粉末冶金材料學復習內容五篇范文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 于整個粉末冶金行業來說，也將是未來研究的重中之重。八、粉末冶金高溫合金制取高質量的合金粉末是制造無偏析和組織均勻的高性能部件的關鍵工藝步驟。制粉工藝為了獲得清潔、含有更少雜質、具有一定顆粒大小(53～250μm)和形態好(最好是球狀)的預合金粉末，這也是保證粉末高溫合金質量的關鍵。目前，制備高純度的高溫合金粉末的方法主要有三種，氬氣霧化法（Argon atomization，AA）、等離子體旋轉電極法（Plasma rotating electrode process，PREP）和真空霧化法(Vacuum atomization, VA，又叫溶入氣體霧化法或溶氫霧化法。其它的方法如超聲波制粉法和冷流法等使用較少〃氬氣霧化法是指合金原料在霧化設備的真空室中熔化后從澆口流出，在高壓氬氣流的作用下霧化成合金粉末。高溫合金的氣體霧化通常在惰性氣體（一般為氬氣）下進行，由此制備出的顆粒以球形為主。〃等離子旋轉電極法（PREP）可以避免陶瓷相污染，非常適合制備Ni基高溫合金粉末，PREP 制粉設備結構緊湊，主要包括制粉部分，等離子發生器，供電、供氣、供水及真空系統。其原理是：以高溫合金作為旋轉自耗電極，鎢電極為固定電極。在兩電極之間產生等離子電弧，使高速旋轉的棒料電極端面連續熔化。由于電極旋轉使端面熔化的液態金屬流向棒料端面的邊緣，當熔融金屬的質量不斷增加，使得其表面張力無法提供旋轉所需的離心力時，便從端面飛射出去，在表面張力的作用下形成球形成小液滴。噴射出的金屬液滴在飛濺到腔壁之前被惰性氣體以約104℃/ s 的速度冷凝成球形粉末。PREP方法要嚴格控制制粉工藝參數，才能保證粉末成分和組織的高度均勻性，并且氧和其它雜質的含量在允許值范圍內。PREP方法中，控制粉末顆粒大小的主要工藝參數包括電極直徑、電極轉速、等離子槍功率等。另一個重要工藝參數是惰性氣體介質PREP制得的顆粒中沒有殘留的惰性氣體，表面光滑潔凈，粉末的球形度好，無空心粉、片狀粉和串狀粉，粒度分布比較窄，但是細顆粒組分較低。這種顆粒比AA法顆粒具有更好的成形加工性能。另外還發現，PREP方法合金粉末中MC型碳化物的尺寸大于AA方法 〃真空霧化法，又叫溶入氣體霧化法，它是將高壓氫氣作用于熔化的高溫合金，經過轉換管排入真空室時，金屬發生激烈的排氣反應，同時在回收室中產生細小的金屬液滴，進而霧化成粉體。顆粒通常比較細小，顆粒趨于球狀，大顆粒粉主要是片狀，所含的“星形”顆粒少于AA法，但是，顆粒外形不規則性增加，合金粉末的粒度和樹枝晶枝間距都比AA法顆粒稍微大一些。顆粒內部也含有較多的孔洞，同時表面相對比較粗糙。顆粒中的孔洞相互連接，這是由于氫氣的逸出造成的，而非氣體殘留的結果粉末的處理工藝通常包括粉末的篩分處理、靜電去除陶瓷夾雜、氣體浮選、氣流磨、真空脫氣處理等。在工藝研究方面，主要集中于靜電分離非金屬夾雜處理。高溫合金粉末摩擦電選分離原理是，在真空和惰性氣體保護下，根據粉末中金屬顆粒、陶瓷類夾雜在帶電金屬滾筒動態摩擦表面導電特性的差異進行陶瓷分離真空預脫氣處理工藝也是粉末處理的一個重要手段，能有效地減少和最大限度地消除熱等靜壓后合金中的殘留氣孔，改善合金性能，而其它處理工藝如氣體浮選和氣流磨等尚處于研究階段。 ODS合金的高溫強度? ODS高溫合金性能取決于合金成分和它的組織結構。Ni基ODS合金可以分為含有r’沉淀相（如MA754）和不含有r’沉淀相（如MA760和MA6000等）的兩種類型。，可以看出, 用機械合金化法制備的納米氧化物彌散強化MA754高溫合金比鑄造法Ni基高溫合金MarM200()具有更高的蠕變斷裂強度。另外，MA754棒材的高溫應力斷裂性能取決于測試方向,，縱向斷裂應力總比橫向的高, 這是晶粒在兩個方向的尺寸差異造成。而且可以看出，溫度越高，合金的縱向和橫向強度相差越大。 ODS合金的高溫抗氧化性能? 作為高溫材料, 除需要具有較高的高溫強度外, 還必須具有良好的抗高溫腐蝕能力。MA956合金（Fe基）在氧化過程中的重量變化很小, 而Ni基超合金發生嚴重的氧化剝離失重。Fe基ODS合金（如MA956）綜合性能優異，還具有優異的抗氧化性、抗硫化和碳化性能。此類合金的高溫組織穩定性好，熱膨脹系數低，冷、熱和機加工性能好。最初研發此合金是用于渦輪機的燃燒室。由于它在直到1300℃，都具有較高的強度，因而它不僅是先進航空發動機主燃燒室及加力燃燒室內襯和尾噴管的主要材料，而且廣泛應用其他民用行業的高溫腐蝕性環境中。九、粉末冶金新技術動磁壓制工作原理是將粉末裝于一個導電的容器(護套)內，臵于高強磁場線圈的中心腔中。電容器放電在數微秒內對線圈通入高脈沖電流，線圈腔中形成磁場，護套內產生感應電流。感應電流與施加磁場相互作用，產生由外向內壓縮護套的磁力，因而粉末得到二維壓制。整個壓制過程不足1ms 優點a)由于不使用模具，成型時模壁摩擦減少到0，因而可達到更高的壓制壓力，有利于提高產品質量，并且由粉末材料一次制成近終形定子與轉子，從而獲得高性能產品，大大降低生產成本 ；b)由于在任何溫度與氣氛中均可施壓，并適用于所有材料，因而工作條件更加靈活；由于這一工藝不使用潤滑劑與粘結劑，因而成型產品中不含有雜質，性能較高，而且還有利于環保應用a)動磁壓制適用于制造柱形對稱的近終形件、薄壁管、縱橫比高的零件和內部形狀復雜的零件；b)動磁壓制正用于開發高性能粘結釹鐵硼磁體與燒結釤鈷磁體。由于動磁壓制的粘結釹鐵硼磁體密度高，其磁能積可提高15%20%；c)對于象Ｗ、ＷＣ與陶瓷粉末等難壓制材料，動磁壓制可達到較高的密度，從而降低燒結收縮率；d)目前許多動磁壓制的應用已接近工業化階段，第一臺動磁壓制系統已在運行中。a)溫壓技術是是在混合物中添加高溫新型潤滑劑，然后將粉末和模具加熱至423K左右進行剛性模壓制，最后采用傳統的燒結工藝進行燒結的技術；b)是普通模壓技術的發展與延伸，被國際粉末冶金界譽為 “開創鐵基粉末冶金零部件應用新紀元”和“導致粉末冶金技術革命”的新型成形技術。特點：a)能以較低成本制造出高性能粉末冶金零部件；b)提高零部件生坯密度和強度，便于制造形狀復雜以及要求精密的零部件； c)產品密度均勻 應用：a)溫壓技術主要適合生產鐵基合金零件，由于溫壓零件的密度得到了較好的提高，從而大大提高了鐵基等粉末冶金制品的可靠性；b)同時人們正在嘗試用這種技術制備銅基合金等多種材料零件；c)溫壓技術在汽車制造、機械制造、武器制造等領域存在著廣闊的應用前景。a)放電等離子燒結是將金屬等粉末裝入由石墨等材質制成的模具內，利用上、下模沖和通電電極將特定燒結電源和壓制壓力施加在燒結粉末，放電等離子燒結爐； b)經放電活化、熱塑變形和冷卻階段完成制取高性能材料或制件的一種方法；c)是粉末冶金的一種新的燒結技術，是將電能和機械能同時賦于燒結粉末的一種新工藝。SPS工作原理 d)由于脈沖放電產生的放電沖擊波以及電子、離子在電場中反方向的高速流動，可使粉末吸附的氣體逸散，粉末表面的起始氧化膜在一定程度上可被擊穿，使粉末得以凈化、活化；e)由于脈沖是瞬間、斷續、高頻率發生，在粉末顆粒未接觸部位產生的放電熱，大大促進了粉末顆粒原子的擴散，其擴散系數比通常熱壓條件下的要大得多，而達到粉末燒結的快速化和均勻化。優點a)粉末原料廣泛：各種金屬、非金屬、合金粉末，特別是活性大的各種粒度粉末都可以用作SPS 燒結原科； b)成形壓力低：SPS燭結時經充分微放電處理，燒結粉末表面處于向度活性化狀態．為此，其成形壓力只需要冷壓燒結的l/10~1/20；c)燒結時間短：燒結小型制件時一般只需要數秒至數分鐘，其加熱速度可以高達106℃/s，自動化生產小型制件時的生產率可達400件/h；d)大氣下燒結：電火花燒結時一般是在大氣下進行，甚至高活性鈹制件也可以在大氣下燒結；e)成本低：采用石墨模具，加工方便；f)節約能源：熱效率高，耗電量只相當于電阻燒結的1/10。應用：a)制備梯度功能材料b)制備BaTiO3高介電材料c)生產硬質合金d)生產精細陶瓷e)制備多孔材料a)粉末冶金燒結技術通常分為加壓燒結和無壓燒結，加壓燒結包括熱壓、熱等靜壓、熱鍛、熱擠壓等，有利于制造高性能、高密度大材料，它們通過同時控制溫度、壓力、應變速率來使粉末壓坯致密化；b)但加壓燒結成本高、工序復雜、尺寸精度難控制，故大多數零件采用無壓液相燒結，金屬制品的約70%通過液相燒結制造；c)超固相線液相燒結(Supersolidus Liquid Phase Sintering, SLPS)：將預合金粉末加熱到合金相圖的固相線和液相線之間的某一溫度，使每一個預合金粉末的晶粒內、晶界處及顆粒表面形成液相，從而使燒結體迅速致密化；SLPS工藝原理a)液相形成：在固相線溫度附近，液相在晶界、樹枝晶間等處首先形成；這些部位通常是成分偏析、低熔點成分處；b)顆粒重排和破碎：液相沿晶界鋪展，隨著含量的增加形成包裹晶粒和顆粒的液膜；在毛細管力作用和不斷弱化的晶界的耦合影響下，顆粒發生重排和破碎，填充孔隙； c)晶粒圓化：在液相的溶解析出作用下，界面平直化和圓滑化。工藝參數 a)粉末特性 b)壓坯密度 c)保護氣氛 d)燒結溫度e)保溫時間 f)冷卻速度 g)燒結后處理① 退火：在一定氣氛中于適當溫度對原料粉末進行加熱處理。其目的有還原氧化物、降低碳和其他雜質含量，提高粉末純度；同時，也能消除粉末在處理過程中產生的加工硬化，提高粉末壓縮性。② 篩分：其目的在于將粉末原料按粒度大小進行分級處理。③ 混合：將兩種以上不同成分的粉末混合均勻的過程。④ 制粒：將小顆粒粉末制成大顆粒粉末或團粒的操作過程。常用來改善粉末的流動性和穩定粉末的松裝密度。⑤ 加成形劑：在壓形前，粉末混合料中常需要添加一些改善壓制過程的物質。第二篇：重金屬冶金學 復習題重金屬冶金學 復習題一、名詞解釋1．重金屬重金屬指銅、鉛、鋅、鎳、鈷、錫、銻、汞、鎘和鉍等金屬，他們的共同點是密度均在6g/cm3左右。2．氧化焙燒氧化焙燒是在氧化氣氛中，礦料中硫化物在高溫度下與氧反應，使精礦中的硫、砷等轉化為揮發性的氧化物，從精礦中除去。由于鋅礦物中不同程度的含有鐵雜質，浸出過程中不可避免有鐵的浸出，為了得到鐵含量盡可能低的硫酸鋅浸出液，~，使進入溶液的鐵水解進渣，因浸出終點溶液接近中性，故稱為中性浸出。利用電能從礦石或其他原料中提取、回收和精煉金屬的冶金過程。二、填空題。、簡答題1．在造锍熔煉過程中，減少Fe3O4生成的措施有哪些？答：在造锍熔煉過程中，保持低的爐渣成分a(FeO)，高的銅锍品味a(FeS)，適當高的溫度和低的氣氛P(SO2),可以消除或減少Fe3O4的影響。答：因為FeS不能直接被HC、CO還原，也不溶解于冷的稀硫酸和稀鹽酸，焙燒的根本目的在于將精礦中的硫化鋅盡量氧化為氧化鋅，同時盡量脫除對后續工藝有害的雜質。？答：高溫沸騰焙燒，鋅精礦富氧空氣沸騰焙燒、多層沸騰焙燒、利用二次空氣或貧SO2焙燒結煙氣焙燒等。，而靜液過程為什么采用機械攪拌？