1、精品粉末冶金原理习题库粉末制备习题*粉末冶金产品在汽车工业中有许多用途，请列举三种汽车用粉末冶金产品。*有什么方法可以取代粉末冶金技术制备钨灯丝，为什么电熔断器中不采用钨灯丝材料.*粉末冶金一度称为金属陶瓷(Metalceiamics）,是什么工序类似于陶瓷产品制备.*粉末冶金与陶瓷的主要差别是什么？这些差别是如何影响过程的。*粉末冶金的定义是什么？*粉末冶金的工程含义是什么？减少加工成本是粉末冶金产品过程的重要方面，要求减少模具结构误差,以确保产品尺寸精度与性能,在什么步骤上有利于减少产品加工成本（净静成形技术）金属基复合材料，如SiC纤维强化铝合金,是粉末冶金应用的领域,你能说明复合材料制
2、备方法吗？在水雾化制粉时,怎样获得球形颗粒。*雾化青铜粉末经气流研磨成碟状.如何测试该碟状粉末的粒度。改变碟状粉末厚度的方法。哪些工艺参数有助于获得碟状粉末.用气体雾化制备合金粉末，雾化融液金属温度略高于液相线，对于粒径为100m的颗粒，固化时间为0.04s,估算在同样条件下10m粒径粉末颗粒的固化时间。*采用水平雾化时，发现所得粉末颗粒太小，不适合后续的工序，建议改变三个过程参数以增大粒径.在气体雾化时,如果颗粒尺寸随融体粘度增加而增大，粒度对颗粒形状会有何种作用?高的过热温度会有利于形成球形颗粒吗？*离心雾化粉末通常有双峰形粒度分布曲线，讨论产生这种结果的原因。*分别用水雾化,气体雾化和还
3、原方法制备C粉（理论密度=8。9g/cm3），测试指数如下：性能ABC平均粒度m482540松装密度g/cm32.81。74.4振实密度g/cm33.32.44。7流速s/50g325021BET表面积m2/g0。0140.0630.017区分数据全所对应的制备方法，且分析求证你的答案。*当用电解法制备合金粉末时（如黄铜“铜锌合金），会遇到什么困难？在旋转圆盘雾化时,首先形成了长40m、直径5。3m圆筒体，能形成几个等尺寸的球形颗粒.如果该薄片圆筒体分开时,能形成几个等直径的球形颗粒（设表面能维持不变）*为什么不能采用H2还原氧化Al制备Al粉？球磨脆性粉末时，输入的总功与粉末粒径的1/2方成
4、正比，当粉末由10m减少到粒径1m时,能量变化有多大？*提供一种原因释气体雾化时，如果平均粉末粒度减少，粒度分布区域将会变窄.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,100m粒度颗粒需要多长时间固化：计算时需要作何种假设.金属学化合物比其对应的金属易于粉碎，关键原因是什么？=(2Er/D）1/2r缺陷尺寸D粒径，E弹性模量,集冲出应力W-Cu复合粉末在搅拌球磨机中120rpm条件下研磨4小时，如果要在1小时条件下也获得相同的粒径,那么速度应该是多少？*在气体雾化时,选择雾化条件，哪一个参数对颗粒尺寸最大,为什么？*为什么非晶粉末难于成形（与
5、多晶粉末比较）。一气体雾化粉末，平均粒径为40m(重量法），Ray分析中25为非晶粉末；该粉末经400目过筛，-Ray复检时发现-400目的粉末中有40的非晶粉末。a.在+400目部分材料中非晶粉是多少？b.为什么会有大的非晶颗粒和结晶颗粒？粉末表征习题使用200g粉末测量粒度（Ni粉），测得平均粒度为120m，估算在这一粉体样品中大约有多少颗粉末(Ni（）=8.9g/cm3）。用筛分析测量粉体粒度,粉末颗粒为椭球形，长径120m，短径60m，问那个粉末的尺寸与筛网尺寸相符合.*对于边长为3m的立方形颗粒：a。它的当量球形表面直径是多少？b.它的当量球形体积直径是多少？筛分析铁粉成325目和1
6、00/+200目一个部分,粗粉部分的松装密度是2。6 g/cm3，用20的细粉混合之后,松装密度达到了2.8 g/cm3，为什么？*空气透过长1cm，横截面为1cm2的Mo粉样品（松装密度为4.5 g/cm3），压降为1气压(2个大气压降为1个大气压），流速为0.15cm/s，问当量球体直径是多少？（空均粘度=1.810-4 g/cm/s,Mo理论密度:10.2 g/cm3，)粉末的何种性质造成透过法测量表面积和吸附法测量表面积的差异。*解释:当振实密度（Tapdensilg）对松装密度的比值增加时，为什么会增加在Hall流速仪中测定的流经时间？（松装密度小，粉末形状,振实密度相对于松装密度之
7、比增加,所需流经的时间增加）。Al粉表面的氧化物可用来形成弥散强化质点，对于直径为10m氧化层厚度为25nm，氧化物弥散质量的体积百分数大约为多少？*用Stokesian定律测量粉末粒度时，为什么要求雷诺数略低于1。0，对于球形Al粉分析,能分析的最大粒径为多少？（Al=2。7 g/cm3，水的1。0 g/cm3,水的粘度=10-2 g/s/cm）。振实密度与松装密度之比,暗含有形状因素,讨论粉末形状和粒度对该比值的影响。*建立一个测检进厂粉末的质量控制流程图,流程图中的步骤应包括最少的但是有效的部分，以确保粉末的重复性和可靠性，设粉末为100目。*一分散性良好的粉末用光学显微镜观察,平均粒度
8、为13m,用沉降天平分析平均粒度为28m,讨论造成如此差别的原因.*2实验小组采用同一样品进行筛分析，第一组是平均颗粒粒径为54m，第二组为75m,为什么会存在这种误差，假设其原因.10克+325270目铁粉，大约有多少个粉末颗粒，表面积有多大，铁理论密度为7。86 g/cm3。计算一空气向上流动的速度可使10m直径的Pb粉，维持在一定高度,（与重力平衡)，空气粘度=1。810-4 g/s/cm.空气密度=103 g/cm3,Pb理论密度=11。4 g/cm3。如何将一钢粉与锡粉混合之后再行分离？*机械合金化是如何制备非晶粉末的？需要何种相图条件和过程条件。*硼被用来产生非晶金属，为什么B具有
9、这种性质？*熔体粘度，扩散速率,形核速率，以及固相长大速率都与过冷度相关，它们各自对雾化粉末显微结构的作用如何?合金冷却时，晶体形核速率与粘度成反比，粘度与过冷度的为：（Pas)=5105e（3000/T）粘度为1013Pas，如果熔体刚化,那么过冷度为多大时，能够冷却成玻璃相（非晶)一粉末为40m,枝晶间距（armspace）为1。9m，如果该颗粒直径减少到20m，计算枝晶间距是多少？对于共晶合金，枝晶间距大致上与过冷度成反比,固液表面变化速度与过冷度的平方成正比，在大过冷度的条件下，哪种因素起决定作用，接下来会发生什么现象（或过程）物理性质为:密度=8g/cm3，原子量50/mol，热容:
10、24J/mol/,固化温度：1150，熔解热：16KJ/mol，用750气体,导热系数等于104J/（m2sC）从气体进行雾化时，计算一个25m直径滴（1300）的固化时间（温度从130075）。*在上述雾化条件下，假设喷嘴处的液滴具有初速度为0.5Km/s，那么在固化前，它能飞行多远？假设气氛不产生粘性张力。在什么样的条件球化时间小于固化时间。*一筒压力为14MPa（压力不变）氩气雾化1公斤表面能为1.2J/m2粉末，直径20m的金属液滴，需气体体积为0.5 m3,问因气体减压转化成粉末新表面的能量转化率有多大？设为理想气体状态，金属度为8g/cm3，adiabafic气体膨胀功率于Rtln
11、（P2/P1）。在什么样的条件球化时间小于固化时间。在略高于液相温度条件下熔化一合金粉末，对于直径为100m的粉末，固化时间为0.04s，枝晶间距为3m，计算直径为10m颗粒的固化时间和枝晶间距。解释为什么非晶结构的防腐性能优于多晶体结构（同样组成）.对于粒径为1mm的液滴,固化时间为4s且飞行10米，在同样条件下，如果制备10m粒径的雾化粉末,冷却室的尺寸应设计为多大？计算应作何假设.一粒径为100nm铜粉表面形成CuO，即表面层为氧覆盖，问氧从体积%是多少？*设计一铁基多晶材料,晶界尺寸为1.2nm，如果该材料有20%从原子处于晶处，计算晶粒尺寸（及晶粒为还应高到）一弥散强化复合材料屈服强
12、度随第二相尺寸变化如下:晶粒m屈服强度MPa4905.91183。61602.8186如果用第二相为200nm粉末制备复合材料，固体屈服强度是多少?在超真空条件下发现金粉颗粒有团聚现象，为什么？一黄铜粉末，初始粒径为40m，球磨5小时后，平均粒度为22m，问进一号研磨到粒径为10m，需要多少时间？粉末成形技术习题区分成形剂和润滑剂的作用.*添加润滑剂的有害作用是什么？*-100目+325目电铜粉是松装密度,以及随硝酸含量没变的压坯密度（350MPa成形压力）的数据。重量wo松装密度g/cm3压坯密度g/cm30.02.786.590。52。756。681.02。736。482。02。636。3
13、7解释为什么松装密度会随着润滑剂百分含量增加而增加？解释为什么压坯密度随润滑剂改变是非线性变化?*润滑剂对于离心雾化的粉末会产生何种影响？*采用10个随机样品分析混合均匀性，分别经10分钟和30分钟混合后。对于长45cm，中心直径为35cm的双锥形混料器，最高旋转速度是多少为好？软金属（锡）建议用作改进压坯密度的粉结剂，如使用这种粉结剂，会产生什么问题（不易去除）。铁粉理论密度为7。86g/cm2,松装密度为3。04g/cm3，与1wt酸锌均匀混合,问混合物的理论密度是多少?并估算松装密度。*由混合方法准备Fe-2Cu合金,铁粉与水雾化方法制得，5%为+100目，20为-325目，25%为-1
14、00+325。钼粉由还原方法制备，-100目100%，325%目44;计算每g铜粉所具有非颗粒数，如果该混合料比重为6。8g/cm3，问每个铜粉之间的平均间距有多大？*在Fe-8Ni合中,如果每个Fe颗粒都至少与一个Ni粒相邻（接触）的可性为50，假设颗粒接触相当数为8,那么，DFe/DNi的颗粒粒径比为多少？*计算含0。11wt水分的20m不锈钢粉混合物的结合温度，该粉末的振实密度为5g/cm3,Pynomefer密度为8g/cm3，水的密度为1g/cm3，水的表面能为0。073J/cm2，请推出一个不会因手工搬动损坏的压坯尺寸.*有一种干燥粉末,产生流动剪切应力只有表现应力的1/2,请问该
15、粉末的自然堆集角是多少？*添加硬脂酸作润滑剂后,理论密度等于2.6 g/cm3的银粉末被压制到85%的理论密度如果孔隙饱和度小于75%,润滑剂加入和最大量是多少？如果以直径为20m的球型颗粒，排列成立方结构（每角一个球体），那么,在留下的间隙中，能塞下，最大直径为多少的球形颗粒。如果该（20m）球形颗粒随机排列，孔隙尺寸（孔隙度)可能有多少?*直径为100m的球形颗粒随机排列，在1 m3的立方体中达到64%的真填充密度，问需要多少这种球形颗粒，以及颗粒的接触是多少？*一松装密度为2。4 g/cm3（理论密度为8.9 g/cm3)的铜粉成形后，压坯孔隙度为20，润滑剂最多量为20Vol，问若用该
16、脂酸作润滑剂,在本例中能加入的最大量为多少？*不锈钢粉松装密度为2.7 g/cm3，压坯密度为6.5 g/cm3,问压缩是多少？当压坯为4cm高时,粉末装填高度是多少？简述一种维持压坯密度不变，压坯强度得以提高的方法。*一长方体压坯，尺寸分别为20cm,1cm，和0.2cm，为得到最佳压制性能，请画出模具简图和决定压制方向。球形粉末往往表现出较低压坯强度，解释其原因,并建议改进压坯强度的粉末处理方法。一粉末与粘剂的混合体，粘度为50Pa.s，在150 ，模压成形为长32mm，宽12mm，厚6mm的状压坯，如果最大填充时间为0。2秒，问最大脱模压力为多少？*在分别由合金钢粉和铁含量混合粉末成形时
17、，哪种粉末易于成形（其它条件相同).98Fe粉与2Ni（经由添加密度为0.95 g/cm3.混合后）相对密度为65%，Fe,Ni和粘结剂的量各为多少?采用亚微米粉末模压成形,脱模后发现有分层裂纹：*改变何种粉末性质可以防止分层性裂纹。*何种润滑剂最合适。采用冷等静压是否可以消除分层裂纹。*一压坯外径为D，内径为d，单面压制，以此压坯为条件,演算（推）一个与6.11相似的议程.*对于一给定的粉末，为何等静压的密度会高于模压密度.*当压坯密度大于75%后，压坯中的气体压力与压制压力成线性影像，该压坯中心气体压力在脱模过程中会产生裂纹吗?空气雾化铅在较低压力下就得高密度,280Mpa，90相对密度，
18、如果当铅粉表面所成氯化物，且具有较大体积含量，其结果会怎样呢？*对于强度值较高的粉末，如直径5m的Mo粉，与模具壁之间的摩擦系数等于0.3，压缩比为0。5，（轴的径度相同），当压坯直径为1cm，高度为2cm,松装密度为2.8g/cm3，（理论密度为10。2g/cm3）压力为500Mpa,作图表示：单向压制时压力分布随密度变化（压坯密度)。双向压制时压力分布随高度变化.图示，压坯强度在双向压制时，随压坯高度变化。*一不规则铜粉成形时（200目），压坯性能随压制压力改变，所得数据如下：压力Mpa压坯密度相对密度压坯强度Mpa1.063。34。422074。718。433081.423.144085
19、.635。655089.045.366091.149.8*以压坯密度对压制压力作用，建立一个模型使该模型计算的数据与上述数据相接近。建立压坯密度与压坯强度间的关系。统计粉末特性，控制了这一压制试验后果。三种粉末运行模后，压力为440Mpa;Ti粉-325目,不锈钢325目，铜粉100目，哪种粉末会具有最高压坯强度，为什么？*一具有2个台阶的压坯投影尺寸为25mm25mm，厚度分别为1.2和12mm,如果使用模具压制成形,粉末相对密度为52，压制密度要达到94%，理论密度，问填粉高度应为多少？提相对运动是多大才能确保密度均一，该产品可成形方法制备吗？*如果要获得均一的密度分布，在压制多平台的产品
20、时，可能会出现什么问题，该如何解决。*就成形简单形状的产品来说，粉末连续盛开具有明显优势，连续成形或致密化过程的方法及过程有何特点：在致密化之前粉末有何特性要求，工艺参数主要是什么,基本过程是什么?对于一种热膨胀参数为400PPm/的粘结剂，在20 时，起始固化负荷为62vol%？*如果压制一薄壁杯形产品，将会有哪些限制，将如何解决这些问题，采用何种方法制备。*由于表面曲率，Ni粉在1300 具有比平衡连更高的挥发压，计算如果粒径为1mm时，这种挥发压之间的差别。采用空气计算一壁厚为10mm多孔金属材料的表面层速度Superficialvelocoty，P0降为一个大气（降到环境压力）P2P1
21、=1，该材料的透过系数等于7*1013 m2,惰性系数等于2107 m，空温条件下空气粘度等于1。8105 kg/ms，密度为1。2kg/m3.当相对密度从70增加到100%，作图分析对应热导率、延伸率、热膨胀系数与相对密度的关系，表征何种物理性能对空隙度变化最为敏感.测量多孔不锈钢的腐蚀性能，结果表明：在相同的烧结条件下，密度对电化学腐蚀速率数据如下：空隙度%电流uA190。40150。151。提出非线性空隙度对腐蚀速度的影响速率。2.当空隙度不改变,提高烧结温度有否可能减少腐蚀速率。3.采用真空烧结,对材料可能产生什么影响.*金属陶瓷复合材料，含10陶瓷相，由热等静压方法制造（混合法）,密
22、度HSP压完到100%，该金属和陶瓷从热导率分别等于350和30w/km，计算该复合材料热导率。如何测量一具有不规则形状空隙的多孔材料的空隙度，假设该材料不能浸渍于水中。根据表10。1中的数据，建立空隙度与密度、空隙度与延伸率的关系。表观密度与空隙度之间又是何种数学关系呢？*就简单测试而言，透过率是如何测定的?根据表1013中的数据，建立粉末冶金铜制品电学和热导率相对应关系.*测定冷煅和热熔铝合金力学性能，在每种煅次，热煅性能都优于冷煅性能，热煅后,屈服强度255对214MPA（冷煅），延伸率16%对8%(冷煅)，根据这种结果，二者的显微结构会有何种差别呢？给定方程10。10中的C值，使之最适
23、合于表10.3中铜延伸数据。压坯尺寸如下：宽12mm，厚6mm，长32mm，测量跨距L=25mm,测三点弯曲强度，最大值为80N，计算该压坯弯强度。粉末烧结技术习题*一铁粉压坯在890 烧结小时后,性能高于930 时同种压坯烧结性能（其它条件相同）,解释在较低烧结时为什么会有较高的性能？*成分相同的两批粉末,在相同压力，相同烧结条件下却获得了不同的烧结性能,简述造成这种判别的三个因素。*给定烧结颈比值X/D，表面扩散对体积扩散都会促使烧结进行和减少颗粒尺寸。*一相对密度为68的压坯，烧结后相对密度提高到89%，问什么是致辞密化参数，并计算线收缩。*在烧结初期，位错被认为是有利于烧结，请设计一实
24、验证明这种推测。*一半径为r的球形孔洞位于晶界的中央，面积为L2，假定sr是孔隙表面能/每单位积,比较这种状态下的能量值(无孔存在和有孔存在）在铁基结构件粉末冶金中，希望产品烧结后没有变形，采取什么步骤可以养活收缩和变形。在半径为的残余孔隙中充有惰性气体，残余孔隙分散分布在组织中，孔隙度约为1%，延长烧结时间后孔隙尺寸（直径)增加了一倍，假设孔隙中惰性气体的质量没有设定,并且压力处于平衡状态，此时烧结密度为多少？在W-Ag电触头材料烧结时，W并不能在液体Ag中溶解，为形成液相烧结需加入何种溶加物质，为什么?*半径r，长度为l的圆柱形孔隙分布于（非连续地）在晶界上,孔之间的间距为2h，晶界能为s
25、r,导出能够继续孔隙收缩养活能量的sr/sr最大值，假设处于烧结中间,无晶粒长大.*一离氧化性钢粉在1000 纯氢中烧结，烧结后公演分析发现，有脱碳发生,应用精确化学反应方程解释为什么会发生脱碳。边长为40m或晶粒尺寸为113m的tetsakxidecahealron晶粒的体积和面积各是多少?假定各边长度都相同(l）*随着烧结温度上升，固液表面能sr通常会减少，假设其它界面能维持不变，二面角和接触角(dihedralangleailcknfacfaagle）将如何改变。一烧结产品直径为10mm，相对密度为85，那么，压坯相对密度为83%时模具尺寸应是多大？*因导电性能需要采用双向压制，一直径为
26、1cm，长度6cm的铜棒压坯，烧结后什么位置的直径最小，为什么？烧结球形粉末，用接触电阻变化表示烧结初始过程，以球形颗粒的点接触导电率变化模型表现烧结过程，假设导电率是由颗粒间的接触面积所控制。*采用一膨胀仪在恒定热(升沉）速率条件下进行烧结实验，作一图表示该试验中收缩和收缩率随温度改变的行为。下述数据为导热液相烧结82-8Mo8Ni-2Fe合金体系时所获:时间（分钟）晶粒尺寸（m）306.012013.448021。396031.6建立晶粒尺寸-烧结时间关系，晶粒粒化的机理是什么（不管其原始晶粒）。*粉末烧结时，对应于表面积减少的收缩参数是什么?从这一关系曲线（收缩参数-面积）中，能得到何种
27、烧结机理的信息？一平均粒径为50m的不锈钢粉压坯在纯氢中烧结,（压坯密度为58)收缩率数据如下示，表面扩散,晶界扩散，体扩散活化能分别为225、200和290KJ/mol，从下述数据,给出烧结机理分析：温度（)时间（h)收缩10502。00。6211002.00。9111502。01。3112006。51.0512001.01.3812001.51.6312002.01.8212502.02.4913002。03.33假定烧结初期在还原性气氛中，主要由表面扩散，给出这种假设的三个原因.*假设固相烧结是点阵扩散完成，其活化能为181KJ/mol,对于r种直径为40m的粉末，通常在1000 烧结后
28、需要多少时间,作此计算时，应作何种假设。固固晶界能：0。80J/m2，固-液晶界能0。45J/m2，晶粒直径为20m，以此条件构成液相烧结材料，预测烧结微结构中的平均固-固烧结颈尺寸是多大?*烧结中期，一球形孔隙，半径，位于尺寸为G的晶粒边缘，随温孔隙度不变，晶粒长大伴随孔隙长大，解释晶粒粗化与孔隙增大之间的关系。*铜粉压坯粉末平均粒径为60m，在138MPa下压制成形,在不同温度下烧结15小时收缩数据为：温度760816871927收缩率4.66。58.29.3精确计算收缩为7。5的烧结温度。*假设孔隙半径为，长度为L的圆柱形孔隙,位于tetralaidecahedren（四面体）晶界边缘,
29、晶界边缘尺寸为L，根据方程7。18在孔隙度为坍墙（崩扩成)球形孔隙。*一混合组织，Ni粉12m，Fe粉5m,构成Fe2Ni合成金,在1250 烧结4h,成为完全的均匀化合金(右面混合体），如果Ni粉颗粒由12m设定成8m，需要多少时间获得相同的均匀化合金组织。*直径m5的炭基铁粉采用注射成形和惰性气氛烧结，初始粉末含C0.8，含氧0。4%，假设烧结时烧结孔封闭后形成CO在孔中,那么烧结时最大烧结密度由何因素控制,CO压力，作何改进可以提高烧结密度。压坯，烧结后密度为89，烧结粉率为9.2%,压坯密度是多少？一注射成形压坯，烧结后密度为89%,烧结粉率为9。2%，压坯密度是多少？*惰性气体烧结,在烧结后,一对称孔隙，半径为1m，惰性气体氢气的压力为0。1MPa（1大气压）时最终孔隙半径是多少？如果sv=1.5J/m2。*球形粉末用于高
