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 S=SL+LCOS (为润湿角)液相烧结需满足的润湿条件是90O，固相颗粒将液相推出烧结体，发生反烧结现象。当090，烧结开始时液相即使生成，液会很快跑出烧结体外，称为渗出。这样，烧结合金中的低熔组分将大部分损失掉，使烧结致密化过程不能顺利完成。液相只有具备完全或部分润湿的条件，才能渗
34、入颗粒的微孔和裂隙甚至晶粒间界。（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；增加液相的数量即体积分数，促进致密化；马栾哥尼效应（溶质浓度的变化导致液体表面张力的不同，产生液相流动）有利于液相迁移；增加了固相物质迁移通道，加速烧结；颗粒表面突出部位的化学位较高产生优先溶解，通过扩散和液相流动在颗粒凹陷处析出，改善固相晶粒的形貌和减小颗粒重排的阻力。但较高的溶解度导致烧结体的变形和为晶粒异常长大提供条件，这是不希望的。（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。但过大的液相
35、数量造成烧结体的形状保持性下降。2004？1、比较经粉末热挤压制造的Cu、Cu-2%Al2O3、Cu（0.5Al）2% Al2O3（体积）三种棒材在室温、800oC时的硬度和室温导电性能的差异，并简述其原因。（1）在室温下硬度：Cu（0.5Al）2% Al2O3 Cu-2%Al2O3Cu因为合金的硬度一般比其组分中任一金属的硬度大,故Cu-2%Al2O3Cu，Cu（0.5Al）2% Al2O3Cu；并且纯度越高，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%Al2O3Cu因为多数合金熔点低于其组分中任
36、一种组成金属的熔点，故在高温下硬度降低（3）室温导电性能：Cu（0.5Al）2% Al2O3 Cu-2%Al2O3Cu因为合金的导电性低于任一组分金属，故Cu（0.5Al）2% Al2O3 Cu-2%Al2O3Cu2、注射成形坯件的两种基本脱脂方式是什么？为什么注射成形用粉末的粒度要求细小？（第四次）注射成形的两种基本脱脂方式：溶剂脱脂和热脱脂；细粉末提高粉末烧结驱动力和脱脂后坯体的强度，便于混练和注射，制造形状复杂、薄壁、小尺寸件。？3、某粉末公司在利用氮气雾化法生产铝粉时，发现所得的铝粉的粒度满足用户提出的要求，而粉末的松装密度偏低。请简述造成这一技术问题的原因和提出相应的改正措施。因为铝
37、粉的粒度满足要求而粉末的松装密度偏低，则可能是由于颗粒表面粗糙造成，表面粗糙增大颗粒之间的摩擦力，降低粉末的松装密度，可采用适当的球磨和氧化来提高松装密度。？4、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。这很可能是由于压坯密度分布不均匀而造成的后果；降低压坯密度的方法有以下几种：（1）降低压坯的高径比。（2）采用膜壁光洁度很高的压膜并在膜壁上涂润滑油，能够减少外摩擦系数，改善压坯的密度分布。（3）可以用双向压制法来改善密度分布不均匀的现象。（4）在带有浮动阴模或摩擦芯杆的压膜中压制。根据题中所给条件，可采用（2）、（3）、（4）的方法来解决。5、
38、液相烧结的基本条件是什么？简述其在烧结致密化过程中的作用。（第4次）液相烧结的三个基本条件：润湿性、溶解度和液相数量（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 S=SL+LCOS (为润湿角)液相烧结需满足的润湿条件是90O，固相颗粒将液相推出烧结体，发生反烧结现象。当090，烧结开始时液相即使生成，液会很快跑出烧结体外，称为渗出。这样，烧结合金中的低熔组分将大部分损失掉，使烧结致密化过程不能顺利完成。液相只有具备完全或部分润湿的条件，才能渗入颗粒的微孔和裂隙甚至晶粒间界。（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
39、相的数量即体积分数，促进致密化；马栾哥尼效应（溶质浓度的变化导致液体表面张力的不同，产生液相流动）有利于液相迁移；增加了固相物质迁移通道，加速烧结；颗粒表面突出部位的化学位较高产生优先溶解，通过扩散和液相流动在颗粒凹陷处析出，改善固相晶粒的形貌和减小颗粒重排的阻力。但较高的溶解度导致烧结体的变形和为晶粒异常长大提供条件，这是不希望的。（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。但过大的液相数量造成烧结体的形状保持性下降。6、什么是弹性后效？其主要影响因素有哪些？当压力去除之后和将压坯脱
40、拱之后，由于内应力作用，压坯产生的膨胀称为弹性后效（指压坯脱出模腔后尺寸胀大的现象）。弹性后效的大小取决于残留应力的高低：.压制压力：压制压力高，弹性内应力高.粉末颗粒的弹性模量：弹性模量越高，弹性后效越大.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.颗粒形状：形状复杂，弹性应力大，弹性后效大.颗粒表面氧化膜.粉末混合物的成份（如石墨含量）7、比较活化烧结与强化烧结的异同。活化烧结与强化烧结的比较活化烧结：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
41、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，包括位错激活烧结，高温烧结，活化烧结，液相烧结，自蔓燃反应烧结？8、选择具体成形技术时应考虑哪些问题？（第3次）几何尺寸、形状复杂程度性能要求（材质体系）：力学、物理性能及几何精度制造成本（结合批量、效率）：最低9、以下是一粉末的烧结图，请回答1）该体系中存在哪些烧结机理？GB境界扩散；SD表面扩散；VD体积扩散；E-C蒸发-凝聚2）说明A、B、C、D、E点所代表的意义A晶界扩散、体积扩散同时作用B境界扩散、体积扩散、表面扩散同时作用C晶界扩散、表面扩散同时作用D只发生晶
42、界扩散，或主导作用E只发生体积扩散，或主导作用四、分析题？1、在YG合金的生产中，合金中的化合碳含量可以在一定范围内偏离WC的化学计量而不致引起合金强度的大幅度降低，试分析其原因。（同2002年分析题第3题）（百度）合金强度主要取决于粘结相的含量及其分布,也就是Co的平均自由程是影响合金强度的最主要因素, WC颗粒间由钴相相互粘结,起到桥梁作用,并且硬质合金主要由钴相吸收应力功,碳含量在一定范围内偏离化学计量,最多只是造轻微的脱碳或者渗碳,这对强度的影响已经远远被钴相含量及分布所弥补,故对合金强度几乎是没有影响的 （但学长）在YG合金的生产中，无论合金中碳含量高于WC的化学计量还是低于其化学计
43、量，都会引起合金强度的降低，当合金碳含量低于化学计量，导致相的出现，他不仅化合了一部分Co，并且很脆，从而降低合金强度，但是合金中含有少量的相，并不影响合金整体硬度；游离石墨多时，影响材料致密性，强度也随之降低，但当合金中含少量碳时对合金强度影响很小。一般来说，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。？2、你认为纳米晶材料（块体）的制备过程中目前存在的主要技术障碍有哪些？对原材料（纳米粉末）有何要求？（第1问同2003年第4题）其技术困难在于纳米粉体的烧结是为了得到纳米晶全致密的块体材料这一矛盾，即在保持块体材料呈现纳米晶结构，而要能获得全致密化块体材料。但是由于纳米
44、（金属或非氧化物陶瓷）粉末，表面能和活性极高，导致氧的大量吸附，氧含量很高。这些氧对后续加工带来困难；同时由于活性高，烧结驱动力用于致密化和晶粒长大，烧结后产生晶粒粗化，变成非纳米晶结构；试样细寸细小，特别是难以得到出现性能突变的可供测试的样品，无法判断对应晶粒尺寸; 工程应用也受到制约.对原材料的要求：无团聚的纳米粉体， 细小而均匀的孔隙结构，便于消除可能产生的内孔隙。？3、有一烧结金属公司需要一种压缩性高且成型性能好的金属粉末，请为粉末制造厂家提出有关技术努力方向。（同2003年第2题）压缩性：表示粉末在指定的压制条件下，粉末被压紧的能力。一般用压坯密度（或相对密度表示）表示。主要取决于粉
45、末颗粒的塑性，颗粒的表面粗糙程度和粒度组成。粉末加工硬化，压缩性能差；退火后，塑性改善，显微硬度下降，压缩性提高；当压坯密度较高时，塑性金属粉末内含有合金元素或非金属夹杂时，会降低粉末的压缩性；碳、氧和酸不溶物含量的增加使压缩性变差；粉末颗粒越细，压缩性越差，成形性越好；由于压制性由压坯密度表示,因此凡是影响粉末密度的因素都对压缩性有影响成形性：粉末经压制后，压坯保持既定形状的能力。一般用压坯强度表示。即颗粒间的结合强度和有效接触面积大小反映了粉末颗粒的成形性能。成形性受颗粒的形状和结构的影响最为明显。颗粒松软、形状不规则的粉末，压紧后颗粒的联结增强，成形性好。综上所述：除了粉末的塑性（颗粒的显微硬度颗粒合金化、氧化与否，粒度组成）以外，其它因素（粉末颗粒形状、颗粒表面状
