试题样卷粉末冶金原理试题 (4)

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1、试题样卷（四）一、名词解释：临界转速，雾化介质，活化能，平衡常数，电化当量，筛（10分）孔隙度，比表面积，松装密度，标准，粒度分布二、分析讨论：1、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）2、碳直接还原氧化铁制备铁粉时热力学条件如图所示，说明图中各条曲线的含义，表明各相稳定存在区域并讨论氧化亚铁还原成铁粉的条件。（10分）3、分析还原制备钨粉的原理和钨粉颗粒长大的因素。（20分）三、分析计算：1 机械研磨制备铁粉时，将初始粒度为300微米的粉末研磨至110微米需要8个小时，问进一步将粉末粒度减

2、少至75微米，需要多少小时？（10分）提示W=g（Dfa-Dia），a=-22、若用镍离子浓度为12克/每摩尔（g/mol）的硝酸镍做电解液制取镍粉时，至少需要多大的电流密度才能够获得松散粉末？假设a=1（10分）四、问答：1、为什么采用环缝形喷嘴容易引起露嘴堵塞,采用什么办法可以解决这一问题？（10分）2、 氧化钨氢还原方法制备还原铁粉：WO2+2H2=W+2H2O平衡常数：LgKp=-3225/T+1.65,Kp=PH2O/PH2讨论还原温度分别为700oC，800oC，900oC时，平衡常数变化趋势和温度对还原的

3、影响。（10分）参考答案一、名词解释：临界转速，雾化介质，活化能，平衡常数，电化当量，筛（10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；雾化介质：雾化制粉时，用来冲吉破碎金属流柱的高压液体或高压气体称为雾化介质；活化能：发生物理或化学反应时，形成中间络合物所需要的能量称为活化能平衡常数：在某一温度，某一压力下，反应达到平衡时，生成物气体分压与反应物气体分压之比称为平衡常数；电化当量：克当量与法拉第常数之比称为电化当量孔隙度，比表面积，松装密度，标准，粒度分布孔

4、隙度：粉体或压坯中孔隙体积与粉体体积或压坯体积之比；比表面积：单位质量或单位体积粉末具有的表面积松装密度：粉末自由充满规定的容积内所具有的粉末重量成为松装密度标准筛：用筛分析法测量粉末粒度时采用的一套按一定模数（根号2）金属网筛粒度分布：一定体积或一定重量（一定数量）粉末中各种粒径粉末体积（重量、数量）占粉末总量的百分数的表达称为粒度分布。二、分析讨论：1、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）解：　　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

5、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，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。2、碳直接还原氧化铁制备铁粉时热力学条件如图所示，说明图中各条曲线的含义，表明各相稳定存在区域并讨论氧化亚铁还原成铁粉的条

6、件。（10分）解：b曲线：Fe3O4被还原成FeO的反应平衡曲线；c曲线：FeO被还原成Fe的反应平衡曲线；d曲线：Fe3O4被还原成Fe的反应平衡曲线。与b、c相交的曲线为碳氧化反应的平衡曲线在do，oc线以上Fe稳定存在；do，ob线以下部分Fe3O4稳定存在，在ob、oc线之间FeO稳定存在；只有当温度高于碳的氧化反应平衡曲线与FeO被还原成Fe的反应平衡曲线的焦点温度时，气相中的CO百分含量（浓度）才能使FeO被还原成Fe；即温度高于680oC，CO的百分含量超过61%。3、分析还原制备钨粉的原理和钨粉颗粒长大

7、的因素。（20分）解：　　钨粉由氢气还原氧化钨粉的过程制得，还原过程中氧化物自高价向低价转变，最后还原成钨粉，WO3—WO2—W；其中还有WO2。90—WO2。72等氧化物形式。由于当温度高于550度时，氢气即可还原WO3，由于当温度高于700度时，氢气即可还原WO2。因为在这种条件下水分子的氧离解压小于WO3，WO2离解压，水分子相对稳定，WO3，WO2被还原，同时由于温度的作用，疏松粉末中还原产物容易经扩散排走，还原动力学条件满足，导致氧化钨被氢气还原；由于WO3，和WO2在含有水分子的氢气中具有较大的挥发压，而且

8、还原温度越高，挥发压越大，进入气相中的氧化钨被还原后，沉降在以还原的钨粉颗粒上导致钨粉颗粒长大。粉末在高温区停留的时间长也会因原子迁移致使钨粉颗粒长大。氢气湿度大，导致WO3和WO2细颗粒进入气相，也是导致钨粉颗粒长大的重要因素。三、分析计算：1、机械研磨制备铁粉时，将初始粒度为300微米的粉末研磨至110微米需要8个小时，问进一