粉末冶金原理试题及部分答桉.docVIP

2006 粉末冶金原理课程I考试题标准答案一、名词解释：（ 20 分，每小题 2 分） 临界转速： 机械研磨时，使球磨筒内小球沿筒壁运动能够正好经过顶点位置而不发生抛落时，筒体的转动速度 比表面积： 单位质量或单位体积粉末具有的表面积 一次颗粒： 由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒； 离解压： 每种金属氧化物都有离解的趋势，而且随温度提高，氧离解的趋势越大，离解后的氧形成氧分压越大，离解压即是此氧分压。 电化当量： 这是表述电解过程输入电量与粉末产出的定量关系，表达为每 96500库仑应该有一克当量的物质经电解析出 气相迁移： 细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压，在高温经挥发进入气相，被还原后沉降在大颗粒上，导致颗粒长大的过程 颗粒密度： 真密度、似密度、相对密度 比形状因子： 将粉末颗粒面积因子与体积因子之比称为比形状因子 压坯密度： 压坯质量与压坯体积的比值 粒度分布： 将粉末样品分成若干粒径，并以这些粒径的粉末质量（颗粒数量、粉末体积）占粉末样品总质量（总颗粒数量、总粉末体积）的百分数对粒径作图，即为粒度分布 二、分析讨论 ： （ 25 分） 1 、粉末冶金技术有何重要优缺点，并举例说明。（ 10 分） 重要优点： *? 能够制备部分其他方法难以制备的材料，如难熔金属，假合金、多孔材料、特殊功能材料（硬质合金）； *? 因为粉末冶金在成形过程采用与最终产品形状非常接近的模具，因此产品加工量少而节省材料； *? 对于一部分产品，尤其是形状特异的产品，采用模具生产易于，且工件加工量少，制作成本低 , 如齿轮产品。 重要缺点： *? 由于粉末冶金产品中的孔隙难以消除，因此粉末冶金产品力学性能较相同铸造加工产品偏低； *? 由于成形过程需要模具和相应压机，因此大型工件或产品难以制造； *? 规模效益比较小 2 、气体雾化制粉过程可分解为几个区域，每个区域的特点是什么？（ 10 分） 气体雾化制粉过程可分解为金属液流紊流区，原始液滴形成区，有效雾化区和冷却区等四个区域。其特点如下： 金属液流紊流区：金属液流在雾化气体的回流作用下，金属流柱流动受到阻碍，破坏了层流状态，产生紊流； 原始液滴形成区：由于下端雾化气体的冲刷，对紊流金属液流产生牵张作用，金属流柱被拉断，形成带状 - 管状原始液滴； 有效雾化区：音高速运动雾化气体携带大量动能对形成带状 - 管状原始液滴的冲击，使之破碎，成为微小金属液滴冷却区。此时，微小液滴离开有效雾化区，冷却，并由于表面张力作用逐渐球化。 ? 3 、分析为什么要采用蓝钨作为还原制备钨粉的原料？（ 5 分） 采用蓝钨作为原料制备钨粉的主要优点是 *? 可以获得粒度细小的一次颗粒，尽管二次颗粒较采用 WO3 作为原料制备的钨粉二次颗粒要大。 *? 采用蓝钨作为原料，蓝钨二次颗粒大，（一次颗粒小），在 H2 中挥发少，通过气相迁移长大的机会降低，获得 WO2 颗粒小；在一段还原获得 WO2 后，在干氢中高温进一步还原，颗粒长大不明显，且产量高。 ? 三、分析计算：（ 30 分，每小题 10 分） 1 、 机械研磨制备铁粉时，将初始粒度为 200 微米的粉末研磨至 100 微米需要 5 个小时，问进一步将粉末粒度减少至 50 微米，需要多少小时？ 提示 W=g （ Dfa-Dia ）， a=-2 解： 根据已知条件 W1= g （ Df a -Di a ） =9.8 （ 100-2-200-2 ） , 初始研磨所做的功 W2 =g （ Df a -Di a ） =9.8 （ 50-2-100-2 ）进一步研磨所做的功 W1/W2=t1/t2, t2=t1(W2/ W1)= 20 小时 2 、 在低压气体雾化制材时，直径 1mm 的颗粒，需要行走 10 米和花去 4 秒钟进行固化，那么在同样条件下， 100 μ m 粒度颗粒需要多长时间固化：计算时需要作何种假设。 解： 固化时间： t = D ρ m {Cpln(Tm-To/Ts-To) + Δ H/Ts-To}/6 β 简化成 t = K D 并令 K= ρ m {Cpln(Tm-To/Ts-To) + Δ H/Ts-To}/6 β , 假设重力的作用很小时 , 有 4/X=1000K/100K X=0.4 秒 S=1 米 ? 3 、 相同外径球型镍粉末沉降分析，设一种为直径 100 微米实心颗粒，一种为有内径为 60 的空心粉末，求他们的在水中的沉降时间（沉降速度）， D 理 =8.1. 解： v=h/t=gd 2 ( ρ 1 - ρ 2 )/(18 η ) h/t=gd 2 ( ρ 1 - ρ 2 )/(18 η ) t