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时间:2018-07-08
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1、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
2、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
3、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
4、,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
5、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(Dfa-Dia)=9.8(100-2-200-2),初始研磨所做的功W2=g(Dfa-Dia)=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,100μm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
6、间:t=Dρm{Cpln(Tm-To/Ts-To)+ΔH/Ts-To}/6β简化成t=KD并令K=ρm{Cpln(Tm-To/Ts-To)+ΔH/Ts-To}/6β,假设重力的作用很小时,有4/X=1000K/100KX=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=gd2(ρ1-ρ2)/(18η)h/t=gd2(ρ1-ρ2)/(18η)t=h/gd2(ρ1-ρ2)/(18η)求得t1(实心)=31秒,t2=23秒四、问答:(25分)1、分析粉末粒度、粒度
7、分布、粉末形貌与松装密度之间的关系。(10分)松装密度是粉末的一个重要物理性能,也是粉末冶金过程中的重要工艺参数,粉末粒度粉末形状对松装密度影响显著:* 粉末越细松装密度越小* 粉末形状越复杂松装密度越小* 粉末质量(粉末颗粒中孔隙因素)越小、松装密度越小* 在部分教大直径的粉末中加入少量较小粒径的粉末,构成一定粒度分布,有利于提高松装密度 2、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
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