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 0.1 MPa,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+nCO
4.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
ADAMSGOLF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 | 樊字疗法粉末加工方法 | 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 |
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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)D3 D球=(6V/π )1/3 =d粉
103mm3=1/6πd3 当量球直径d=12.41mm
V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=13.82mm
2、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=16.7MPa
3、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 ~1.0 | 0.5 | 0 | 0 |
1.0 ~2.0 | 1.5 | 1.67 | 1.67 |
2.0 ~3.0 | 2.5 | 3 | 4.67 |
3.0 ~4.0 | 北京建筑机械厂3.5 | 3.67 | 19.34 |
4.0 ~5.0 | 4.5 | 9.33 | 28.67 |
5.0 ~6.0 | 5.5 | 19.33 | 38 |
6.0 ~7.0 | 6.5 | 20 | 58 |
7.0 ~8.0 | 7.5 | 18 | 75 |
8.0 ~9.0 | 8.5 | 12 | 87 |
9.0 ~10.0 | 9.5 | 5.67 | 92.67 |
10.0 ~11.0 | 10.5 | 4 | 96.67 |
11.0 ~12.0 | 11.5 | 2 | 98.67 |
12.0 ~13.0 | 12.5 | 1.33 | 100 |
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(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。
6.7364um
5、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gV
M1g=m2g+ρ水gV
V=(m1-m2)/ρ水
所以粉末冶金件的密度ρ=m1*中小学数学网ρ水/(m1-m2)
6. 一个密度为9.3g/cm3,A-B50(A=10 g/cm3,B=20 g/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)=13.3
θ=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。
裂隙制造者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 、李含琳颗粒相对滑动 、 颗粒相对转动 、 颗粒因粉碎产生移动 。