粉末冶金原理-黄培云 制粉这章思考题

粉末冶金原理-黄培云 制粉这章思考题

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1、制粉这章思考题1.碳还原法制取铁粉的过程机理是什么?影响铁粉还原过程和铁粉质量的因素有哪些?答:过程机理:还原过程(热力学)可认为是CO的间接还原反应与C的气化反应的加和反应。当只考虑间接还原反应时,根据Fe-O-C系平衡气相组成与温度关系图:①当温度>570℃时,分三阶段还原:浮斯体(固溶体)②当温度<570℃时,氧化亚铁不能稳定存在,因此,直接还原成金属铁。③对于还原:很容易还原,即不易使氧化。由于是放热反应,温度升高,减小,平衡气相中二氧化碳含量升高。④对于还原:T>570℃,升高温度,还原成所需一氧化碳越少,对还原成有利。T<570℃,被直接还原成F

2、e。⑤对于还原:温度越高,还原所需CO%越大,对还原反应越不利。当同时考虑间接还原反应和碳气化反应时:①T<650℃,被氧化成。②650℃685℃时,固体碳直接还原FeO为Fe。影响铁粉还原过程和铁粉质量的因素:原料的影响:①杂质的影响:如二氧化硅超过一定量,使还原事件延长,并且还原不完全,铁粉中铁含量降低。②原料粒度的影响:粒度越细,界面面积越大,促进反应。固体碳还原剂的影响:①还原剂类型的影响:还原能力:木炭>焦炭>无烟煤。②还原剂用量影响:主要根据氧化铁含氧量而定。还原工艺条件:①还原温度和还原时间的影响:随着

3、还原温度的提高,还原时间可以缩短。②料层厚度的影响:随着料层厚度的增加,还原时间也随之增长。③还原罐密封程度的影响:密封可使还原充分。添加剂:①加入一定固体碳的影响:起疏松剂和辅助还原剂的作用。②返回料(废铁粉)的影响:加入一定量的废铁粉于原料中,可在一定程度上消除与产生金属相有关的能量上的困难,缩短还原过程的诱导期,从而加速还原过程。③引入气体还原剂的影响:可加速还原过程。④碱金属盐的影响:可加速还原过程。⑤海绵铁的处理:还原退火起到如下作用:1.退火软化作用,提高铁粉的塑性,改善铁粉的压缩性。2.补充还原作用。增加铁的百分含量。3.脱碳作用,降低碳含量。

4、2.制取铁粉的主要还原方法有哪些?比较其优缺点。答:还原方法:碳还原法,气体(氢气,分解氨,转化天然气,各种煤气等)还原法,气体还原法优缺点:①与固体碳还原氧化铁相比,达到同样的还原程度,所需温度可低一些,所需还原时间可短一些。②用氢还原氧化铁时,提高压力对还原是有利的,相当于提高温度来提高还原速度,或者说,当采用高压还原时,还原温度可以大大降低。还原温度低,所得铁粉不会粘结成块。③但氢气还原难度大,成本高,效率低。碳还原法优缺点:①成本低,效率高。②但碳在还原铁粉时容易发生渗碳。3.发展复合型铁粉的意义何在?答:复合型粉可制造出高密度,高强度,高精度的粉末

5、冶金铁基零部件。2.还原法制取钨粉的过程机理是什么?影响钨粉粒度的因素有哪些?答:还原机理:钨的氧化物中比较稳定的有四种:黄色氧化钨(α相)-,蓝色氧化钨(β相)-紫色氧化钨(γ相)-褐色氧化钨(相)-总反应:分步反应都是吸热反应,温度升高,平衡常数增加,有利还原。影响钨粉粒度的因素:原料:①三氧化钨粒度的影响:由钨酸制得的三氧化钨呈不规则的聚集体,颗粒较细;由仲钨酸铵制得的三氧化钨颗粒呈针状或棒状,较粗而均匀。二氧化钨对钨粉最终粒度是有影响的。就钨粉二次颗粒比较,粗颗粒三氧化钨还原所得钨粉比细颗粒三氧化钨还原所得钨粉粗;但粗颗粒三氧化钨还原所得钨粉的一次颗

6、粒反而细些。②三氧化钨中含水量的影响:水分过多,钨粉粒度增大,粒度分布不均匀。③三氧化钨中杂质的影响:1.不论含量多少均产生不利影响,如Na,Mg,Ca,Si,氧化铝。2.当含量较低时,对还原,碳化以及硬质合金性能影响不太大,但含量增高到一定程度会使钨粉,碳化钨粉颗粒长大,如氧化铁,As,S;3.可以抑制钨粉颗粒长大,如Mo,P等。氢气:①氢气湿度的影响:湿度增大,还原不充分,结果钨粉颗粒变粗,钨粉含氧量也增高。另一方面湿度也会导致细钨粉氧化成气态物质,在沉积到粗粒钨粉上,使细粉减少,粗钨粉长大。②氢气流量的影响:增大氢气流量有利于反应向还原方向进行,有利于

7、排出还原产物水蒸气,使三氧化钨充分还原,从而得到细粉。但氢气流量过大会带出物料,降低金属实收率,并易堵塞管道。③氢气方向的影响:顺流通氢,干燥的氢气首先进入低温还原区,不使挥发性的大量产生以减少气相迁移,可得细二氧化钨粉,细二氧化钨粉在高温区可得更细钨粉。还原工艺条件:①还原温度的影响:温度太低,还原不充分;温度过高使钨粉克里长大变粗。②推舟速度的影响:推舟速度过快,三氧化钨在低温区来不及还原便进入高温区,使钨粉长大或含氧量增高。③舟中料层厚度的影响:料层太厚,使舟中深处粉末容易氧化和长大,还原速度减慢。添加剂:可阻碍钨粉颗粒长大。2.作为还原钨粉的原料,蓝

8、钨比三氧化钨有什么优越性,其主要工艺特点是什么?答:

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