第一篇：現(xiàn)代粉末冶金材料課程報(bào)告

現(xiàn)代粉末材料課程報(bào)告

——關(guān)于粉末冶金材料

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2015年4月12日

1.引言

通過(guò)這半個(gè)學(xué)期對(duì)“現(xiàn)代粉末材料”選修課的學(xué)習(xí)，我更加深入地了解了粉末材料這一具有巨大潛能的新材料，下面就分四個(gè)方面介紹。

2.粉末冶金的基本定義

粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。

廣義的粉末冶金制品業(yè)涵括了鐵石刀具、硬質(zhì)合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狹義的粉末冶金制品業(yè)僅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占絕大部分)、含油軸承和金屬射出成型制品等。粉末冶金法與生產(chǎn)陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技術(shù)也可用于陶瓷材料的制備。由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，它已成為解決新材料問(wèn)題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。

3.粉末冶金的特點(diǎn)

粉末冶金具有獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無(wú)法獲得的。運(yùn)用粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等，是一種少無(wú)切削工藝。

粉末冶金技術(shù)具備顯著節(jié)能、省材、性能優(yōu)異、產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，非常適合于大批量生產(chǎn)。另外，部分用傳統(tǒng)鑄造方法和機(jī)械加工方法無(wú)法制備的材料和復(fù)雜零件也可用粉末冶金技術(shù)制造，因而備受工業(yè)界的重視。

（1）粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲(chǔ)氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化劑、高溫超導(dǎo)材料、新型金屬材料（如Al-Li合金、耐熱Al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料等）具有重要的作用。（2）可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能。

（3）可以容易地實(shí)現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)。

（4）可以生產(chǎn)普通熔煉法無(wú)法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。

（5）可以實(shí)現(xiàn)近凈形成形和自動(dòng)化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗。

（6）可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。

4.粉末冶金的應(yīng)用

目前，粉末冶金技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于交通、機(jī)械、電子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工業(yè)等領(lǐng)域，成為新材料科學(xué)中最具發(fā)展活力的分支之一。

粉末冶金相關(guān)企業(yè)主要是適用于汽車行業(yè)、裝備制造業(yè)、金屬行業(yè)、航空航天、軍事工業(yè)、儀器儀表、五金工具、電子家電等領(lǐng)域的零配件生產(chǎn)和研究，相關(guān)原料、輔料生產(chǎn)，各類粉末制備設(shè)備、燒結(jié)設(shè)備制造。產(chǎn)品包括軸承、齒輪、硬質(zhì)合金刀具、模具、摩擦制品等等。軍工企業(yè)中，重型的武器裝備如穿甲彈，魚雷等，飛機(jī)坦克等剎車副均需采用粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)。粉末冶金汽車零件近年來(lái)已成為為中國(guó)粉末冶金行業(yè)最大的市場(chǎng)，約50%的汽車零部件為粉末冶金零部件。概括為以下幾點(diǎn)：

（1）應(yīng)用：汽車、摩托車、紡織機(jī)械、工業(yè)縫紉機(jī)、電動(dòng)工具、五金工具、電器、工程機(jī)械、各種粉末冶金（鐵銅基）零件等。

（2）分類：粉末冶金多孔材料、粉末冶金減摩材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金結(jié)構(gòu)零件、粉末冶金工模具材料、和粉末冶金電磁材料和粉末冶金高溫材料等。5.一種典型粉末材料應(yīng)用——鋁粉顏料

鋁是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的金屬材料之一，鋁制品及其化合物在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也有著重要的用途。下面就以鋁粉的一種廣泛應(yīng)用——鋁粉顏料為例介紹粉末材料的應(yīng)用。

鋁粉顏料又稱涂料鋁粉,是常見(jiàn)的金屬顏料之一。

金屬顏料是顏料中的一個(gè)特殊種類,它在人類文明發(fā)展史上出現(xiàn)已經(jīng)很久了。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,對(duì)金屬粉的需求量愈來(lái)愈大,種類也隨之增加。常見(jiàn)的金屬粉有鋁粉、鋅粉、鉛粉等,合金形式的金屬粉有銅金粉、鋅鋁粉、不銹鋼粉等。與其它顏料相比較,金屬顏料有它的特殊性。由于粉末狀的金屬顏料是以金屬或合金組成,故有明亮的金屬光澤和顏色。因此,許多金屬顏料用做裝飾性顏料。

鋁粉顏料是鱗片狀粉末,它調(diào)入成膜物并涂裝成膜時(shí),像落葉鋪地一樣與被涂物平行,互相連結(jié),互相遮掩,多層排列,形成屏障,阻斷了成膜物的微細(xì)孔,阻止外界有害氣體或有害液體在涂膜中的滲透,保護(hù)了涂膜及被涂裝物品。并且正是由于這種片狀結(jié)構(gòu),當(dāng)它平行于底材排列于涂膜中時(shí),外觀可有平光、銀白到像鍍鉻膜一樣的高亮度。

經(jīng)過(guò)100多年不斷的拓展,鋁粉顏料獲得了廣泛的應(yīng)用。主要應(yīng)用領(lǐng)域是涂料、塑料和印刷油墨。推動(dòng)鋁粉顏料向前發(fā)展的最重要的應(yīng)用領(lǐng)域是涂料工業(yè),特別是汽車涂料。

鋁粉顏料用量最大的三種涂料是:屋頂涂料(增加美觀性,因反射紫外線和紅外線能力強(qiáng)而延長(zhǎng)涂料的壽命,多用浮型鋁粉顏料)、保護(hù)涂料(利用鋁粉顏料的片狀結(jié)構(gòu)起屏蔽作用,保護(hù)鋼結(jié)構(gòu),可用浮型鋁粉,也可用非浮型鋁粉)、裝飾性涂料(利用其隨角異色等光學(xué)效應(yīng),采用非浮型鋁粉顏料)。

不同用途的涂料對(duì)鋁粉顏料的要求是不一樣的。對(duì)于應(yīng)用于海洋涂料、屋頂涂料、保護(hù)涂料的鋁粉顏料,要求具有對(duì)光和熱的高反射性和耐腐蝕性。對(duì)于應(yīng)用于罐聽(tīng)涂料和應(yīng)用于食品包裝用的卷材涂料的鋁粉顏料,要求具有安全無(wú)毒性。對(duì)于應(yīng)用于粉末涂料中的鋁粉顏料,要求能承受擠出操作。對(duì)于汽車涂料、建筑裝飾和其它裝飾用的卷材涂料以及一般工業(yè)涂料,則要求鋁粉顏料具有較強(qiáng)的閃光性、隨角異色效應(yīng)和耐候(耐酸)性。目前國(guó)外鋁粉顏料的開(kāi)發(fā)和研究重點(diǎn)是改善產(chǎn)品顏料性能和開(kāi)拓多種性能的產(chǎn)品。對(duì)鋁粉顏料的生產(chǎn)研究,也多是著眼于改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量,而基本生產(chǎn)工藝并沒(méi)有改變。這種發(fā)展趨勢(shì)在很大程度上是因?yàn)殇X粉顏料的獨(dú)特光學(xué)效應(yīng)得到汽車制造商的認(rèn)可,從而推動(dòng)了鋁粉顏料工業(yè)的發(fā)展。當(dāng)今重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的許多鋁粉顏料產(chǎn)品,如彩色鋁粉顏料、水性漆用鋁粉顏料和高閃光性、高耐酸性鋁粉顏料等都是為滿足汽車工業(yè)發(fā)展的需求而開(kāi)發(fā)的。

6.總結(jié)

老師曾說(shuō)，“存在就是合理的”。粉末冶金材料的存在也是有其緣由的。至于存在多久和怎么存在，就需要經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的檢驗(yàn)了。我們期待粉末冶金材料的新發(fā)展！

第二篇：粉末冶金材料學(xué)

1.粉末冶金技術(shù)的特點(diǎn)（優(yōu)越性）能制造熔鑄法無(wú)法獲得的材料和制品

1、難熔金屬及其碳化物、硼化物和硅化物；

2、孔隙可控的多孔材料

3、假合金

4、復(fù)合材料；5 微、細(xì)晶（準(zhǔn)晶）和過(guò)飽和固溶的塊體金屬和制品； 能制造性能優(yōu)于同成分熔鑄金屬的粉末冶金材料

1、制造細(xì)晶粒、均勻組織和加工性能好的稀有金屬坯錠；

2、制造成分偏析小、細(xì)晶、過(guò)飽和固熔的高性能合金；

具有高的經(jīng)濟(jì)效益

1、少無(wú)切削；

2、工序短，效率高；

3、設(shè)備通用性好，適合于大批量生產(chǎn)； 2.粉末冶金材料的分類

1、機(jī)械材料和零件；

2、多孔材料及制品；

3、硬質(zhì)工具材料

4、電接觸材料；

5、粉末磁性材料；

6、耐熱材料；

7、原子能工程材料；

3.粉末冶金材料的孔隙產(chǎn)生過(guò)程及其存在形態(tài)

產(chǎn)生過(guò)程： 顆粒間隙（松裝粉末聚集體或粉末成形素坯）燒結(jié)形成孔隙。存在形態(tài)：開(kāi)孔：與外表面連通的孔隙，半開(kāi)孔：孔隙只有一端與外表面連通的孔隙，閉孔：與外表面不連通的孔隙，連通孔：互相連通的孔隙

4.孔隙對(duì)材料性能影響的基本理論；

減小承載面積；應(yīng)力集中劑（減小孔隙尺寸、孔隙球化、孔隙內(nèi)表面圓滑處理能有效降低應(yīng)力集中，從而提高強(qiáng)度和韌性）應(yīng)力松弛劑：裂紋遇到孔隙后被磨鈍，提高斷裂水平

5.哪些力學(xué)性能對(duì)孔隙形狀敏感：強(qiáng)度、彈性模量、延伸率、斷裂韌性、沖擊韌性、硬度

7.固溶強(qiáng)化機(jī)理 ：晶體中有合金元素，固溶原子與晶體中缺陷的交互作用，溶質(zhì)元素使基體（溶劑）金屬的塑性變形抗力、強(qiáng)度、硬度增大，延性和韌性降低

8.影響固溶度（合金溶解度）的因素：晶格因素，相對(duì)尺寸因素，化學(xué)親和力，電子濃度因素

9.什么是金屬材料熱處理? 將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以改變金屬或合金的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，使材料滿足使用性能要求。

10.加熱奧氏體化時(shí)影響粒度的因素：加熱溫度和保溫時(shí)間，加熱速度，合金元素，原始組織 11.剛冷卻時(shí)等溫轉(zhuǎn)變的基本類型及對(duì)應(yīng)組織結(jié)構(gòu)的名稱

共析鋼等溫轉(zhuǎn)變：珠光體，貝氏體，馬氏體；亞共析鋼等溫轉(zhuǎn)變：奧氏體，鐵素體，珠光體；過(guò)共析鋼等溫轉(zhuǎn)變：奧氏體，滲碳體，珠光體 12.燒結(jié)鋼熱處理的工藝特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

工藝特點(diǎn)：奧氏體化溫度高：致密鋼為AC+30～50℃，燒結(jié)鋼為AC+100～200℃，密度的要求：燒結(jié)鋼密度過(guò)低（＜6.0g/cm3）淬火無(wú)任何效果，淬透性比致密鋼差

注意事項(xiàng)：(1)孔隙率＞10%易腐蝕，不能在鹽浴中加熱(2)表面熱處理前應(yīng)進(jìn)行封孔處理：滾壓、精整、或氮化、硫化處理(3)加熱時(shí)應(yīng)氣氛保護(hù)或添加保護(hù)性填料(4)淬火介質(zhì)不能用水。13.燒結(jié)鋼淬透性的影響因素：孔隙度，合金元素，氧、碳含量

14.身高結(jié)鋼合金化的特點(diǎn)：

1、孔隙的影響： 密度低于6.5g/cm3，合金的強(qiáng)化作用很弱；

2、某些強(qiáng)化效果好合金元素，如Cr、Mn易氧化，常以中間合金粉或預(yù)合金粉引入；

3、銅和磷常用，4、燒結(jié)鋼中常用的合金元素除碳外，主要有Cu、Ni、Mo、Cr、P等 15.C含量對(duì)燒結(jié)Fe-C系結(jié)構(gòu)與性能的影響

珠光體隨C含量而增大而增大，滲碳體隨C含量而增大而增大強(qiáng)度有極大值，塑性（延伸率、斷面收縮率）單調(diào)下降；由于碳分布不均勻，一般燒結(jié)鋼顯微組織為：珠光體+鐵素體+少量滲碳體+孔隙+夾雜 16.常見(jiàn)燒結(jié)碳鋼顯微組織：鐵素體，珠光體，滲碳體

17．影響燒結(jié)碳鋼化合碳含量的因素：

1、石墨加入量，2、燒結(jié)氣氛

3、燒結(jié)溫度

4、燒結(jié)時(shí)間

5、氧含量 6.提高粉末冶金材料密度的方法 ： 復(fù)壓復(fù)燒，溶浸、粉末冶金熱鍛 18.燒結(jié)鋼牌號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)及識(shí)別:

1、燒結(jié)鐵：FTG10—

10、FTG10—

15、FTG10—20；

2、燒結(jié)低碳鋼FTG30—

10、FTG30—

15、FTG30—20；

3、燒結(jié)中碳鋼：FTG60—

15、FTG60—20、FTG60—25；燒結(jié)高碳鋼：FTG90—20、FTG90—

25、FTG90--30 19．20．Fe-Cu系燒結(jié)時(shí)Cu、C含量對(duì)銅鋼尺寸的影響

1、與Fe-Cu二元系燒結(jié)尺寸變化區(qū)別較大；

2、碳降低Fe-Cu的熔點(diǎn)、降低Cu在γ–Fe中的溶解度，增加液相含量，促進(jìn)收縮；

3、C加入可顯著改變Fe-Cu-C系燒結(jié)尺寸變化

4、有一個(gè)尺寸穩(wěn)定區(qū)：C＜1%；1% ＜ Cu ＜3%；

21．22．23．24.鉬、鎳、錳、鉻在燒結(jié)鋼中的作用及工藝注意事項(xiàng)

Mo的作用：固溶強(qiáng)化、主要是細(xì)化晶粒，提高淬透性和防止回火脆性 引入Mo應(yīng)注意的事項(xiàng)：Mo在鐵中的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)低于C，選用共還原Fe-Mo合金粉或Mo-Fe中間合金粉替代Mo粉 鎳是擴(kuò)互溶產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，在一定添加量?jī)?nèi)鎳可提高強(qiáng)度而不降低韌性。注意事項(xiàng)：鎳在奧氏體鐵中的擴(kuò)散系數(shù)低于碳和銅，選用細(xì)鎳粉并在較高溫度下燒結(jié)（1200℃）；當(dāng)鎳含量超過(guò)2 ～3%時(shí)，鎳和碳對(duì)收縮同時(shí)起作用，溫度越高收縮也越大；引入少量的銅可控制這種過(guò)大的收縮。Mn的作用：固溶強(qiáng)化；提高鋼的淬透性 引入Mn應(yīng)注意：錳與氧親合力強(qiáng)，在一般燒結(jié)氣氛下易氧化且難以還原，應(yīng)以含碳的母合金形式引入Cr的作用

：提高鋼的強(qiáng)度，還可以改善鋼的抗氧化性和抗腐蝕性。當(dāng)含量較少時(shí)，Cr主要是通過(guò)穩(wěn)定過(guò)冷奧氏體改善組織而其強(qiáng)化作用 引入Cr應(yīng)注意：易氧化，采用混合粉燒結(jié)時(shí)Cr以Fe-Cr中間合金或σ相粉形式加入到配料中；燒結(jié)時(shí)嚴(yán)格控制氣氛的露點(diǎn)或真空燒結(jié) 25.磷鋼的燒結(jié)機(jī)制

燒結(jié)鋼中加入P可改善和提高強(qiáng)度和韌性1）固溶強(qiáng)化；2）與Fe在1050℃共晶反應(yīng)，形成液相，促進(jìn)致密化；3）鐵在鐵素體中的擴(kuò)散系數(shù)比在奧氏體中的擴(kuò)散系數(shù)大100倍左右。而P有縮小奧氏體相區(qū)的作用，使鐵在鐵素體相區(qū)或鐵素體+奧氏體雙相區(qū)燒結(jié)，故P能促進(jìn)鐵的擴(kuò)散，加速鐵的致密化和孔隙球化4）加P可使Fe-P合金收縮明顯，可分別或同時(shí)加入Cu和石墨來(lái)抑制收縮 26．采用銅，錫元素混合粉為原料制備錫青銅合金，燒結(jié)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)

1、低密度制品（＜7g/cm3）用混合粉；高密度制品（＞7g/cm3）用合金粉；

2、為改善錫青銅的性能，一般會(huì)引入其它合金元素如P、Zn、Ni等

27．鋅黃銅燒結(jié)為什么優(yōu)先采用合金粉，合金粉燒結(jié)時(shí)的注意事項(xiàng)

1、鋅在燒結(jié)時(shí)易揮發(fā)，故常用霧化合金粉，但仍存在燒損。注意事項(xiàng)：1）氣氛干燥；2）采用含鋅的填料密封；3）提高升溫和降溫速度

4、燒結(jié)溫度一般控制在固相線以下100℃左右，5、通過(guò)復(fù)壓復(fù)燒將孔隙率降至3～6%，冷鍛和熱鍛都可降至密度提高至97～98%； 28.什么是鎳銀合金？

將黃銅中的鋅用鎳替代10%～20%就得到鎳黃銅，Cu-NI-Zn三元合金呈銀白色，故又稱鎳銀合金。29.什么是燒結(jié)鋁，燒結(jié)鋁的基本工藝過(guò)程

鋁合金 包括兩個(gè)大類：鑄造鋁合金和變形鋁合金，工藝過(guò)程：制粉、混料、壓制、燒結(jié)和后處理等 30.粉末冶金熱鍛對(duì)粉末冶金原料的要求

1）優(yōu)先霧化預(yù)合金粉，保證成分均勻，有利于合金化和熱處理強(qiáng)化。2）合金元素的選擇要考慮其與氧的親和力。如Cr、Mn、V、Ti、Al等合金元素不宜，當(dāng)Cr、Mn含量小于1%，進(jìn)行防氧化處理措施后也可應(yīng)用；常用的合金元素為Cu、Mo和Ni等。3）原料粉的純度要高，氧含量和非金屬夾雜物含量低。31.鐵基粉末冶金結(jié)構(gòu)材料燒結(jié)工藝及各工藝環(huán)節(jié)的氣氛控制

鐵基粉末冶金零件(主要是燒結(jié)鋼)通常是采用鐵、石墨和合金元素的混合粉經(jīng)壓制和燒結(jié)制成。在燒結(jié)過(guò)程中的完成燒結(jié)體與氣氛的反應(yīng)以及合金化，并決定最終的組織結(jié)構(gòu)。只有制定合理的燒結(jié)工藝，才能獲得合格的燒結(jié)鋼產(chǎn)品。氣氛控制：1．預(yù)熱區(qū)Ⅰ段：為了有利于潤(rùn)滑劑的燒除，此區(qū)需要氧化性氣氛。通常采用的是放熱型氣氛或混有空氣的氮、空氣混合氣體。2．預(yù)熱區(qū)Ⅱ段：預(yù)熱區(qū)Ⅱ段是氧化物還原區(qū)，此段需要還原性氣氛。通常采用吸熱性氣氛或還原性氮基氣氛。3．燒結(jié)區(qū)：燒結(jié)區(qū)是高溫區(qū)。兩個(gè)以上組元的壓坯在此區(qū)域?qū)l(fā)生合金化反應(yīng)。因此這一區(qū)的氣氛必須要有維持燒結(jié)零件成分的作用。對(duì)燒結(jié)鋼而言，需要維持一定的碳勢(shì)，通常采用可控碳勢(shì)氣氛，如吸熱性氣氛或添加有甲烷的氮基氣氛，并通過(guò)調(diào)節(jié)氣氛中CO2、H2O或CH4的含量來(lái)維持一定的碳勢(shì)。4．預(yù)冷區(qū)：對(duì)燒結(jié)鋼而言，這一區(qū)為重新滲碳區(qū)。在燒結(jié)區(qū)產(chǎn)生脫碳的燒結(jié)零件，可在這—區(qū)域采用滲碳性氣氛．如CO、CH4含量較高的吸熱性氣氛或含甲烷的氮基氣氛，恢復(fù)或增加燒結(jié)鋼零件的碳含量。5．冷卻區(qū)：這一區(qū)的氣氛主要起保護(hù)作用，防止燒結(jié)零件氧化(變黑或變藍(lán))，以便獲得正常的顯微結(jié)構(gòu)、性能穩(wěn)定、再現(xiàn)性好的燒結(jié)零件。通常采用氮?dú)夂陀休p度還原的燒結(jié)氣氛。

32.鐵基粉末冶金零件的水蒸氣表面處理的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理：

3FeO+H2O=Fe3O4+H2；Fe+H2O=FeO+H2；3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2（低于570℃）根據(jù)熱力學(xué)原理△Z＝RTlnKp，Kp=pH2O/pH2反應(yīng)取決于蒸汽壓與氫的氣壓比和溫度。在570℃下，只要不斷地通入水蒸氣，反應(yīng)便會(huì)連續(xù)地朝生成Fe3O4的方向進(jìn)行，因?yàn)樗魵庵胁淮嬖跉?。?dòng)力學(xué)：水蒸汽首先吸附于鐵的表面，發(fā)生氧和氫的分解反應(yīng)，氧原子具有很強(qiáng)的活性，與鐵反應(yīng)生成Fe3O4的速度很快。由于Fe3O4膜比較致密．在鐵的表面形成連續(xù)的氧化膜。33．燒結(jié)減磨材料常用的潤(rùn)滑劑

石墨，硫和硫化物，硒化物和碲化物，氟化物，六方氮化硼，一些有機(jī)物 34.燒結(jié)含油軸承自潤(rùn)滑的原理

1）熱的作用：軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，因摩擦使軸承升溫，導(dǎo)致潤(rùn)滑油粘度降低并同時(shí)受熱膨脹，油便從孔隙中滲出滲出形成油膜、維持潤(rùn)滑。軸停止工作，軸承溫度降低，油因冷卻而收縮，在毛細(xì)管吸力下進(jìn)入軸承內(nèi)的孔隙內(nèi)儲(chǔ)存起來(lái)2）泵的作用：軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，把潤(rùn)滑油從一個(gè)方向壓入孔隙，油通過(guò)軸承內(nèi)的孔隙通道滲至較遠(yuǎn)處后又益處到工作面，使?jié)櫥筒粩嘌h(huán)使用、35.鋼背軸瓦復(fù)合減摩材料的種類：

1）銅鉛合金（鉛青銅）；2）多孔銅鎳合金，孔隙中浸漬巴氏合金；3）多孔錫青銅浸漬易熔減摩合金（或浸漬氟塑料、浸油）；

36.鋼背-燒結(jié)銅鉛合金雙金屬帶材生產(chǎn)工藝：粉末冶金+壓力加工+機(jī)械加工

1）制粉：霧化法制取鉛青銅粉。鉛含量可達(dá)50%以上，粉末粒度控制在0.40mm左右；2）鋼帶去銹，調(diào)平，根據(jù)需要可以電鍍銅或錫；3）布粉，布粉厚度在0.4至1.5mm之間，可預(yù)先在鋼帶上涂膠以穩(wěn)定粉末；4）還原氣氛下預(yù)燒，溫度780～850℃，保溫時(shí)間15～20分鐘；5）軋制，精確控制壓下量，以保證全致密，但壓下量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致二次燒結(jié)出汗；6）二次燒結(jié)，工藝同預(yù)燒；7）二次精軋制至預(yù)定尺寸；8）后加工成軸瓦、軸套：下料、打彎、成形、整形和機(jī)械加工；9）電鍍Cu-Sn、Pb-Sn-Cu或Pb-In合金保護(hù)膜，膜厚0.05mm。

37.DU和DX復(fù)合減摩材料的性能

DU：1）可在干燥條件下工作，2）在-200～280℃范圍內(nèi)減摩性能和耐蝕性基本不變，3）強(qiáng)度高，可承受高的動(dòng)負(fù)荷和靜負(fù)荷；4）滑動(dòng)平穩(wěn)，5）對(duì)絕大多數(shù)溶劑和和許多工業(yè)液體（包括水和油）與氣體都是穩(wěn)定的，6）可用于粉塵濃度高的場(chǎng)所，7）適用于轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)和滑動(dòng)等，8）也可在液體潤(rùn)滑條件下使用

DX：1）不適用于干摩擦，2）涂潤(rùn)滑脂后壽命比DU長(zhǎng)，3）適用范圍不及DU廣，3）在聚甲醛減摩層加入固體潤(rùn)滑劑，如Pb、PbI2，以改進(jìn)減摩性能； 38.摩擦材料的分類：

1）石棉摩擦材料2）半金屬摩擦材料3）粉末冶金摩擦材料4）碳-碳摩擦材料 39.粉末冶金摩擦材料的組成及各組元的作用

1.基體組元：其成分、結(jié)構(gòu)決定了摩擦材料的強(qiáng)度、耐熱性和耐磨性

2、潤(rùn)滑組元：其成分、結(jié)構(gòu)決定了摩擦材料的強(qiáng)度、耐熱性和耐磨性

3、摩擦組元：提高摩擦系數(shù)，消除摩擦對(duì)偶件表面從燒結(jié)摩擦片轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的金屬，減少對(duì)偶表面的擦傷和磨損。摩擦組元不是對(duì)配偶件的磨料磨損，而是保證與對(duì)偶件達(dá)到最佳嚙合，并使對(duì)偶表面保持良好的性能。40.低熔點(diǎn)金屬用作潤(rùn)滑組元的自調(diào)節(jié)原理 在無(wú)潤(rùn)滑摩擦狀態(tài)下，鉛由于摩擦溫升而融化，形成潤(rùn)滑膜，降低摩擦系數(shù)，同時(shí)降低摩擦面的溫度，降溫后鉛又凝固，使摩擦系數(shù)回升至原有水平。稱之為低熔點(diǎn)金屬用作潤(rùn)滑組元的自調(diào)節(jié)原理。41.粉末冶金摩擦材料的制造工藝

1）鋼背的加工：銅基20鋼，鐵基合金鋼。2）鋼背涂覆：銅基鍍銅（10～15微米）+鍍錫（3～5微米）；鐵基鍍銅+鍍鎳或直接鍍銅，鈍化處理，使用時(shí)再酸洗。3）混料：一次混入或逐級(jí)混（銅基：Sn→SiO2→Pb→Fe→Cu→石墨；鐵基： 石棉粉→SiO2→BaSO4→Cu→Fe→石墨）、4）壓制：（1）將粉末直接壓在鋼背上（薄離合器片）：鐵基300～600MPa，銅基150～300MPa；（2）先將粉料壓型后再與鋼背疊合（制動(dòng)片）5）燒結(jié)：壓力：銅基逐步加壓至1MPa。燒結(jié)溫度750～850℃ ；鐵基逐步加壓至1.5～1.8MPa，燒結(jié)溫度1030～1100℃；6）燒結(jié)后處理與檢測(cè) 42.粉末冶金多孔材料的主要用途

冶金和化學(xué)工業(yè)的高溫、高壓過(guò)濾和分離材料，催化反應(yīng)的催化劑的載體，航空與液壓系統(tǒng)的油類的過(guò)濾與凈化，液態(tài)金屬如鈉、鋰和鉍的過(guò)濾；航空發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭高溫部件的冷卻部件等。43.金屬粉末多孔材料粉末常見(jiàn)的固結(jié)工藝

1、模壓成型與燒結(jié)

2、等靜壓制

3、松裝燒結(jié)

4、粉末增塑擠壓

5、粉漿澆注 44.泡沫金屬材料制備方法及用途

1、化學(xué)鍍和電鍍

2、液態(tài)金屬發(fā)泡法

3、熔鹽澆鑄法

4、粉末冶金法

用途：泡沫金屬主要用于：催化劑載體、多孔電極、阻火器、過(guò)濾器、消音減震器和熱交換器等。45.多孔材料汞壓入法孔徑測(cè)定的基本原理 潤(rùn)濕現(xiàn)象

46.過(guò)濾精度及影響過(guò)濾精度的因素

1、過(guò)濾精度又稱凈化精度，可用過(guò)濾時(shí)透過(guò)多孔體的最大固體微粒的尺寸表示，也可用過(guò)濾時(shí)過(guò)濾元件所能截留的最小固體微粒的尺寸表示。過(guò)濾精度取決于過(guò)濾元件的孔徑大小。

2、過(guò)濾精度受原料粉末粒度、生產(chǎn)工藝（成形壓力、添加劑含量、燒結(jié)溫度等）和過(guò)濾過(guò)程等影響 47．影響多孔材料透過(guò)性能的因素

1、粉末性能

2、孔隙度

3、材料厚度

4、工作條件

5、制造工藝參數(shù) 48.常見(jiàn)粉末冶金多孔材料的種類

金屬粉末多孔材料，金屬纖維多孔材料，泡沫金屬材料

49.粉末冶金多孔材料用作熱交換材料進(jìn)行冷卻的方式有哪些

1、發(fā)散冷卻

2、發(fā)汗冷卻

3、自發(fā)汗冷卻

50.接觸電阻：接觸電阻是指兩接觸元件在接觸部位產(chǎn)生的電阻。R=E/I接觸電阻包括兩部分：收縮電阻Rc和膜電阻Rf R=Rc+Rf 51.解釋觸頭材料熔焊現(xiàn)象

熔焊是指觸頭閉合后出現(xiàn)熔化而使開(kāi)關(guān)不再斷開(kāi)的現(xiàn)象，必須用外力才能拉開(kāi)觸頭。觸頭熔焊分靜熔焊和動(dòng)熔焊兩種。靜熔焊：觸頭閉合時(shí)，由于觸頭本身的電阻和接觸電阻的存在，使觸頭表面局部熔融而發(fā)生的熔焊。動(dòng)熔焊：觸頭接通時(shí)，由于動(dòng)觸頭打擊靜觸頭產(chǎn)生彈跳而引起電弧所產(chǎn)生的熔焊。52.電觸頭的破壞形式

1、起弧

2、氧化

3、熔焊

4、橋接 53.電觸頭材料的分類及實(shí)例

1、按電流、電壓等級(jí)分類：1）高、中壓觸頭材料：主要用于各類高壓重負(fù)載斷路器（如空氣斷路器、油斷路器、SF6斷路器及真空斷路器）的觸頭材料 2）低壓觸頭材料：分兩類：保護(hù)電器觸頭，控制電器觸頭3）弱電觸頭材料

2、按制造方法分類：1）熔煉加工觸頭材料：包括銅及其合金，銀及其合金，金基合金，鉑族合金；2）燒結(jié)觸頭材料：包括各類假合金、金屬-氧化物觸頭材料以及難熔金屬鎢、鉬觸頭。

3、按材料組合類型分類

1）金屬-金屬 2）金屬-金屬氧化物 3）金屬-無(wú)氧難熔化合物 4）金屬-減磨材料 54.壓制燒結(jié)法制備電觸頭材料常用工藝技術(shù)

固相燒結(jié)材料：Ag-Ni，Ag-Fe，Ag（Cu）-石墨，低W的Ag-W和Cu-W，活化燒結(jié)材料：W、Mo觸頭；液相燒結(jié)材料：高W的Cu-W、Ag-W或高WC的Ag-WC觸頭

55.采用壓制-燒結(jié)-復(fù)壓-復(fù)燒或退火工藝制備銀基觸點(diǎn)的注意事項(xiàng)

銀基觸點(diǎn)不能僅依靠提高壓力來(lái)提高密度，因?yàn)闊Y(jié)時(shí)銀粉會(huì)釋放氣體，當(dāng)素坯致密度過(guò)高時(shí)，孔隙通透性差會(huì)影響氣體排放而產(chǎn)生張力使坯體膨脹。必須選擇適當(dāng)?shù)某尚螇毫蜔Y(jié)溫度，以保證足夠的燒結(jié)收縮以便于用同一模具復(fù)壓，該工藝獲得的觸點(diǎn)仍有一定的孔隙度，性能不高。56.壓制-燒結(jié)-擠壓工藝的優(yōu)點(diǎn)

1）擠壓后致密度高達(dá)99%，材料的物理機(jī)械性能和耐電弧燒損等電性能大為提高；2）材料成分及質(zhì)量較其它方法（如合金內(nèi)氧化法和共沉淀法）易于控制，產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性和一致性好；3）復(fù)合體系中的第二組元，如石墨、鎳、氧化物等成纖維狀排布，且纖維排列方向垂直于觸點(diǎn)使用面，耐電弧燒蝕性大大提高。57.Ag-C觸點(diǎn)為什么要進(jìn)行表面脫碳處理

由于Ag-C觸頭抗熔焊性好，難焊接，在用壓制-燒結(jié)法制取時(shí)，均覆以純銀焊接層。燒結(jié)擠壓法沒(méi)有純銀覆層，所以要采用脫碳處理，使焊接表面燒出而獲得純銀覆層。58.溶浸法適合制造哪些觸點(diǎn)

該工藝可制備幾乎無(wú)孔的觸點(diǎn)，適用于高鎢或鉬的W-Ag、W-Cu、Mo-Cu及高碳化鎢的WC-Ag、WC-Cu等高壓觸點(diǎn)。

59.CdO在銀基觸點(diǎn)中的作用和機(jī)理

CdO使觸頭抗熔焊、耐電弧燒損；原因：（1）受熱分解而吸收大量的熱，靠Cd的揮發(fā)去冷卻基體并熄滅電??；（2）CdO的存在提高了表面熔融物的粘度，防止融化的銀被電弧吹離（3）CdO相當(dāng)于夾雜聚集在固-液界面，使形成的熔焊物變脆，減少熔焊的危險(xiǎn)； 60.與W-Cu觸頭材料相比，Cu-Cr合金有哪些優(yōu)點(diǎn)

既保留了難熔組元-良導(dǎo)電金屬類材料的某些優(yōu)點(diǎn)，又使電流分段能力大為提高；由于Cu和Cr蒸氣壓相當(dāng)，起弧時(shí)二者熔化與蒸發(fā)的量也大致相等，凝固后觸頭材料表面較為光滑平整，成分與熔化前相同，能保持開(kāi)斷能力不下降；由于Cr與氧的親和力大，吸氧作用好，能使真空度維持在較低的恒定值，有利于觸點(diǎn)介質(zhì)具有較高的介電強(qiáng)度。

61.高性能粉末冶金材料及技術(shù)的特點(diǎn)

1、粉末冶金技術(shù)獲得高性能的基本方法是全致密化：熱壓、熱等靜壓、熱擠壓、粉末熱鍛以及各種粉末坯錠的熱加工；

2、在全致密化的過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)近終成形（近凈成形），節(jié)省貴重金屬用量，減少能耗

3、化學(xué)成分設(shè)計(jì)上的靈活性和微觀組織結(jié)構(gòu)的完整性方面優(yōu)于熔鑄合金。62.霧化粉末成分偏析現(xiàn)象及原因

a)溫度過(guò)冷：形成枝晶，枝晶間距與冷卻速度有關(guān)；b)成分過(guò)冷：凝固部分的成分不同于殘留的液相，液相內(nèi)含有過(guò)剩的溶質(zhì)，形成微偏析，典型的微偏析是晶內(nèi)偏析。

過(guò)冷層深形成枝晶凝固，過(guò)冷層薄形成胞狀組織 63.粉末冶金熱致密化的流動(dòng)工藝模型

流動(dòng)模工藝：比HIP經(jīng)濟(jì)的固結(jié)工藝，利用金屬內(nèi)膜在熱壓溫度下軟化，將壓力均勻傳遞到粉末上，達(dá)到近似HIP的效果。(1)可采用普通壓機(jī)，壓力比HIP高6～10倍；(2)熱壓溫度比HIP低（約1000℃左右），致密化時(shí)間可縮至1秒以內(nèi)；(3)合金晶粒極為細(xì)小，特別適合RSP粉；(4)流動(dòng)模采用NI-Cr連續(xù)固溶體，其熔點(diǎn)和軟化溫度可調(diào)，模具可多次使用且能回收利用； 64.什么是氧化物彌散強(qiáng)化型高溫合金

氧化物彌散強(qiáng)化（ODS）高溫合金是一類由熱穩(wěn)定性好的超細(xì)氧化物質(zhì)點(diǎn)（大小為幾十個(gè)納米以內(nèi)、間距約100納米）均勻彌散在普通高溫合金基體中起補(bǔ)充強(qiáng)化作用的合金，該合金兼有沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化兩種機(jī)制，合金經(jīng)熱加工后晶粒具有與定向凝固合金相似的織構(gòu)特征。65.ODS高溫合金的制造工藝過(guò)程

（1）粉末原料制備：a、選擇還原法 b、預(yù)合金粉末部分氧化法 c、機(jī)械合金化法（2）固結(jié)-熱機(jī)械加工

66.高速鋼中合金元素及作用

鎢 鎢是造成高速鋼紅硬性的主要元素，而且是強(qiáng)碳化物形成元素。鎢部分固溶于基體，而且與碳原子的親和力強(qiáng)，能提高回火馬氏體的分解溫度；同時(shí)鎢的原子半徑大，能提高鐵的自擴(kuò)散激活能，改善鋼的回火穩(wěn)定性。鎢的碳化物在淬火加熱時(shí)很難溶解，對(duì)晶粒長(zhǎng)大起阻礙作用，能提高淬火加熱溫度以提高奧氏體的合金度；回火時(shí)從奧氏體中析出碳化物，彌散分部在馬氏體基體內(nèi)，與碳化釩一起造成鋼的二次硬化效應(yīng)。部分碳化物留在回火α相中，提高鋼的紅硬性和抗回火性。鎢的不利影響是大幅降低鋼的導(dǎo)熱性和增加碳化物的不均勻分布。

鉬 鉬與鎢同族，晶體結(jié)構(gòu)與原子半徑相近，化學(xué)性質(zhì)相同，在鋼中的作用也一樣。鉬也是強(qiáng)碳化物形成元素，能提高鋼的硬度和紅硬性，造成二次硬化?？扇√娲u。含鉬鋼的特點(diǎn)是碳化物偏析程度輕，熱塑性好。由于碳化物(Fe，Mo)6C溶于奧氏體溫度比(Fe，W)6C低，淬火加熱時(shí)易出現(xiàn)晶粒長(zhǎng)大，過(guò)熱敏感型高；同時(shí)鉬高速鋼的氧化脫碳傾向也大。

鉻 鉻的主要作用是提高淬透性，含量都在4%左右，鉻主要生成Cr23C6型碳化物，而且與鎢鉬形成復(fù)式碳化物，防止鎢鉬的碳化物轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的WC和MoC使其以M6C型碳化物存在于鋼中。M6C在淬火加熱時(shí)易溶于奧氏體，提高鋼的合金度，增強(qiáng)二次硬化效應(yīng)和鋼的紅硬性。鉻幾乎全部溶于奧氏體，提高其穩(wěn)定性和淬透性。鉻還能提高鋼的抗氧化、脫碳和抗腐蝕性。當(dāng)鉻的含量超過(guò)4%，將增加殘余奧氏體的量，使淬火后硬度降低。高鉻鋼的殘余奧氏體回火穩(wěn)定性好，增加回火工序的困難。

釩 釩是造成鋼的紅硬性好的主要元素之一，因?yàn)樗纬煞€(wěn)定的VC，回火后以細(xì)彌散質(zhì)點(diǎn)析出，硬化作用比鎢更強(qiáng)。鎢靠溶于固溶體中來(lái)提高馬氏體回火穩(wěn)定性的。VC的顯微硬度高，對(duì)提高耐磨性作用顯著，但釩能降低鋼的被磨削性能。超硬型高速鋼含有較多的釩，如W12Cr4V4Mo 鈷 鈷不形成碳化物，絕大部分溶于固溶體中。鈷能提高萊氏體熔化溫度，是形成碳化物元素更多地溶入奧氏體，增大合金度，從而顯著提高鋼的硬度和紅硬性。鈷還能促進(jìn)鋼在回火過(guò)程中析出彌散度高的碳化物，提高回火硬度。但是，鈷降低鋼的淬透性，而且增加鋼的脆性，脫碳傾向也大。

碳 碳不僅與合金元素形成碳化物，同時(shí)還對(duì)鋼起固溶強(qiáng)化和提高淬透性的作用。高速鋼的碳含量必須嚴(yán)格控制：碳低，不能形成足夠數(shù)量的碳化物，降低淬火加熱時(shí)溶于奧氏體的碳與合金元素的含量，導(dǎo)致硬度和紅硬性不足；碳高，增加碳化物的不均勻性，降低鋼的塑性。67.不銹鋼中合金元素的種類及作用

(1)鉻 鉻對(duì)耐腐性起主要作用。一是使鋼在氧化性介質(zhì)中鈍化，形成致密的氧化薄膜，防止氧向深層擴(kuò)散；二是提高Fe的電極電位使其由負(fù)變正，提高抗電化學(xué)腐蝕能力。11.7%r是不銹鋼的最低Cr含量，電極電位隨Cr含量增加按n/8規(guī)律跳躍式增大；Cr含量超過(guò)12.7%，鋼為單一的鐵素體組織。

(2)鎳 鎳是形成穩(wěn)定奧氏體的主要元素。不含Cr時(shí)，Ni含量需超過(guò)24%才能獲得低碳的奧氏體組織。Ni與Cr配合使用來(lái)提高耐蝕性，加入鎳是為了得到單一的奧氏體組織，從而提高其耐腐蝕性和工藝性；控制Ni的含量也可得到奧氏體-鐵素體雙相組織，可通過(guò)熱處理強(qiáng)化；

第三篇：粉末冶金材料學(xué)

粉末冶金材料學(xué)

一、填空題

1、液相沉淀法在粉末冶金中的應(yīng)用主要有以下四種：金屬置換法、溶液氣體還原法、從熔鹽中沉淀法、輔助金屬浴法。

2、多相反應(yīng)一個(gè)突出特點(diǎn)就是反應(yīng)中反應(yīng)物間具有界面。按界面的特點(diǎn)，多相反應(yīng)一般包括五種類型：固氣反應(yīng)、固液反應(yīng)、固固反應(yīng)、液氣反應(yīng)、液液反應(yīng)。

3、霧化法制粉過(guò)程中，根據(jù)霧化介質(zhì)對(duì)金屬液流作用的方式不同，霧化具有多種形式：平行噴射、垂直噴射、互成角度的噴射。從液態(tài)金屬制取快速冷凝粉末有傳導(dǎo)傳熱和對(duì)流傳熱兩種機(jī)制，其中基于傳導(dǎo)傳熱的方法有：熔體噴紡法、熔體沾出法；基于對(duì)流傳熱機(jī)制有：超聲氣體霧化法、離心霧化法、氣體霧化與旋轉(zhuǎn)盤霧化相結(jié)合的霧化法。

粉體顆粒粒度測(cè)定方法中的比表面粒徑包括以下三種：吸附法、透過(guò)法、潤(rùn)濕熱法。

鋼的合金化基本原則是

多元適量、復(fù)合加入

。細(xì)化晶粒對(duì)鋼性能的貢獻(xiàn)是

既提高強(qiáng)度又提高塑韌性。

7、在鋼中，常見(jiàn)碳化物形成元素有

Ti、Nb、V、W、Mo、Cr 按強(qiáng)弱順序排列，列舉5個(gè)以上）。鋼中二元碳化物分為兩類：rc/rM ≤ 0.59為簡(jiǎn)單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有 MC 和 M2C 型，其性能特點(diǎn)是 硬度高、熔點(diǎn)高、穩(wěn)定性好 ；

rc/rM > 0.59為 復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有 M3C、M7C3

和

M23C7

型。

8、選擇零件材料的一般原則是

力學(xué)性能、工藝性能

、經(jīng)濟(jì)性

和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。

9、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大，產(chǎn)生晶界腐蝕的主要原因是

在晶界上析出了Cr23C6，為防止或減輕晶界腐蝕，在合金化方面主要措施有

加入Ti、Nb 等強(qiáng)碳化物形成元素

、降低鋼中的含C量。

10、影響鑄鐵石墨化的主要因素有

化學(xué)成分、冷卻速度

。球墨鑄鐵在澆注時(shí)要經(jīng)過(guò)

孕育

處理和

球化

處理。QT600-3是 球墨鑄鐵。

11、對(duì)耐熱鋼最基本的性能要求是

熱強(qiáng)性

、抗氧化性。

12、鐵基固溶體的形成有一定規(guī)律，影響組元在置換固溶體中溶解情況的因素有：

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)

、電子因素、原子半徑。

13、提高鋼淬透性的主要作用是

獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求、能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開(kāi)裂傾向。

14、鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有 固溶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化。其中

細(xì)晶強(qiáng)化

對(duì)鋼性能的貢獻(xiàn)是既提高強(qiáng)度又改善塑、韌性。

15、提高鋼淬透性的作用是 獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求、能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開(kāi)裂傾向。

16、滾動(dòng)軸承鋼GCr15的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為

1.5%左右。滾動(dòng)軸承鋼中

碳化物不均勻性主要是指

碳化物液析、碳化物帶狀、碳化物網(wǎng)狀。

17、選擇零件材料的一般原則是 滿足力學(xué)性能要求

、良好的工藝性能、經(jīng)濟(jì)性

和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。

18、凡是擴(kuò)大γ區(qū)的元素均使Fe-C相圖中S、E點(diǎn)向

左下

方移動(dòng)，例

Mn、Ni 等元素（寫出2個(gè)）；凡封閉γ區(qū)的元素使S、E點(diǎn)向

左上

方移動(dòng)，例 Cr、Mo 等元素（寫出2個(gè)）。S點(diǎn)左移意味著

共析碳含量降低。

19、QT600-3是

球墨鑄鐵

，“600”表示

抗拉強(qiáng)度不小于600MPa，“3”表示

延伸率不小于3%

20、H68是

黃銅，LY12是

硬鋁，QSn4-3是

錫青銅。

21、在非調(diào)質(zhì)鋼中常用微合金化元素有 Ti、V

等（寫出2個(gè)），這些元素的主要作用是

細(xì)晶強(qiáng)化

和

沉淀強(qiáng)化。

22、鋁合金熱處理包括固溶處理和

時(shí)效硬化

兩過(guò)程，和鋼的熱處理最大的區(qū)別是

沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。

23、影響球磨的因素為：球磨筒的轉(zhuǎn)速、裝球量、球料比、球的大小、研磨介質(zhì)、被研磨物料的性質(zhì)。

24、鋼的電化學(xué)腐蝕的主要形式有：均勻腐蝕、晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕磨損。

25、影響熔鹽電解過(guò)程和電流效率的主要因素有： 電解質(zhì)成分、電介質(zhì)溫度、電流密度和 極間距離。

1、當(dāng)量球直徑：是指用與顆粒具有相同特征參量的球體直徑來(lái)表征單顆粒的尺寸大小。

2、圓形度：與顆粒具有相等投影面積的圓的周長(zhǎng)對(duì)顆粒投影像的實(shí)際周長(zhǎng)之比。

3、電能效率：在電解過(guò)程中，一定質(zhì)量的物質(zhì)，在理論上所需的電能量與實(shí)際消耗的電能量之比。

4、球形度：與顆粒相同體積的相當(dāng)球體的表面積對(duì)顆粒的實(shí)際表面積之比。

5、淬硬性：指在理想的淬火條件下，以超過(guò)臨界冷卻速度所形成的馬氏體組織能夠達(dá)到的最高硬度，也稱可硬性。

6、纖維強(qiáng)化材料：將具有高強(qiáng)度的纖維或晶須加到金屬基體中，使金屬得到強(qiáng)化，這樣的材料稱為纖維強(qiáng)化材料。

7、二次顆粒：由多個(gè)一次顆粒在沒(méi)有冶金鍵合而結(jié)合成粉末顆粒稱為二次顆粒。

8、二流霧化法：由霧化介質(zhì)流體與金屬液流構(gòu)成的霧化體系稱為二流霧化。

9、蠕變極限： 是試樣在一定溫度下和在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的蠕變變形量或第二階段的蠕變速率等于某規(guī)定值時(shí)的最大應(yīng)力。

10、n/8規(guī)律：是固溶體電極電位隨鉻量的變化規(guī)律。固溶體中的鉻量達(dá)到12.5％原子比（即1/8）時(shí)，鐵固溶體電極電位有一個(gè)突然升高，當(dāng)鉻量提高到25％原子比（2/8）時(shí),電位有一次突然升高，這現(xiàn)象稱為二元合金固溶體電位的n/8規(guī)律。

11、淬透性：指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬

度分布的特性，也就是鋼在淬火時(shí)能獲得馬氏體的能力。

12、極化：在實(shí)際電解過(guò)程中，分解電壓比理論分解電壓大，而且，電流密度愈高，超越的數(shù)值就愈大，就每一個(gè)電極來(lái)說(shuō)，其偏離平衡電位值也愈多，這種偏離平衡電位的現(xiàn)象稱為極化。

13、臨界轉(zhuǎn)速：機(jī)械研磨時(shí)，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運(yùn)動(dòng)能夠正好經(jīng)過(guò)頂點(diǎn)位置而不發(fā)生拋落

14、顆粒分布：

15、硬質(zhì)合金：是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC）微米級(jí)粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品，具有高強(qiáng)度和高耐磨性的特點(diǎn)。

16、松裝密度：粉末自由充滿規(guī)定的容積內(nèi)所具有的粉末重量成為松裝密度。

17、均相反應(yīng)：在同一個(gè)相中進(jìn)行的反應(yīng)，即反應(yīng)物和生成物或者是氣相的，或者是均勻液相的。、還原法制取鎢粉的過(guò)程機(jī)理是什么？影響鎢粉粒度的因素有哪些。氫還原?？偟姆磻?yīng)式：WO3+3H2====W+3H2O。鎢具有4種比較穩(wěn)定的氧化物

WO3+0.1H2====WO2.9+0.1H2O

WO2.9+0.18H2?====?WO2.72+0.18H2O WO2.72+0.72H2?====WO2+0.72H2O??? WO2+2H2?====W+2H2O? 影響因素：⑴原料：三氧化鎢粒度、含水量、雜質(zhì)⑵氫氣：氫氣的濕度、流量、通氣方向；⑶還原工藝條件：還原溫度、推舟速度、舟中料層厚度；⑷添加劑

彌散強(qiáng)化的機(jī)理及其影響因素是什么？它在金屬基復(fù)合材料中有何意義。

機(jī)理：彌散強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的代表理論是位錯(cuò)理論。在彌散強(qiáng)化材料中，彌散相是位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)的障礙，位錯(cuò)線需要較大的應(yīng)力才能克服障礙向前移動(dòng)，所以彌散強(qiáng)化材料的強(qiáng)度高。位錯(cuò)理論有多種模型用以討論屈服強(qiáng)度、硬化和蠕變。影響因素：

1、彌散相和基體的性質(zhì)；

2、彌散相的幾何因素和形態(tài)；

3、彌散相與基體之間的作用；

4、壓力加工；

5、生產(chǎn)方法。意義：

1、再結(jié)晶溫度高，組織穩(wěn)定；

2、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高；

3、隨溫度提高硬度下降得少；

4、高溫蠕變性能好；

5、疲勞強(qiáng)度高；

6、高的傳導(dǎo)性。

3、簡(jiǎn)述提高耐熱鋼熱強(qiáng)性的途徑。

提高鋼熱強(qiáng)性的途徑：強(qiáng)化基體（固溶體強(qiáng)化）、強(qiáng)化晶界（晶界強(qiáng)度增加）、彌散強(qiáng)化（碳化物彌散硬化）。?固溶體強(qiáng)化是耐熱鋼高溫強(qiáng)化的重要方法之一，加入合金元素，以增加原子之間的結(jié)合力，可使固溶體強(qiáng)化，外來(lái)原子溶入固溶體使晶格畸變，能提高強(qiáng)度；耐熱鋼中加入微量的硼或鋯或稀土元素后，可以凈化晶界，提高晶界的強(qiáng)度；碳化物相沉淀在位錯(cuò)上，能阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)，穩(wěn)定的碳化物彌散分布在固溶體內(nèi)，就能顯著地提高鋼的強(qiáng)度和硬度。

4、球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口

鑄鐵好。

答案要點(diǎn)：灰鐵：G形態(tài)為片狀，易應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋，且G割裂基體嚴(yán)重，使材料有效承載面積大為減小。而球鐵：G形態(tài)為球狀，基體是連續(xù)的，相對(duì)而言，割裂基體的作用小，基體可利用率可達(dá)70~90%；且球狀G應(yīng)力集中傾向也大為減小。因此鋼的熱處理強(qiáng)化手段在球鐵中基本都能采用，所以其強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口鑄鐵好。鋁合金的晶粒粗大，不能靠重新加熱熱處理來(lái)細(xì)化。答案要點(diǎn)：

由于鋁合金不象鋼基體在加熱或冷卻時(shí)可以發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此不能像鋼一樣可以通過(guò)加熱和冷卻發(fā)生重結(jié)晶而細(xì)化晶粒。

6、在一般鋼中，應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素S、P的含量。答案要點(diǎn)：

S能形成FeS，其熔點(diǎn)為989℃，鋼件在大于1000℃的熱加工溫度時(shí)FeS會(huì)熔化，所以易產(chǎn)生熱脆；P能形成Fe3P，性質(zhì)硬而脆，在冷加工時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋而形成冷脆。

7、試總結(jié)Ni元素在合金鋼中的作用，并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。答案要點(diǎn)：

1）↑基體韌度 → Ni↓位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，使應(yīng)力松弛； 2）穩(wěn)定A，→ Ni↓A1，擴(kuò)大γ區(qū)，量大時(shí)，室溫為A組織； 3）↑淬透性→↓ΔG，使“C”線右移，Cr-Ni復(fù)合效果更好； 4）↑回火脆性 → Ni促進(jìn)有害元素偏聚； 5）↓Ms，↑Ar → ↓馬氏體相變驅(qū)動(dòng)力。

8、試總結(jié)Si元素在合金中的作用，并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。1）↑σ，↓可切削性 → 固溶強(qiáng)化效果顯著； 2）↑低溫回火穩(wěn)定性 → 抑制ε-K形核長(zhǎng)大及轉(zhuǎn)變； 3）↑抗氧化性 → 形成致密的氧化物；

（2分）

4）↑淬透性 → 阻止K形核長(zhǎng)大，使“C”線右移，高C時(shí)作用較大； 5）↑淬火溫度 → F形成元素，↑A1 ；

6）↑脫C、石墨化傾向 → Si↑碳活度，含Si鋼脫C傾向大。（2分）試從合金化原理角度分析9Mn2V鋼的主要特點(diǎn)。1）Mn↑淬透性，D油 = ~30mm；

2）Mn↓↓ MS，淬火后AR較多，約20~22%，使工件變形較小； 3）V能克服Mn的缺點(diǎn)，↓過(guò)熱敏感性，且能細(xì)化晶粒；

4）含0.9%C左右，K細(xì)小均勻，但鋼的硬度稍低，回火穩(wěn)定性較差，宜在200℃以下回火；

5）鋼中的VC使鋼的磨削性能變差。9Mn2V廣泛用于各類輕載、中小型冷作模具。

從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要有哪些途徑。1）加入Ti、V、W、Mo等強(qiáng)碳化物形成元素，細(xì)化晶粒； 2）提高回火穩(wěn)定性，加入Ti、V等強(qiáng)碳化物形成元素和Si元素； 3）改善基體韌性，主要是加入Ni元素；

4）細(xì)化碳化物，如加入Cr、V等元素使K小、勻、圓；

5）降低或消除鋼的回火脆性，主要是Mo、W元素比較有效；（2分）

11、高錳鋼（Z

GMn13）在Acm以上溫度加熱后空冷得到大量的馬氏體，而水冷卻可得到全部奧氏體組織。答案要點(diǎn)：高錳鋼在Acm以上溫度加熱后得到了單一奧氏體組織，奧氏體中合金度高（高C、高M(jìn)n），使鋼的Ms低于室溫以下。如快冷，就獲得了單一奧氏體組織，而慢冷由于中途析出了大量的K，使奧氏體的合金度降低，Ms上升，所以空冷時(shí)發(fā)生相變，得到了大量的馬氏體。

12、簡(jiǎn)述高速鋼中W、V、Cr合金元素的主要作用。高速鋼在淬火加熱時(shí)，如產(chǎn)生欠熱、過(guò)熱和過(guò)燒現(xiàn)象，在金相組織上各有什么特征。高速鋼的鑄態(tài)組織為：黑色組織（混合型）+白亮組織（M和AR）+萊氏體，高速鋼鑄態(tài)組織圖（略）。

W：提高紅硬性、耐磨性的主要元素；V：提高紅硬性、耐磨性的重要元素，一般高速鋼都含V，V能有效細(xì)化晶粒，且VC也細(xì)?。籆r：提高淬透性和抗氧化性，改善切削性，一般都含4%左右。欠熱：晶粒很細(xì)小，K很多；過(guò)熱：晶粒較大，K較少；過(guò)燒：晶界有熔化組織，即魚骨狀或黑色組織。

高速鋼有很好的紅硬性，但不宜制造熱錘鍛模。

答案要點(diǎn)：高速鋼雖有高的耐磨性、紅硬性，但韌性比較差、在較大沖擊力下抗熱疲勞性能比較差，高速鋼沒(méi)有能滿足熱錘鍛模服役條件所需要高韌性和良好熱疲勞性能的要求。

15、試定性比較40Cr、40CrNi、40CrNiMo鋼的淬透性、回火脆性、韌度和回火穩(wěn)定性，并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。

淬透性：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Cr-Ni-Mo復(fù)合作用更大?；卮嘈裕?0CrNiMo ＜40Cr ＜ 40CrNi；Cr、Ni↑脆性，Mo有效↓。韌

度：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Ni↑韌性，Mo細(xì)化晶粒。回穩(wěn)性：40Cr、40CrNi ＜ 40CrNiMo；Mo↑回穩(wěn)性。Ni影響不大。

16、高速鋼的熱處理工藝比較復(fù)雜，試回答下列問(wèn)題： 1）淬火加熱時(shí)，為什么要預(yù)熱?

2）高速鋼W6Mo5Cr4V2的AC1在800℃左右，但淬火加熱溫度在1200~1240℃，淬火加熱溫度為什么這樣高? 3）高速鋼回火工藝一般為560℃左右，并且進(jìn)行三次，為什么? 4）淬火冷卻時(shí)常用分級(jí)淬火，分級(jí)淬火目的是什么? 1）高速鋼合金量高，特別是W，鋼導(dǎo)熱性很差。預(yù)熱可減少工件加熱過(guò)

程中的變形開(kāi)裂傾向；縮短高溫保溫時(shí)間，減少氧化脫碳；可準(zhǔn)確地控制爐溫穩(wěn)定性。

2）因?yàn)楦咚黉撝刑蓟锉容^穩(wěn)定，必須在高溫下才能溶解。而高速鋼淬火目的是獲得高合金度的馬氏體，在回火時(shí)才能產(chǎn)生有效的二次硬化效果。

3）由于高速鋼中高合金度馬氏體的回火穩(wěn)定性非常好，在560℃左右回火，才能彌散析出特殊碳化物，產(chǎn)生硬化。同時(shí)在560℃左右回火，使材料的組織和性能達(dá)到了最佳狀態(tài)。一次回火使大部分的殘留奧氏體發(fā)生

了馬氏體轉(zhuǎn)變，二次回火使第一次回火時(shí)產(chǎn)生的淬火馬氏體回火，并且使殘留奧氏體更多地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，三次回火可將殘留奧氏體控制在合適的量，并且使內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底。4）分級(jí)淬火目的：降低熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，盡可能地減小工件的變形與開(kāi)裂。

一、填空題

1、液相沉淀法在粉末冶金中的應(yīng)用主要有以下四種：金屬置換法、溶液氣體還原法、從熔鹽中沉淀法、輔助金屬浴法。

2、多相反應(yīng)一個(gè)突出特點(diǎn)就是反應(yīng)中反應(yīng)物間具有界面。按界面的特點(diǎn)，多相反應(yīng)一般包括五種類型：固氣反應(yīng)、固液反應(yīng)、固固反應(yīng)、液氣反應(yīng)、液液反應(yīng)。

3、霧化法制粉過(guò)程中，根據(jù)霧化介質(zhì)對(duì)金屬液流作用的方式不同，霧化具有多種形式：平行噴射、垂直噴射、互成角度的噴射。從液態(tài)金屬制取快速冷凝粉末有傳導(dǎo)傳熱和對(duì)流傳熱兩種機(jī)制，其中基于傳導(dǎo)傳熱的方法有：熔體噴紡法、熔體沾出法；基于對(duì)流傳熱機(jī)制有：超聲氣體霧化法、離心霧化法、氣體霧化與旋轉(zhuǎn)盤霧化相結(jié)合的霧化法。

粉體顆粒粒度測(cè)定方法中的比表面粒徑包括以下三種：吸附法、透過(guò)法、潤(rùn)濕熱法。

鋼的合金化基本原則是

多元適量、復(fù)合加入

。細(xì)化晶粒對(duì)鋼性能的貢獻(xiàn)是

既提高強(qiáng)度又提高塑韌性。

7、在鋼中，常見(jiàn)碳化物形成元素有

Ti、Nb、V、W、Mo、Cr 按強(qiáng)弱順序排列，列舉5個(gè)以上）。鋼中二元碳化物分為兩類：rc/rM ≤ 0.59為簡(jiǎn)單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有 MC 和 M2C 型，其性能特點(diǎn)是 硬度高、熔點(diǎn)高、穩(wěn)定性好 ；

rc/rM > 0.59為 復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有 M3C、M7C3

和

M23C7

型。

8、選擇零件材料的一般原則是

力學(xué)性能、工藝性能

、經(jīng)濟(jì)性

和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。

9、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大，產(chǎn)生晶界腐蝕的主要原因是

在晶界上析出了Cr23C6，為防止或減輕晶界腐蝕，在合金化方面主要措施有

加入Ti、Nb 等強(qiáng)碳化物形成元素

、降低鋼中的含C量。

10、影響鑄鐵石墨化的主要因素有

化學(xué)成分、冷卻速度

。球墨鑄鐵在澆注時(shí)要經(jīng)過(guò)

孕育

處理和

球化

處理。QT600-3是 球墨鑄鐵。

11、對(duì)耐熱鋼最基本的性能要求是

熱強(qiáng)性

、抗氧化性。

12、鐵基固溶體的形成有一定規(guī)律，影響組元在置換固溶體中溶解情況的因素有：

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)

、電子因素、原子半徑。

13、提高鋼淬透性的主要作用是

獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求、能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開(kāi)裂傾向。

14、鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有 固溶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)

化。其中

細(xì)晶強(qiáng)化

對(duì)鋼性能的貢獻(xiàn)是既提高強(qiáng)度又改善塑、韌性。

15、提高鋼淬透性的作用是 獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求、能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開(kāi)裂傾向。

16、滾動(dòng)軸承鋼GCr15的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為

1.5%左右。滾動(dòng)軸承鋼中碳化物不均勻性主要是指

碳化物液析、碳化物帶狀、碳化物網(wǎng)狀。

17、選擇零件材料的一般原則是 滿足力學(xué)性能要求

、良好的工藝性能、經(jīng)濟(jì)性

和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。

18、凡是擴(kuò)大γ區(qū)的元素均使Fe-C相圖中S、E點(diǎn)向

左下

方移動(dòng)，例

Mn、Ni 等元素（寫出2個(gè)）；凡封閉γ區(qū)的元素使S、E點(diǎn)向

左上

方移動(dòng)，例 Cr、Mo 等元素（寫出2個(gè)）。S點(diǎn)左移意味著

共析碳含量降低。

19、QT600-3是

球墨鑄鐵

，“600”表示

抗拉強(qiáng)度不小于600MPa，“3”表示

延伸率不小于3%

20、H68是

黃銅，LY12是

硬鋁，QSn4-3是

錫青銅。

21、在非調(diào)質(zhì)鋼中常用微合金化元素有 Ti、V

等（寫出2個(gè)），這些元素的主要作用是

細(xì)晶強(qiáng)化

和

沉淀強(qiáng)化。

22、鋁合金熱處理包括固溶處理和

時(shí)效硬化

兩過(guò)程，和鋼的熱處理最大的區(qū)別是

沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。

23、影響球磨的因素為：球磨筒的轉(zhuǎn)速、裝球量、球料比、球的大小、研磨介質(zhì)、被研磨物料的性質(zhì)。

24、鋼的電化學(xué)腐蝕的主要形式有：均勻腐蝕、晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕磨損。

25、影響熔鹽電解過(guò)程和電流效率的主要因素有： 電解質(zhì)成分、電介質(zhì)溫度、電流密度和 極間距離。

二、名詞解釋

1、當(dāng)量球直徑：是指用與顆粒具有相同特征參量的球體直徑來(lái)表征單顆粒的尺寸大小。

2、圓形度：與顆粒具有相等投影面積的圓的周長(zhǎng)對(duì)顆粒投影像的實(shí)際周長(zhǎng)之比。

3、電能效率：在電解過(guò)程中，一定質(zhì)量的物質(zhì)，在理論上所需的電能量與實(shí)際消耗的電能量之比。

4、球形度：與顆粒相同體積的相當(dāng)球體的表面積對(duì)顆粒的實(shí)際表面積之比。

5、淬硬性：指在理想的淬火條件下，以超過(guò)臨界冷卻速度所形成的馬氏體組織能夠達(dá)到的最高硬度，也稱可硬性。

6、纖維強(qiáng)化材料：將具有高強(qiáng)度的纖維或晶須加到金屬基體中，使金屬得到強(qiáng)化，這樣的材料稱為纖維強(qiáng)化材料。

7、二次顆粒：由多個(gè)一次顆粒在沒(méi)有冶金鍵合而結(jié)合成粉末顆粒稱為二次顆粒。

8、二流霧化法：由霧化介質(zhì)流體與金屬液流構(gòu)成的霧化體系稱為二流霧化。

9、蠕變極限： 是試樣在一定溫度下和在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的蠕變變形量或第二階段的蠕變速率等于某規(guī)定值時(shí)的最大應(yīng)力。

10、n/8

規(guī)律：是固溶體電極電位隨鉻量的變化規(guī)律。固溶體中的鉻量達(dá)到12.5％原子比（即1/8）時(shí)，鐵固溶體電極電位有一個(gè)突然升高，當(dāng)鉻量提高到25％原子比（2/8）時(shí),電位有一次突然升高，這現(xiàn)象稱為二元合金固溶體電位的n/8規(guī)律。

11、淬透性：指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性，也就是鋼在淬火時(shí)能獲得馬氏體的能力。

12、極化：在實(shí)際電解過(guò)程中，分解電壓比理論分解電壓大，而且，電流密度愈高，超越的數(shù)值就愈大，就每一個(gè)電極來(lái)說(shuō)，其偏離平衡電位值也愈多，這種偏離平衡電位的現(xiàn)象稱為極化。

13、臨界轉(zhuǎn)速：機(jī)械研磨時(shí)，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運(yùn)動(dòng)能夠正好經(jīng)過(guò)頂點(diǎn)位置而不發(fā)生拋落

14、顆粒分布：

15、硬質(zhì)合金：是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC）微米級(jí)粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品，具有高強(qiáng)度和高耐磨性的特點(diǎn)。

16、松裝密度：粉末自由充滿規(guī)定的容積內(nèi)所具有的粉末重量成為松裝密度。

17、均相反應(yīng)：在同一個(gè)相中進(jìn)行的反應(yīng)，即反應(yīng)物和生成物或者是氣相的，或者是均勻液相的。

三、簡(jiǎn)答題、還原法制取鎢粉的過(guò)程機(jī)理是什么？影響鎢粉粒度的因素有哪些。氫還原?？偟姆磻?yīng)式：WO3+3H2====W+3H2O。鎢具有4種比較穩(wěn)定的氧化物

WO3+0.1H2====WO2.9+0.1H2O

WO2.9+0.18H2?====?WO2.72+0.18H2O WO2.72+0.72H2?====WO2+0.72H2O??? WO2+2H2?====W+2H2O? 影響因素：⑴原料：三氧化鎢粒度、含水量、雜質(zhì)⑵氫氣：氫氣的濕度、流量、通氣方向；⑶還原工藝條件：還原溫度、推舟速度、舟中料層厚度；⑷添加劑

彌散強(qiáng)化的機(jī)理及其影響因素是什么？它在金屬基復(fù)合材料中有何意義。

機(jī)理：彌散強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的代表理論是位錯(cuò)理論。在彌散強(qiáng)化材料中，彌散相是位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)的障礙，位錯(cuò)線需要較大的應(yīng)力才能克服障礙向前移動(dòng)，所以彌散強(qiáng)化材料的強(qiáng)度高。位錯(cuò)理論有多種模型用以討論屈服強(qiáng)度、硬化和蠕變。

影響因素：

1、彌散相和基體的性質(zhì)；

2、彌散相的幾何因素和形態(tài)；

3、彌散相與基體之間的作用；

4、壓力加工；

5、生產(chǎn)方法。意義：

1、再結(jié)晶溫度高，組織穩(wěn)定；

2、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高；

3、隨溫度提高硬度下降得少；

4、高溫蠕變性能好；

5、疲勞強(qiáng)度高；

6、高的傳導(dǎo)性。

3、簡(jiǎn)述提高耐熱鋼熱強(qiáng)性的途徑。

提高鋼熱強(qiáng)性的途徑：強(qiáng)化基體（固溶體強(qiáng)化）、強(qiáng)化晶界（晶界強(qiáng)度增加）、彌散強(qiáng)化（碳化物彌散硬化）。?固溶體強(qiáng)化是耐熱鋼高溫強(qiáng)化的重要方法之一，加入合金元素，以增加原子之間的結(jié)合力，可使

固溶體強(qiáng)化，外來(lái)原子溶入固溶體使晶格畸變，能提高強(qiáng)度；耐熱鋼中加入微量的硼或鋯或稀土元素后，可以凈化晶界，提高晶界的強(qiáng)度；碳化物相沉淀在位錯(cuò)上，能阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)，穩(wěn)定的碳化物彌散分布在固溶體內(nèi)，就能顯著地提高鋼的強(qiáng)度和硬度。

4、球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口鑄鐵好。

答案要點(diǎn)：灰鐵：G形態(tài)為片狀，易應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋，且G割裂基體嚴(yán)重，使材料有效承載面積大為減小。而球鐵：G形態(tài)為球狀，基體是連續(xù)的，相對(duì)而言，割裂基體的作用小，基體可利用率可達(dá)70~90%；且球狀G應(yīng)力集中傾向也大為減小。因此鋼的熱處理強(qiáng)化手段在球鐵中基本都能采用，所以其強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口鑄鐵好。鋁合金的晶粒粗大，不能靠重新加熱熱處理來(lái)細(xì)化。答案要點(diǎn)：

由于鋁合金不象鋼基體在加熱或冷卻時(shí)可以發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此不能像鋼一樣可以通過(guò)加熱和冷卻發(fā)生重結(jié)晶而細(xì)化晶粒。

6、在一般鋼中，應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素S、P的含量。答案要點(diǎn)：

S能形成FeS，其熔點(diǎn)為989℃，鋼件在大于1000℃的熱加工溫度時(shí)FeS會(huì)熔化，所以易產(chǎn)生熱脆；P能形成Fe3P，性質(zhì)硬而脆，在冷加工時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋而形成冷脆。

7、試總結(jié)Ni元素在合金鋼中的作用，并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。答案要點(diǎn)： 1）↑基體韌度 → Ni↓位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，使應(yīng)力松弛； 2）穩(wěn)定A，→ Ni↓A1，擴(kuò)大γ區(qū)，量大時(shí)，室溫為A組織； 3）↑淬透性→↓ΔG，使“C”線右移，Cr-Ni復(fù)合效果更好； 4）↑回火脆性 → Ni促進(jìn)有害元素偏聚； 5）↓Ms，↑Ar → ↓馬氏體相變驅(qū)動(dòng)力。

8、試總結(jié)Si元素在合金中的作用，并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。答案要點(diǎn)：

1）↑σ，↓可切削性 → 固溶強(qiáng)化效果顯著； 2）↑低溫回火穩(wěn)定性 → 抑制ε-K形核長(zhǎng)大及轉(zhuǎn)變； 3）↑抗氧化性 → 形成致密的氧化物；

（2分）

4）↑淬透性 → 阻止K形核長(zhǎng)大，使“C”線右移，高C時(shí)作用較大； 5）↑淬火溫度 → F形成元素，↑A1 ；

6）↑脫C、石墨化傾向 → Si↑碳活度，含Si鋼脫C傾向大。（2分）試從合金化原理角度分析9Mn2V鋼的主要特點(diǎn)。1）Mn↑淬透性，D油 = ~30mm；

2）Mn↓↓ MS，淬火后AR較多，約20~22%，使工件變形較小； 3）V能克服Mn的缺點(diǎn)，↓過(guò)熱敏感性，且能細(xì)化晶粒；

4）含0.9%C左右，K細(xì)小均勻，但鋼的硬度稍低，回火穩(wěn)定性較差，宜在200℃以下回火；

5）鋼中的VC使鋼的磨削性能變差。9Mn2V廣泛用于各類輕載、中小型冷作模具。

從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要有

哪些途徑。

1）加入Ti、V、W、Mo等強(qiáng)碳化物形成元素，細(xì)化晶粒； 2）提高回火穩(wěn)定性，加入Ti、V等強(qiáng)碳化物形成元素和Si元素； 3）改善基體韌性，主要是加入Ni元素；

4）細(xì)化碳化物，如加入Cr、V等元素使K小、勻、圓；

5）降低或消除鋼的回火脆性，主要是Mo、W元素比較有效；（2分）

11、高錳鋼（ZGMn13）在Acm以上溫度加熱后空冷得到大量的馬氏體，而水冷卻可得到全部奧氏體組織。

答案要點(diǎn)：高錳鋼在Acm以上溫度加熱后得到了單一奧氏體組織，奧氏體中合金度高（高C、高M(jìn)n），使鋼的Ms低于室溫以下。如快冷，就獲得了單一奧氏體組織，而慢冷由于中途析出了大量的K，使奧氏體的合金度降低，Ms上升，所以空冷時(shí)發(fā)生相變，得到了大量的馬氏體。

12、簡(jiǎn)述高速鋼中W、V、Cr合金元素的主要作用。高速鋼在淬火加熱時(shí)，如產(chǎn)生欠熱、過(guò)熱和過(guò)燒現(xiàn)象，在金相組織上各有什么特征。高速鋼的鑄態(tài)組織為：黑色組織（混合型）+白亮組織（M和AR）+萊氏體，高速鋼鑄態(tài)組織圖（略）。

W：提高紅硬性、耐磨性的主要元素；V：提高紅硬性、耐磨性的重要元素，一般高速鋼都含V，V能有效細(xì)化晶粒，且VC也細(xì)?。籆r：提高淬透性和抗氧化性，改善切削性，一般都含4%左右。欠熱：晶粒很細(xì)小，K很多；過(guò)熱：晶粒較大，K較少；過(guò)燒：晶界有熔化組織，即魚骨狀或黑色組織。

高速鋼有很好的紅硬性，但不宜制造熱錘鍛模。

高速鋼雖有高的耐磨性、紅硬性，但韌性比較差、在較大沖擊力下抗熱疲勞性能比較差，高速鋼沒(méi)有能滿足熱錘鍛模服役條件所需要高韌性和良好熱疲勞性能的要求。

15、試定性比較40Cr、40CrNi、40CrNiMo鋼的淬透性、回火脆性、韌度和回火穩(wěn)定性，并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。

淬透性：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Cr-Ni-Mo復(fù)合作用更大?；卮嘈裕?0CrNiMo ＜40Cr ＜ 40CrNi；Cr、Ni↑脆性，Mo有效↓。韌

度：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Ni↑韌性，Mo細(xì)化晶粒。回穩(wěn)性：40Cr、40CrNi ＜ 40CrNiMo；Mo↑回穩(wěn)性。Ni影響不大。

16、高速鋼的熱處理工藝比較復(fù)雜，試回答下列問(wèn)題： 1）淬火加熱時(shí)，為什么要預(yù)熱?

2）高速鋼W6Mo5Cr4V2的AC1在800℃左右，但淬火加熱溫度在1200~1240℃，淬火加熱溫度為什么這樣高? 3）高速鋼回火工藝一般為560℃左右，并且進(jìn)行三次，為什么? 4）淬火冷卻時(shí)常用分級(jí)淬火，分級(jí)淬火目的是什么? 1）高速鋼合金量高，特別是W，鋼導(dǎo)熱性很差。預(yù)熱可減少工件加熱過(guò)

程中的變形開(kāi)裂傾向；縮短高溫保溫時(shí)間，減少氧化脫碳；可準(zhǔn)確地控制爐溫穩(wěn)定性。

2）因?yàn)楦咚黉撝刑蓟锉容^穩(wěn)定，必須在高溫下才能溶解

。而高速鋼淬火目的是獲得高合金度的馬氏體，在回火時(shí)才能產(chǎn)生有效的二次硬化效果。

3）由于高速鋼中高合金度馬氏體的回火穩(wěn)定性非常好，在560℃左右回火，才能彌散析出特殊碳化物，產(chǎn)生硬化。同時(shí)在560℃左右回火，使材料的組織和性能達(dá)到了最佳狀態(tài)。一次回火使大部分的殘留奧氏體發(fā)生了馬氏體轉(zhuǎn)變，二次回火使第一次回火時(shí)產(chǎn)生的淬火馬氏體回火，并且使殘留奧氏體更多地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，三次回火可將殘留奧氏體控制在合適的量，并且使內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底。

4）分級(jí)淬火目的：降低熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，盡可能地減小工件的變形與開(kāi)裂。

第四篇：現(xiàn)代粉末冶金材料與技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代粉末冶金材料與技術(shù)的發(fā)展 概述

粉末冶金是研究金屬、合金、非金屬和化合物的粉末及其材料的性質(zhì)和制造理論與工藝的技術(shù)科學(xué)，是現(xiàn)代材料科學(xué)與工程發(fā)展最為迅猛的領(lǐng)域之一。

近代以來(lái), 粉末冶金有了突破性進(jìn)展，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家更呈現(xiàn)出了加速發(fā)展的勢(shì)態(tài), 一系列新技術(shù)、新工藝大量涌現(xiàn)，例如, 超微粉或納米粉制備技術(shù)、快速冷 凝技術(shù)、機(jī)械合金化、粉末熱等靜壓、溫壓、粉末熱鍛、粉末擠壓、粉末注射形、粉末噴射成形、自蔓延高溫合成、涂層技術(shù)、電火花燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)、超固相線燒結(jié)、瞬時(shí)液相燒結(jié)、激光燒結(jié)、微波燒結(jié), 等等。

現(xiàn)代粉末冶金不但保持和發(fā)展了傳統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)—實(shí)現(xiàn)少切削、無(wú)切削加工, 實(shí)現(xiàn)少偏析或無(wú)偏析, 低耗、節(jié)能、節(jié)材；易控制產(chǎn)品孔隙度；易實(shí)現(xiàn)金屬一非金屬?gòu)?fù)合、金屬一高分子復(fù)合, 而且新技術(shù)賦予傳統(tǒng)工藝步驟以新的內(nèi)容和含義, 使粉末冶金成為制取各種高性能結(jié)構(gòu)材料、特種功能材料和極限條件下工作材料的有效途徑。因此, 整個(gè)粉末冶金領(lǐng)域大大拓寬, 并向著縱深方向發(fā)展, 粉末冶金已由二類傳統(tǒng)工藝技術(shù)發(fā)展成為一門新興的技術(shù)科學(xué), 它處于冶金科學(xué)與材料科學(xué)的交匯區(qū), 并且已深入地滲透到幾乎所有的冶金和材料科學(xué)的分支科學(xué)中去了。

由于技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上具有巨大的優(yōu)越性,粉末冶金技術(shù)產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門和國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用, 對(duì)機(jī)械、電子、化工、能源、航空、航天乃至農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步, 都起到了重要的推動(dòng)作用, 創(chuàng)造了巨大的社會(huì)財(cái)富, 帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?，F(xiàn)代粉末冶金發(fā)展的主要特點(diǎn)

（一）新技術(shù)、新工藝大量涌現(xiàn)

新技術(shù)新工藝的應(yīng)用, 使得粉末的制備朝著超微、超細(xì)、速凝、高純、均質(zhì)、成分可調(diào)控、大規(guī)模、多品種方向發(fā)展, 粉末冶金材料的制造朝著復(fù)合、全致密、高性能、高精度、復(fù)雜形狀、大批量系列化方向發(fā)展。

（二）新材料層出不窮

粉末冶金已發(fā)展成為制取各種高性能結(jié)構(gòu)材料和特種功能材料以及極限條件使用材料的有效途徑。這些新材料包括粉末低合金鋼、粉末高溫合金、粉末高速鋼、粉末不銹鋼、快速冷凝鋁合金、快速冷凝欽合金、彌散強(qiáng)化合金、高溫超導(dǎo)材料、欽鐵硼永磁材料、特種陶瓷、金屬基和陶瓷基復(fù)合材料、納米材料、梯度功能材料、粉末摩擦材料、涂層硬質(zhì)合金,等等。

（三）近凈型成形技術(shù)的崛起加速了粉末冶金的迅速發(fā)展

粉末冶金作為一項(xiàng)典型的近凈型成形制造技術(shù), 以它獨(dú)有的少切削、無(wú)切削及節(jié)材、節(jié)能的技術(shù)特點(diǎn), 在與傳統(tǒng)的熔鑄、機(jī)加工競(jìng)爭(zhēng)中不斷發(fā)展。近幾十年來(lái),許多新的近型成形技術(shù)不斷涌現(xiàn), 如金屬注射成形、粉末噴射成形、粉末熱鍛和粉末熱等靜壓等使得粉末冶金產(chǎn)品更加接近最終產(chǎn)品形狀, 并且拓寬了粉末冶金近型成形產(chǎn)品的范圍。

（四）復(fù)合材料及其制造技術(shù)的發(fā)展為粉末冶金開(kāi)拓了新的領(lǐng)域

目前, 復(fù)合材料的發(fā)展形成由宏觀復(fù)合形式向微觀復(fù)合形式發(fā)展、由結(jié)構(gòu)復(fù)合材料為主向與功能復(fù)合材料并重的局面。粉末冶金以它獨(dú)有的粉末混合、化學(xué)復(fù)合、機(jī)械合金化、涂層、骨架熔滲與浸潰、纖維網(wǎng)粉漿澆注、快速冷凝和原位復(fù)合等特長(zhǎng)在復(fù)合材料制造中充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì), 在金屬基、陶瓷基復(fù)合材料和彌散強(qiáng)化、顆粒強(qiáng)化及纖維增強(qiáng)復(fù)合制造技術(shù)中顯示鮮明的特色。粉末冶金材料

3.1 傳統(tǒng)粉末冶金材料

（1）鐵基粉末冶金材料：鐵基粉末冶金材料是最重要的粉末冶金材料之一, 特別是汽車行業(yè)的快速發(fā)展對(duì)鐵基粉末冶金行業(yè)起了很大的推動(dòng)作用。

（2）銅基粉末冶金材料：燒結(jié)銅基零件具有較好的耐蝕性、表面光潔及無(wú)磁性等優(yōu)點(diǎn)。銅基材料主要有燒結(jié)青銅(錫青銅和鋁青銅)、燒結(jié)黃銅、燒結(jié)鎳銀和燒結(jié)銅鎳合金, 此外還有彌散強(qiáng)化銅(如Cu2Al2O3)、燒結(jié)時(shí)效強(qiáng)化銅合金(Cu2Be、Cu2Be2Co和Cu2Cr合金)以及用于減震的燒結(jié)Cu2Mn合金。

（3）難熔金屬與硬質(zhì)合金：難熔金屬(鎢、鉬、鉭、鈮等)及其合金、復(fù)合材料以其高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度等獨(dú)特的物理與力學(xué)性能而廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍工、航空航天、電子信息、能源、防化、冶金和核工業(yè)等領(lǐng)域。硬質(zhì)合金是指以一種或多種難熔金屬的碳化物(如碳化鎢、碳化鈦等)作為硬質(zhì)相, 用金屬粘結(jié)劑作為粘結(jié)相, 經(jīng)粉末冶金技術(shù)制造出來(lái)的材料。硬質(zhì)合金廣泛用作切削刀具、礦用刀片和異型件, 已成為現(xiàn)代工業(yè)部門和新技領(lǐng)域不可缺少的工具材料, 被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)的牙齒”。

（4）粉末冶金電工材料：在電器、儀表及電工技術(shù)中, 廣泛應(yīng)用于各種分?jǐn)嗪徒油娐返碾娊佑|元件、電阻焊用的電極以及電機(jī)上用于轉(zhuǎn)換電流的電刷。在無(wú)線電技術(shù)中, 普遍使用各種難熔化合物制成的各種固定電阻器。在真空技術(shù)中使用各種電子管陰極制品、各種電加熱元件和熱電偶材料。以上這些材料常常采用粉末冶金技術(shù)制造, 統(tǒng)稱為粉末冶金電工材料。

（5）燒結(jié)摩擦與減摩材料：摩擦材料以提高摩擦磨損性能為目的, 用于摩擦離合器與摩擦制動(dòng)器的摩擦部分的材料稱為摩擦材料。燒結(jié)減摩材料是用粉末冶金方法制造的、具有低摩擦系數(shù)和高耐磨性能的金屬材料或金屬和非金屬的復(fù)合材料。

3.2 先進(jìn)粉末冶金材料

（1）信息領(lǐng)域用粉末冶金材料：粉末冶金軟磁材料按材質(zhì)分類 可分為金屬軟磁材料和鐵氧體軟磁材料。鐵氧體軟磁材料出現(xiàn)較早, 是一種只能用粉末冶金燒結(jié)方法制造的軟磁材料。人們期望燒結(jié)軟磁材料具有高的磁導(dǎo)率和飽和磁化強(qiáng)度或剩磁以及低的矯頑力,壓粉磁芯或磁粉芯屬于這一類材料。金屬軟磁材料主要是鐵及其合金, 其中有純鐵、磷鐵、硅鋼、鐵鎳金、鐵鈷合金、鐵鋁合金和鐵鋁硅合金等。鐵氧體軟磁主要有錳鋅、鎂鋅、鎳鋅鐵氧體軟磁材料。

（2）能源領(lǐng)域用粉末冶金材料：能源材料是指那些正在發(fā)展的、可能支撐新能源體系的建立,滿足各種新能源以及節(jié)能新技術(shù)所要求的一類材料。按使用目的可分為新能源材料、節(jié)能材料和儲(chǔ)能材料。

（3）生物領(lǐng)域用粉末冶金材料：生物醫(yī)用材料對(duì)于挽救生命、救治傷殘、提高人類的生活質(zhì)量具有重要的意義。生物材料中的一些醫(yī)用金屬和合金, 醫(yī)用生物陶瓷就屬于粉末冶金材料。

（4）軍事領(lǐng)域用粉末冶金材料：粉末冶金材料對(duì)軍事工業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn), 在國(guó)防建設(shè)中有著巨大的潛力和競(jìng)爭(zhēng)力。粉末冶金材料廣泛用于航空航天工業(yè)、核工業(yè)和兵器工業(yè)等軍事領(lǐng)域。粉末冶金技術(shù)

4.1 粉末制備技術(shù)的發(fā)展

粉末冶金材料和制品不斷增多, 質(zhì)量不斷提高, 要求提供的粉末的種類也越來(lái)越多。為了滿足對(duì)粉末的各種要求, 出現(xiàn)了各種各樣生產(chǎn)粉末的新方法。從過(guò)程的實(shí)質(zhì)來(lái)看, 現(xiàn)有制粉方法大體上可歸納為兩大類, 即機(jī)械法和物理化學(xué)法。從工業(yè)規(guī)模而言, 應(yīng)用最廣泛的是還原法、霧化法和電解法。但隨著科技的發(fā)展, 越來(lái)越多的新技術(shù)在粉末的制備過(guò)程中正起著越來(lái)越重要的作用。

(1）機(jī)械合金化：機(jī)械合金化是由Benjamin 等提出的一種制備合金粉末的高能球磨技術(shù)。它是在高能球磨條件下, 利用金屬粉末混合物的反復(fù)變形、斷裂、焊合、原子間相互擴(kuò)散或發(fā)生固態(tài)反應(yīng)形成合金粉末。機(jī)械合金化是在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)合金化, 不經(jīng)過(guò)氣相、液相,不受物質(zhì)的蒸氣壓、熔點(diǎn)等物理特性因素的制約, 使過(guò)去用傳統(tǒng)熔煉工藝難以實(shí)現(xiàn)的某些物質(zhì)的合金化和遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)、非平衡態(tài)及新物質(zhì)的合成成為可能, 因此機(jī)械合金化的理論和應(yīng)用方面的研究均顯示出十分誘人的前景。

（2）噴霧干燥：噴霧干燥是指用霧化器將一定濃度的原料液噴射成霧狀液滴, 并用熱空氣(或其它氣體)與霧滴直接接觸的方式使之迅速干燥, 從而獲得粉粒狀產(chǎn)品的一種粉末制備過(guò)程。采用噴霧干燥可以制備出質(zhì)量均

一、重復(fù)性良好的粉料, 并且縮短粉料的制備過(guò)程, 有利于自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn), 是大規(guī)模制備優(yōu)良超微粉的有效方法。

4.1 粉末冶金成型技術(shù)的發(fā)展

目前, 粉末冶金技術(shù)正向著高致密化、高性能化、集成化和低成本等方向發(fā)展。近年來(lái), 一系列粉末冶金新的成形技術(shù)層出不窮, 并呈現(xiàn)出加速發(fā)展態(tài)勢(shì), 粉末注射成形、溫壓成形、流動(dòng)溫壓成形、噴射成形、高速壓制成形等新技術(shù)不斷涌現(xiàn), 使得粉末高致密化成形技術(shù)得到了很大的發(fā)展。

（1）粉末注射成型：粉末注射成形是傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)和先進(jìn)塑料注射成形相結(jié)合而發(fā)展形成的一門新型粉末冶金近凈成形技術(shù)。它的基本工藝過(guò)程是: 首先將金屬或陶瓷粉末與有機(jī)粘結(jié)劑均勻混合, 用注射成形機(jī)成形, 然后將成形坯中的粘結(jié)劑脫離, 最后經(jīng)燒結(jié)致密化得到最終產(chǎn)品。粉末注射成形的材料已經(jīng)從早期的鐵基、硬質(zhì)合金、陶瓷等對(duì)雜質(zhì)含量不敏感、性能要求不是非?？量痰捏w系, 發(fā)展到了鎳基高溫合金、鈦合金和鈮材料。材料應(yīng)用領(lǐng)域也從結(jié)構(gòu)材料向功能材料發(fā)展, 如熱沉材料、磁性材料和形狀記憶合金。材料結(jié)構(gòu)也從單一均勻結(jié)構(gòu)向復(fù)合結(jié)構(gòu)發(fā)展。

（2）溫壓成型：溫壓成形是從20 世紀(jì)90 年代新發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。它是采用特制的粉末加熱、粉末輸送和模具系統(tǒng), 將加有特殊潤(rùn)滑劑的混合粉末和模具加熱至130～150 ℃溫度進(jìn)行剛性模壓, 最后采用傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝進(jìn)行致密化的技術(shù)。利用該工藝可成形形狀非常復(fù)雜的零件,如垂直于壓制方向上的凹槽、孔以及螺紋孔等,而不需要后續(xù)二次機(jī)械加工。（3）噴射成型：噴射成形(Spray Forming)技術(shù), 也稱為噴射沉積(Spray Deposition)或噴射鑄造(Spray Casting)技術(shù), 這是20 世紀(jì)80 年代以來(lái)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在傳統(tǒng)快速凝固P粉末冶金(RSPPM)工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種全新的先進(jìn)材料制備與成形技術(shù)。

（4）高速壓制成型：高速壓制技術(shù)是瑞典H¨ogan¨as AB 公司在2001 年推介的一種新技術(shù)。高速壓制生產(chǎn)零件的過(guò)程和傳統(tǒng)的壓制過(guò)程工序相同;混合粉末加進(jìn)送料斗中, 粉末通過(guò)送粉靴自動(dòng)填充模腔壓制成形之后, 零件被頂出并轉(zhuǎn)入燒結(jié)工序。所不同的是高速壓制的壓制速度比傳統(tǒng)壓制高500～1000 倍, 壓機(jī)錘頭速度高達(dá)2～30mPs , 液壓驅(qū)動(dòng)的錘頭質(zhì)量達(dá)5～1200kg , 粉末在0.02s 之內(nèi)通過(guò)高能量沖擊進(jìn)行壓制, 壓制時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波。通過(guò)附加間隔0.3s 的多重沖擊能達(dá)到更高的密度。與傳統(tǒng)壓制相比, 高速壓制的鐵基零件密度可提高0.3gPcm3 左右, 因而抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度能相應(yīng)地提高20 %～25 %。高速壓制壓坯的徑向彈性后效很小, 故脫模壓力較小, 并且壓坯密度均勻, 其偏差小于0.01gPcm3。該技術(shù)可以制得質(zhì)量達(dá)5kg 以上的大型壓坯以及高徑比達(dá)到3 的壓坯。同時(shí), HVC 技術(shù)還具有高生產(chǎn)率和低成本等特點(diǎn)。

4.1 粉末冶金燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展

粉末冶金燒結(jié)是指粉末或粉末壓坯在適當(dāng)?shù)臏囟群蜌夥諚l件下加熱所發(fā)生的現(xiàn)象或過(guò)程。燒結(jié)工藝是決定粉末冶金制品性能的重要環(huán)節(jié), 一直是人們研究的重點(diǎn);各種促進(jìn)燒結(jié)的方法不斷涌現(xiàn), 如微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、自蔓延高溫合成、燒結(jié)硬化等。

（1）微波燒結(jié)：微波燒結(jié)是一種利用微波加熱來(lái)對(duì)材料進(jìn)行燒結(jié)的方法, 它始于20 世紀(jì)70 年代。燒結(jié)中微波不僅僅只是作為一種加熱能源, 其本身也是一種活化燒結(jié)過(guò)程。微波燒結(jié)技術(shù)是利用材料吸收微波能轉(zhuǎn)化為內(nèi)部分子的動(dòng)能和熱能, 使得材料整體均勻加熱至一定溫度而實(shí)現(xiàn)致密化燒結(jié)的一種方法, 是快速制備高質(zhì)量的新材料和制備具有新的性能的傳統(tǒng)材料的重要技術(shù)手段。

（2）放電等離子體燒結(jié)(SPS)也稱作等離子體活化燒結(jié)(Plasma Activated Sintering , PAS)或脈沖電流熱壓燒結(jié)(Pulse Current Pressure Sintering), 是20 世紀(jì)90 年代以來(lái)國(guó)外開(kāi)始廣泛研究的一種快速燒結(jié)新工藝。它最早源于1930 年美國(guó)科學(xué)家提出的脈沖電流燒結(jié)原理,但直到日本于1988 年研制出第一臺(tái)工業(yè)型SPS裝置, 該技術(shù)才真正引起世人的關(guān)注。由于它融等離子體活化、熱壓、電阻加熱為一體, 具有燒結(jié)時(shí)間短、溫度控制準(zhǔn)確、易自動(dòng)化、燒結(jié)樣品組織均勻、致密度高等優(yōu)點(diǎn), 僅在幾分鐘之內(nèi)就使燒結(jié)產(chǎn)品的相對(duì)理論密度接近100 % , 而且能抑制樣品顆粒的長(zhǎng)大, 提高材料的各種性能。

（3）自蔓延高溫合成：自蔓延高溫合成(SHS), 也稱燃燒合成(Combustion Synthesis , CS), 它是一種利用化學(xué)反應(yīng)自身放熱使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行, 最終合成所需材料或制品的新技術(shù)。自1967 年蘇聯(lián)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并提出自蔓延高溫合成的概念以來(lái), 自蔓延高溫合成在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的研究和開(kāi)發(fā), 并在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。展望

粉末冶金是提高材料性能和發(fā)展新材料的重要手段, 已經(jīng)成為當(dāng)代材料科學(xué)發(fā)展的前沿領(lǐng)域。粉末冶金新材料、新技術(shù)、新工藝的不斷出現(xiàn), 必將促進(jìn)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和國(guó)防工業(yè)的快速發(fā)展, 也必將帶給材料工程和制造技術(shù)光明的前景。近年來(lái), 我國(guó)粉末冶金行業(yè)得到了快速發(fā)展, 技術(shù)水平和工藝裝備均比以前有了很大的提高, 但與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平相比仍存在較大差距。因此, 大力開(kāi)展粉末冶金新材料、新技術(shù)新工藝的研究, 對(duì)提高我國(guó)粉末冶金產(chǎn)品的檔次和技術(shù)水平, 縮短與國(guó)外先進(jìn)水平的差距具有非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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第五篇：粉末冶金基礎(chǔ)知識(shí)

粉末冶金是制取金屬粉末并通過(guò)成形和燒結(jié)等工藝將金屬粉末或與非金屬粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔煉方法難以制取的特殊材料，又可制造各種精密的機(jī)械零件，省工省料。但其模具和金屬粉末成本較高，批量小或制品尺寸過(guò)大時(shí)不宜采用。

粉末冶金材料和工藝與傳統(tǒng)材料工藝相比，具有以下特點(diǎn)：

1．粉末冶金工藝是在低于基體金屬的熔點(diǎn)下進(jìn)行的，因此可以獲得熔點(diǎn)、密度相差懸殊的多種金屬、金屬與陶瓷、金屬與塑料等多相不均質(zhì)的特殊功能復(fù)合材料和制品。

2．提高材料性能。用特殊方法制取的細(xì)小金屬或合金粉末，凝固速度極快、晶粒細(xì)小均勻，保證了材料的組織均勻，性能穩(wěn)定，以及良好的冷、熱加工性能，且粉末顆粒不受合金元素和含量的限制，可提高強(qiáng)化相含量，從而發(fā)展新的材料體系。

3．利用各種成形工藝，可以將粉末原料直接成形為少余量、無(wú)余量的毛坯或凈形零件，大量減少機(jī)加工量。提高材料利用率，降低成本。

粉末冶金的品種繁多，主要有：鎢等難熔金屬及合金制品；用Co、Ni等作粘結(jié)劑的碳化鎢（WC）、碳化鈦（TiC）、碳化鉭（TaC）等硬質(zhì)合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的鉆頭、車刀、銑刀，還可制造模具等；Cu合金、不銹鋼及Ni等多孔材料，用于制造燒結(jié)含油軸承、燒結(jié)金屬過(guò)濾器及紡織環(huán)等。隨著粉末冶金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，粉末冶金及其制品將在更加廣泛的應(yīng)用。粉末冶金是將金屬粉末（或摻入部分非金屬粉末）經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制成金屬材料或機(jī)械零件的一種加工工藝方法．它既可以直接制成符合裝配要求的零件，也可以生產(chǎn)一般冶煉方法難以生產(chǎn)的金屬材料和制品．粉末冶金廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、交通、運(yùn)輸、以及航空航天工業(yè)。

粉末冶金的生產(chǎn)工藝過(guò)程客分為以下五個(gè)階段：

一）制粉

制粉是將原料制成粉末的過(guò)程。常用的制粉方法有機(jī)械法和氧化物還原法。１。機(jī)械法 是利用球磨或利用動(dòng)力（如氣流或液流）使金屬物料碎塊間產(chǎn)生碰撞、摩擦獲得金屬粉末的方法。

２。氧化物還原法 是用固體或液體還原劑還原金屬氧化物制成粉末的方法。

二）混料

混料是將各種所需的粉末按一定的比例混合，并使其均勻化制成坯粉的過(guò)程。分干式、半干式和濕式三種，分別用于不同要求。

１。干式 用于各組元密度相近且混合均勻程度要求不高的情況。

２。半干式 用于各組元密度相差較大和要求均勻程度較高的情況?；炝蠒r(shí)加入少量的液體（如機(jī)油）。

３。濕式 混料時(shí)加入大量的易揮發(fā)液體（如酒精），并同時(shí)伴以球磨，提高混料均勻程度，增加各組元間的接觸面積和改善燒結(jié)性能。為改善混料的成形性，在混料重要添加增塑劑。

三）成形

成形是將混合均勻的混料，裝入壓模重壓制成具有一定形狀、尺寸和密度的型坯的過(guò)程。壓形常用的方法喲以下兩種：

１。常溫加壓成形 在機(jī)械壓力下使粉末顆粒間產(chǎn)生機(jī)械噬合力和原子間吸附力，從而形成冷焊結(jié)合，制成形坯。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)設(shè)備、模具材料無(wú)特殊要求，操作簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)是粉末顆粒間結(jié)合力較弱，形坯容易損壞，形坯由于是在常溫下成形，因此需要施加較大的壓力克服由于粉末顆粒產(chǎn)生塑性變形而造成的加工硬化現(xiàn)象。另外，常溫加壓成形的形坯的密度較低，因此其孔隙度較大。

２。加熱加壓成形 高溫下粉末顆粒變軟，變形抗力減小，用較小的壓力就可以獲得致密的形坯。

四）燒結(jié)

燒結(jié)是通過(guò)焙燒，使形坯顆粒間發(fā)生擴(kuò)散、熔焊、再結(jié)晶等過(guò)程，使粉末顆粒牢固地焊合在一起，使孔隙減小密度增大，最終得到“晶體結(jié)合體”。從而獲得所需要的具有一定物理及力學(xué)性能的過(guò)程

五）后處理

粉末冶金制品經(jīng)燒結(jié)后可以直接使用；但當(dāng)制品的性能要求較高時(shí)，還常常需要進(jìn)行后處理。

常用的后處理方法有以下幾種：

１。整形 將燒結(jié)后的零件裝入與壓模結(jié)構(gòu)相似的整形模內(nèi)，在壓力機(jī)上再進(jìn)行一次壓形，以提高零件的尺寸精度和減少零件的表面粗糙度，用于消除在燒結(jié)過(guò)程中造成的微量變形。

２。侵油 將零件放入１００－２００℃熱油重或在真空下使油滲入粉末零件孔隙中的過(guò)程，經(jīng)浸油后的零件可提高耐磨性，并能防止零件生銹。

３。蒸汽處理 鐵基零件在５００－６００℃水蒸氣中處理，使零件內(nèi)外表面形成一層硬而致密的氧化膜，從而提高零件的耐磨性和防止零件生銹。

４。硫化處理 將零件放置在１２０℃的熔融硫槽內(nèi)，經(jīng)十幾分鐘后取出，并在氫氣的保護(hù)下再加熱到７２０℃，使零件表面孔隙形成硫化物。硫化處理能大大提高零件的減磨性和改善加工性能。

另外，粉末冶金制品還可以進(jìn)行切削加工，壓力加工，焊接，以及各種熱處理和表面鍍覆。