粉末冶金原理重点

装球量：球磨筒内磨球的数量。球料比：磨球与磨料的质量比电流效率：一定电量电解出的产物的实际质量与通过同样电量理论上应电解出的产物质量之比，用公式表示为ηi=M/（qIt)×100%粒度分布：指不同粒径的的颗粒在粉末总质量中所占的百分数，可以用某种统计分布曲线或统计分布函数描述。松装密度：粉末在规定条件下自然填充容器时，单位体积内粉末的质量，单位为g/cm3。振实密度：在规定条件下，粉末受敲打或振动填充规定容器时单位体积的粉末质量。单颗粒：晶粒或多晶粒聚集，粉末中能分开并独立存在的最小实体。一次颗粒：最先形成的不可以独立存在的颗粒，它只有聚集成二次颗粒时才能独立存在。二次颗粒：由两个以上的一次颗粒结合而又不易分离的能独立存在的聚集颗粒称为二次颗粒。压缩性:粉末被压紧的能力成形性:粉末压制后，压坯保持既定形状的能力净压力：单元系烧结：纯金属、固定化学成分的化合物和均匀固溶体的粉末烧结体系，是一种简单形式的固相烧结。多元系固相烧结：由两种以上组元（元素、化合物、合金、固溶体）在固相线以下烧结的过程。气氛的碳势：某一含碳量的材料在某种气氛烧结时既不渗碳也不脱碳，以材料中碳含量表示气氛中的碳势。活化烧结：系指能降低烧结活化能，是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。氢损值：金属粉末的试样在纯氢气中煅烧足够长时间，粉末中的氧被还原成了水蒸气，某些元素与氢气生成挥发性的化合物，与挥发性金属一同排除，测的试样粉末的相对质量损失，称为氢损。液相烧结：烧结温度高于烧结体系低熔组分的熔点或共晶温度的多元系烧结过程，即烧结过程中出现液相的粉末烧结过程统称为液相烧结。机械合金化是指金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。热等静压：把粉末压坯或把装入特制容器内的粉末体在等静高压容器内同时施以高温和高压，使粉末体被压制和烧结成致密的零件或材料的过程冷等静压：室温下，利用高压流体静压力直接作用在弹性模套内的粉末体的压制方法1、粉末制备的方法有哪些，各自的特点是什么？1物理化学法1还原法：碳还原法（铁粉）气体（氢和一氧化碳）还原法（W,Mo,Fe,Ni,Cu,Co及其合金粉末）金属热还原法（Ta,Nb,Ti,Zr,Th,U）→SHS自蔓延高温合成。1.2还原-化合法：适合于金属碳化物、硼化物、硅化物、氮化物粉末1.3化学气相沉积CVD1.4物理气相沉积PVD或PCVD（复合粉）1.5电解法：水溶液电解（Cu,Fe,Ni,Ag粉）；熔盐电解（Ta,Nb,Ti,Zr,Th等活泼金属粉末）1.6羰基物热离解法：Fe,Ni,Co粉末2机械法2.1机械研磨：铬粉，铁铝合金，硅铁合金，钼铁合金，铬铁合金等脆性金属或合金粉末。2.2雾化法：包括气体雾化（空气和惰性气体）和水、油雾化以及旋转电极雾化等。.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；.旋转电极雾化：难熔金属，铝合金、钛合金、超合金粉末，工具钢粉末。.其它形式的雾化；2、氧化还原法的过程原理？了解PH2/PH2O和PCO/PCO2线的图解？定义:用还原气体(固体)或活泼金属将金属氧化物还原制备粉末的过程。还原剂分类a、气体还原剂:H2,COb、固体还原剂:Cc、金属还原剂：碱土金属用作还原剂的必要条件：1.离解压(PO2)XO(PO2)MeO，还原剂对氧的亲和力大于对被还原物质的亲和力，2.△GMeO△GXO，必须满足热力学必要条件,反应才能进行，3.还原剂的氧化产物和还原剂本身的组份不污染被还原金属或易被分离还原反应：MeO+X=Me+XO，可看成下述两个基本反应组成，即：Me+0.5O2=MeO（1）X+0.5O2=XO（2）将（2）-（1）得到上述总反应。由热力学可知，还原反应的标准等压位变化为ΔG°=-RTlnKpΔG°2=-RTlnKp1=0.5RTln(PO2)XOΔG°1=-RTlnKp2=0.5RTln(PO2)MeOΔG°=ΔG°2-ΔG°1=0.5RT(ln(PO2)XO-ln(PO2)MeO)=0.5RTln((PO2)XO/(PO2)MeO)0即金属氧化物的离解压(PO2)MeO大于还原物的离解压(PO2)XO。换句话说，氧与还原剂X的亲和力与金属元素的亲和力。3、还原法制取钨粉过程中钨粉颗粒长大的机理是什么？影响钨粉的粒度的因素有哪些？A挥发—沉积机理：氢中水分子与钨氧化物反应生成挥发性的水合物，WOX+H2O→WOX.nH2O(g)↑气相中的钨氧化物被氢还原沉积在钨颗粒上，导致W颗粒长大。钨氧化物的水合物的挥发性随钨氧化物中的含氧量、气氛中含水量的增加和还原温度的升高而增大钨粉颗粒长大的趋势又随还原气氛中水合物浓度的提高而加强B氧化—还原机理：当氢中水含量较高时已还原的细钨颗粒优先被氢中水氧化生成钨氧化物再按照挥发—沉积机理导致W颗粒的长大利用这一现象可制备粗颗粒钨粉原料：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/分段还原（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）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。4、（1）Fe—O—C系图与温度的关系，CO对氧化铁还原的过程怎样？碳直接还原氧化铁制备铁粉时热力学条件如图所示，说明图中各条曲线的含义，表明各相稳定存在区域并讨论氧化亚铁还原成铁粉的条件。解：B:Fe3O4C:FeOD:Feb曲线：Fe3O4被还原成FeO的反应平衡曲线；c曲线：FeO被还原成Fe的反应平衡曲线；d曲线：Fe3O4被还原成Fe的反应平衡曲线。与b、c相交的曲线为碳氧化反应的平衡曲线2COFeCOFeO2433223COOFeCOOFe2433COFeOCOOFe2COFeCOFeO243434COFeCOOFe在do，oc线以上Fe稳定存在；do，ob线以下部分Fe3O4稳定存在，在ob、oc线之间FeO稳定存在；只有当温度高于碳的氧化反应平衡曲线与FeO被还原成Fe的反应平衡曲线的焦点温度时气相中的CO百分含量（浓度）才能使FeO被还原成Fe；即温度高于680oC，CO的百分含量超过61%。（2）影响还原过程和铁粉质量中的因素（1）原料的影响包括原料中杂质的影响（SiO2）和原料粒度(原料越细，界面越大，促进反应进行)的影响。（2）还原工艺条件包括还原温度、时间和料层厚度的影响（3）添加剂：固体碳，返回料，气体还原剂，碱金属盐（4）海绵铁的处理（退火）（5）固体碳还原剂的影响：类型：木炭，焦炭，无烟煤；用量：由氧化铁含氧量决定12、固体碳还原铁粉时，气体平衡条件如图所示，分析图中各区域的含义，个线段含义和1、2、3、4、5、6点的含义。答：固体碳还原平衡气相图有两部分叠加而成：固体碳气化反应和氧化铁还原-氧化平衡反应。固体碳气化反应在表示固体碳氧化形成CO和CO2的气相组成随温度变化的情况，氧化铁还原-氧化平衡反应指各种温度下反应平衡条件、对气氛组成的要求。图中的曲线对应的平衡状态，改变气体组成，或保持气体组成。改变温度，都会破坏平衡条件，结果是或氧化，或还原。球在滚筒中的基本状态：（a）低转速,泻落,摩擦效果(b)适宜转速,抛落摩擦,撞击破碎(c)高转速，临界转速球磨粉碎物料的作用主要取决于球和物料的运动状态球和物料的运动取决于球磨桶的转速5、影响球磨的因素有哪些？1、球筒的转速：n工=（0.70~0.75）n临界时，发生抛落；n工=0.6n临界时，球体以滚动为主；n工0.6n临界时，球体以滑动为主。2、装球量：过大或过小都会使研磨效率下率降低。3、球料比：料太少，球的磨损太大，量过多，则磨削面积不够，不能很好的研磨细粉。4、球的大小：若球的直径小，质量轻，则对物料的冲击力弱；但球的直径太大，则球个数太少，磨削面积减少，效率降低。5、研磨介质：分为干磨和湿磨，后者多采用水、酒精、丙酮等，可以减少氧化，物料偏析，冷焊、团聚等问题，还可以改善劳动环境。6、被研磨物料的性质：物料存在着极限研磨的大小。公式：由颗粒尺寸变化与总能关系:g:常数a:经验系数，在1到2之间6、机械合金化的过程怎么样？列举2~3个应用。过程1、初始激活，①延性粉末颗粒扁平化；②脆性颗粒破碎形成原子化表面；2、活性化合粉末焊接后合金化，①各颗粒间距接近原子级水平；②产生大量缺陷（主要为位错）；③加速固相扩散反应，实现合金化；3、合金化结束，①合金化过程基本完成或极其缓慢；②整个原子体系处于平衡化（存在大量缺陷或非晶结构）；4、微颗粒化和晶粒颗粒细化，非晶晶化，部分结构发生回复。应用：面心立方金属Al—Cu，Cu—Ag等延性/延性粉末球磨体系。7、气体雾化制粉可分为哪里几个区域？每个区域的特点是什么？气体雾化制粉过程可分解为金属液流负压紊流区，原始液滴形成区，有效雾化区和冷却凝固区等四个区域。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：因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；冷却区凝固区：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。PS：雾化法：直接击碎液体金属或合金而制得粉末的方法。二流雾化法：用高速气流或高压水流击碎熔融金属液流以获得金属液流的方法，分气体雾化和水雾化。17为了减少和防止堵塞，设计喷嘴时采用的措施：1）减小喷射顶角或气流与金属液流间的夹角研究表明，气流压力在0.4MPa以上时，环孔式喷嘴，喷射顶60°较好。45°较好。2）增加喷口与金属液流轴线间的距离，提高稳定性3）环缝宽度不能过小，间隙均匀；4）金属液流嘴伸长超出喷口水平面外，粉末略粗；5）增加辅助风孔和二次风。6）水雾化改环流为板流。为什么采用环缝形喷嘴容易引起露嘴堵塞,采用什么办法可以解决这一问题？解：当采用环缝形喷嘴时,由于锥型的气流形成密闭的空间,导致金属流柱下流受阻,而堵塞喷嘴.采用v型喷嘴可以解决这一问题。18影响雾化粉末性能的因素p67答：（1）雾化介质：A、雾化介质类别的影响空气：雾化过程中氧化不严重或雾化后经还原处理可脱氧的金属，如Cu、Fe、碳钢等惰性气体：可以减少金属液的氧化和气体溶解。水：（a）由于水的比热容比气体大很多，对金属的冷却能力强。因此，用水作雾化介质时，粉末多为不规则形状，同时，随着雾化压力的提高，不规则形状的颗粒愈多，颗粒的经历结构愈细。气体雾化易得球形粉，水雾化易得不规则粉。（b）由于金属液滴冷却速度快，粉末表面氧化大大减少。所以，Fe、低碳钢、合金钢多用水雾化制粉。B.雾化介质获得细粉末的条件:压力大，速度快，能量大—破碎力强，粉末越细。（2）金属液体：A.属液的表面张力和黏度金属流表面张力大，粘度小，得球形粉末，粉末粒度偏粗。相反，金属流表面张力小，液滴易变形，所得粉末多呈不规则状，粒度也减小。B金属液过热温度的影响（3）其他工艺因素：A、喷射参数B、聚粉装置19电解制粉电解方法制得的粉末常呈树枝状或海绵状8、影响粉末粒度和电流效