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，筒体的转动速度二次颗粒：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 布加工硬化：金属粉末在研磨过程中由于晶格畸变和位错密度增加，导致粉末硬度增加，变形困难的现象称为加工硬化；二流雾化：由雾化介质流体与金属液流构成的雾化体系称为二流雾化；假合金：不是 根据相图规律构成的合金体系，假合金实际是混合物；保护气氛：为防止粉末或压坯在高温处理过程发生氧化而向体系因入还原性气体 或真 空条件成形性：粉末在经模压之后保持形状的能力。
压缩性：粉末在模具中被压缩的能力称为压缩性流动性：50克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末流动性粉末粒度：一定质量（一定体积）或一定数量的粉末的平均颗粒尺寸成为粉末粒度 比表面积：一克质量或一定体积的粉末所具有的表面积与其质量或体积的比值称为比 表面积孔隙度：粉体或压坯中孔隙体积与粉体体积或压坯体积之比；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）金属网筛弹性后效：粉末经模压推出模腔后，由于压坯内应力驰豫，压坯尺寸增大的现象称 作单轴压制：在模压时，包括单向压制和双向压制，压力存在压制各向异性密度等高 线：粉末压坯中具有相同密度的空间连线称为等高线，等高线将压坯分成具有不同密 度的区域 合批：具有相同化学成分，不同批次生产过程得到的粉末的混合工序称为合批 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 之比超硬材料：以金刚石或立方氮化硼单晶为原料制取的磨料、聚晶、及与其它材料 结合 而成的复合材料及制品。
焰焊：触头闭合后出现融化使开关不能再断开的现象静焊：电触头本身电阻使表面 局部焰化动焊：接通时，动触头打击静触头，弹跳，引起了电弧等静压制：是借助高压泵的作用把液体介质（气体或液体）压入耐高压的钢体密封 容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内粉末上，使粉末体在同一时间内各 个方法均匀受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯粉浆浇注：金属粉末在不施加外压力的情况下而实现成形的过程对于压制性差的脆 性粉末，如碳化物、硅化物、氮化物、铬和硅等粉末，粉浆浇注是特别有效的成形方 法高性能粉末冶金材料：采用传统的或特殊的粉末冶金方法所制备的性能更高的粉末冶 金材料全致密化技术优点：材料与能量的合理利用，成分设计的灵活性，微观组织的完整 性固溶强化：加入与基体金属原子尺寸不同的元素（铬、鸨、钥等）引起基体金属点 阵的畸变，加入能降低合金基体堆垛层错能的元素（如钻）和加入能减缓基体元 素扩 散速率的元素（鸨、钥等），以强化基体硬质合金：指一种或多种难焰金属的碳化物（时0 TiC等）作为硬质相，用过渡 族金 属（Co等）作为粘结相，采用粉末冶金技术制备的多相材料作为切削刀具用的硬质 合金，常用的碳化物有WC、TiC、TaC NbC等，常用的粘结相有Co Ni、Fe等。
硬质 合金的强度主要取决于粘结相的含量烧结摩擦材料：是一种包含多种金属与非金属元素的复合材料粉末体的性质：除单颗粒的性质、以外，还有平均粒度、粒度组成、比表面、松装密 度、振实密度、流动性、颗粒间的摩擦状态粉末的孔隙性质：总孔隙体积、颗粒间的孔隙体积、颗粒内孔隙体积、颗粒间孔隙数 量、平均孔隙大小、孔隙大小的分布以及孔隙的形状二、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）优点：（1）能够制备部分其他方法难以制备的材料，如难焰金属，假合金、多孔材 料、特殊功能材料（硬质合金）；（2） 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；（3） 部分产品，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，如齿轮产品缺点：（1）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；（2） 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；（3） 效益比较小2、 分析为什么要采用蓝鸨作为还原制备鸨粉的原料？（ 5分）采用蓝鸨作为原料制备鸨粉的主要优点是（1） 可以获得粒度细小的一次颗粒，尽管二次颗粒较采用WO3作为原料制备的鸨 粉二次颗粒要大。
2）采用蓝鸨作为原料，蓝鸨二次颗粒大，（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3、分析粉末粒度、粒度分布、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：(1) 粉末越细松装密度越小(2) 粉末形状越复杂松装密度越小(3) 粉末质量(粉末颗粒中孔隙因素)越小、松装密度越小(4) 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4、焰体粘度，扩散逐率.形核速率.以及固相长大递率都与讨冷度郴关它们各自对套化件末 显微结构的作用 如何T I15分) 提示；I io D2 L 9f M / (TH 1 2 )1(1) 形及率是过冷度的函薮.在一宦过冷度内(形弦控制区内〕(过泠度越大第二千持数项越夫，形核进率曜加；璋检速率1与过冷度A 丁之间的关系如过冷厦与砸核速率为负指薮关削f io D2L W M /(Th T 2 )｝过冷度太 大〈•护散控制区内〉.原子持列时间不加」形核率降低(2) 将上式变形ffi 2 - b 呵g L AT)「｛-fT ii ATA T 2 )｝晶粒直径与过冷度成正指数关系，增加过)令度，晶粒尺寸越小(3) 通常地，过令度越大，原子扩散速度越小，晶粒尺寸越小(4) 通常地，温度越高，焰体黏度越小，过令度大，溶体黏度变化梯度大，表面张力 作用时间短，颗粒多呈不规则形状。
5、 与传统加工方法比较，粉末冶金技术有何重要优缺点，试举例说明20分)优点： 材料利用率高，加工成本较低，节省劳动率，可以获得具有特殊性能的材 料或产品， 缺点：由于产品中孔隙存在，与传统加工方法相比，材料性能较差例子：铜一鸨假合金制造，这是用传统方法不能获得的材料；6、 气体雾化制粉过程中，有哪些因素控制粉末粒度？( 10分)解：(1)二流之间的夹角，夹角越大，雾化介质对金属流柱的)冲击作用越强，得到的粉 末越细；(2) 采用液体雾化介质时，由于质量大于气体雾化介质，携带的能量大，得到的粉末越 细；(3) 金属流柱直径小，获得粉末粒度小；(4) 金属温度越高，金属焰体黏度小，易于破碎，所得粉末细小；7、 用比表面吸附方法测试粉末粒度的基本原理是什么？( 10分)解：粉末由于总表面积大，表面原子力场不平衡，对气体具有吸附作用，在液氮 温区， 物质对气体的吸附主要为物理性质的吸附(无化学反应) ，经数学处理，若知道吸附的总的气体体积，换算成气体的分子数，在除以一个气体分子的体积，即获 得粉末的表面积，通常采用一克粉末进行测量，因此我们将一克质量粉末所 具有的表面 积定义为比表面积，当我们知道了总表面积数值后，可以假设粉末为球形，然后根据球 当量直径与表面积的关系(形状因子)，获得粉末平均粒径。
为了尽量获得准确的测量数 据，被吸附的气体通常是惰性气体这样一种由测量一定质量粉末总表面积，然后计 算粉末平均粒度的方法，就是通过测试粉末比表面积，计算粉末粒度的基本原理8、 分析粉末冶金过程中是哪一个阶段提高材料利用率，为什么？试举例说明10 分）粉末冶金过程中是由模具压制成形过程提高材料利用率，因为模具设计接近最终产 品的尺寸，因此压坯往往与使用产品的尺寸很接近，材料加工量 少，利用率高；例 如，生产汽车齿轮时，如用机械方法制造，工序长，材料加工 量大，而粉末冶金成形过 程可利用模具成形粉末获得接近最终产品的形状与尺寸，与机械加工方法比较，加工量 很小，节省了大量材料9、 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）（1）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：（2）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；（3） 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；（4） 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；（5） 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10、 分别分析单轴压制和等静压制的差别及应力特点，并比较热压与热等静压的差 别10分）单轴压制和等静压制的差别在于粉体的受力状态不同，一般单轴压制在 刚模中完成，等静压制则在软模中进行；在单轴压制时，由于只是在单轴方向施加外 力，模壁侧压力小于压制方向受力，因此应力状态各向异性，（T 1》（T 2= （T 3导致 压坯中各处密度分布不均匀；等静压制时由于应力均匀来自各个方向，且通过水静压 力进行，各方向压力大小相等，粉体中各处应力分布均匀，（7 1 =（7 2= （T 3因 此压坯 中各处的密度基本一致11、 分析还原制备鸨粉的原理和鸨粉颗粒长大的因素10分）鸨粉由氢气还原氧化 鸨粉的过程制得，还原过程中氧化物自高价向低价转变，最后还原成鸨粉，WO3 — WO2 — W ；其中还有WO2 o 90—WO2 o 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 o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，导致氧化鸨被氢气还原；由于WO3，和WO2在含有水分子的氢气中具有较大的挥发压，而且还原温度越高，挥发 压越大，进入气相中的氧化鸨被还原后，沉降在以还原的鸨粉颗粒上导致鸨粉颗粒长 大。
粉末在高温区停留的时间长也会因原子迁移致使鸨粉颗粒长大氢气湿度大， 导致WO3和WO2细颗粒进入气相，也是导致鸨 粉颗粒长大的重要因素 1312、 什么是假合金，怎样才能获得假合金？ C 10分〉解"两种或庾和以上金属元素因不经形成国溶桂化合物构成合金体系通称为假合全，是一种混合物； 假合金形威的条件是龙戍视合物N启两种功质之间的界面髓小于他⑴单独存左对的黑血能之和田 YAB〈YA+YB13、 氧化铁氢还廉方法制备还原铁粉：FeO+H 2 =Pe+H 2 0 ,平彳葡常数；LgKp—1000/7+0.5, Kp-P H2O /P H2讨论还原温度分别为 503 o C , 600 o C ,700 o C Dt,平衡常数变化趋势和温浚对还忌的彩响.（ :10分〕M : T= 773 LgKp=-1000/773+0. 5=Y）・ & KrAPH 2 O/PH 2 二T =873 LgKp=-1000/873+0. 5=-0. 65, Kp=PH 2 O/PH 2 =T -973 LgKpA-1000/973+a 5=-Q ・ 53, Kp-PH 2 O/FH 2 =计算衣咀，浪匿月高，平^常数值越大（正h说明随旺原温度捉高■气氛中的1120比例可越犬.氢气中 水蒸气含呈捺高，夷高盘度有别于还原进行。
14、 氧化钙氢还原方法制备还原铁粉：W 2 +2H 2 =W+2H 2 0平衡常数：LgKp=-3225/T+l. 65, Kp-P H23 /P H2讨论还原温度分别为 700 o C > 800 o C, 900 o C时，平衔常数至化越势和温度对还原的彩响.（10分〉解：T= 973 也 Kk—3225/973+1.65=-1 - 66. Kp=FH 2 O/PH 2 =0 ・ 022T =1073 LgKp=—3225/1073+1.65=—1.36, Kp=PB 2 O/FH 2 =0. 044T =1173 LgKb=~3225/l 173+1.65=-l. LL KD=PH 2 O/FH 2 =0. 078计算畿明，沮发月高，平照常数值越犬（正），说明怛还原温度况高，气具中的H2O比例可拶大氢气 申水蒸气含呈祷高，捋高隔废有利干还原进行15 •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b白线：Fe304 彼还原成FeO的反应平衡日线：稳定存在区域并讨论氧化亚铁还原成铁粉的条件、 < 10分）c曲线，FeO被还原或Fe的反应平徼曲线；d白线，Fe304彼还怎成Fe的反应平衡底线。
与b、c相交前曲线文寸酸氧化反应的平衡日找在do , oc线以上Fe稳走存在；do） ob线以下部另Fe3O4稳定存在，在ob、cc线之间F如稳定存在；只有当血度壳干硫的氧化反应平衢曲线与FeO曲还廉成2的反应干彳重i曲线的焦点温度E寸，气相中的03百分含呈（浓度〉才能使FeO彳复述原成Fe ;即温度高于680o C, 8的百分 含量超过61 ^16 .为什么采用环缝形喷嘴容易引起弦舛基■采用什么办法可以解决这-问飓？ < 10分〉当采用环继形咳嘴 时，由F稚型的气流形成密闭的空间，导致金属流柱下流吴电，而堵基咳端采用 v型喷嘴可以鲜袂这一间 题三、分析计算：< 30分，每小颗10分)1 •机械研唐制备铁W.将初始村芨为200闹米的粉末研磨卒100彳散米需姜5个小时.问谜一步将粉末粒度减少至 50微米'需要多少小时？提示肛g< Dfa-Dia ) , a=-2解：根据己知条件m= g < Df a -Di a > =9.8 ( 100-2-200-2 > ,初始研磨所做的功W2 =g < Df a -Di a ) =9. 8 ( 50-2-100-2〉进一步胡摩所做的功Wl/W2=tl/t2, t2=tl (W2/ Wl)= 20 小时2 .在低压气体笺化割材时.宜径Im的祯粒，需耍行走10米和花去4秒钟进行固化，那么在团样条件下'100 |J m粒度颗粒需娶多长片间直化：计算时需宴作何科假设。
解：固化时间；I -D p 毗{Cpln 仃血-Ta/TsS) +Z1 H/Ts"To}/6 fi简化成t = K Z)并令 K= p n {Cpln (TbTWEo) ff/Ts-To//6 p ,假设巨力的作用彳艮小时,有4/X=1000K/100KX=0. 4 秒 S 二 1 米3 .相同外径球型寒粉末沉降分析.设一种为宜泾 100做米实心领粒，一种为有内径为60的> D理空心粉末'求他们的在水申叭沉降时间(沉降速度) 二& 1.解:v=h/t=Ed 2 ( p I - P 2 )/(18 q )竺gd 2 ( P 1 -p 2 )/(18 n )t 二 h/gd 2 ( p 1 求-p 2 )/(18 q ) =31 秒，得十i〔实心〉 t2=23秒4、 一压坯高度卑直泾的三喑，压力刍上而下单宜压制，在压坯三分之二高度处压力只有压坯顶部辰力的四 分之三，求压制压力为500Mm时，压坏三分之一高底和乐坯低部的任制压力？ < 10分〉解：根抵己知条件，在h-2/SH时，P2-3/4P1，计算得BXP ( -QL ) -3/4h 二 1/3H 时'PAP1EXP < 弋 2 )二 281。
25Npa在压坯底部压制压力P=21094M?a5、 若用俱离子浓度为12克/尔〈g/noL〉的硝霰谟做电解液制取族粉时，至少需要多犬的电流密度才能够 获得松散扮末？假设3=1 ( 10分〉解：键离子浓贡为12克/每升(g几)时竽亍12/58. 71-0. 2051niol/L,K c=0. 205Lmol/L,并己知 a=l由『l/& G 1=1 x 0. 2D51=0. 2051 A/cre2 =20. 51A/dm2至少需姜啦流密度等于20.51A /每2才能够茯得松散粉末合金化的特点:金属学原理弓普通呵一致，合金元索选乐上的差别，孔隙度对合金元索的强化效果有亘彳爰影电 密度小于6.58/53 E寸效果不址强化效果好前元素GJ/In易于氧化冶全形式Q,P在烧结钢中有强化作用， 挣高材料的密度的方法:复压复烧二次压叔与烧结焰浸低焰点组元熔化厉浸入至！昏架中.粉末冶金热锻热琴 静压SC体系:含茨量的控制，游翼正墨的防止，组织性能与烧结石的冷却速岌有关Fe-Cu-C与Fe-Cu-Mo-C条烧 结铜“0%以内，焰浸铜:15,25%,较佳配比为CJ 时效作用比较明显文寸尺寸变化育很大影电Mo的主妾作用泵直洛洗化，细化径韧Mo的扩散凰一舱采用合金粉.FrP・C系:形戒Fe・P固溶体同溶弓1化黏小奥氏体区堆达护歇F"在1050弓鱼共晶芜成液相危迓烧结，以合金形 式加入.Fe-Mn-C系:面溶强化，提高淬透性，资源丰富您格低易于氧化。
Fe-Crv系:改善力学性能,抗氧优 性，耐舄蚀性，以合金粉的形式加入.膨地与收缩：在包晶线温匿以下烧纭，不发主异常膨胀邳过包晶汩度时，液相迅速涓失，氢气自液相析 出，摘成气孔而出现异常膨胀烧结温度诚低，所需姜的保温时间越长制遗工艺：庚料粉末及海滑剂:嘉化^元秦粉末，容易玉制，烧结时出现液咱，利于烧洁，压剧:不大朗压力 下簸够达到95%的相对密民饶结：润潸剂（湿艮低，灰分少）电烧结气氛（低森也-40度以下），添加溶解 匿高的合金元素，烧结后处理°圜」金属麾擦材料:甩以金属及其合金为基体，滋加贤栾组元和润滑矩元一巾检末冶金技木帛咸的复合材料，昱 摩擦式离合器三制初器的关谨组件C它其有足够的强度'合适而稳便的摩擦系数，工作平稳可垂耐磨及污染 少等忧戌〃是现代章擦材料家族中应用面最大•量最大的材料基本耍求:足垂的摩搀系弑高温高压下的稳定 性，耐薯性，强度，与照性.耐腐蚀不黏仑瓦抗咬合等•烧"摩擦材斜的分类；干摩擦传幻装查；轻负荷和中 等负荷的传动装置干摩:擦制幻器；中等负荷剖垂次苛制劝^’油中二作他高合帚4寻快荷左制高合器和 至负荷的高合器液俗阎密制劝器：中等负苛和重办荷的制改器倒障擦材料的三组元：基体组元，润滑组元，堡猱组元。
早体组亓;作用：很大程庖上决定材料的氓骼耐热性，耐磨性铁畅焰点高，彳复席大；易亍对偎材料形成黏 附c可加入合金元素改苦性能，复度、强度、蜚探系数毕洞基；耐腐饱，与对卷材料配合好;CU 50-90% ;强化合金元婪Srb AL Zn, Ni等润滑组元作用：改善抗卡性，提高耐磨性•分类低焰点全帚备各祕、祥等.石墨硫化执二疏化（氐二硫化鹄、硫 化亚诉金屈（Cux Nix rex Co）磷比软b滑石等摩擦条件刘性能的影响：压力、温度、速度、对溜材料；摩）柬系数随压J J t亶大、温度升高及滑动速度的增 大而；曾大；磨损随压力增尢及浸良升高而增大喷撒匚艺的优点：（1）实现了无加压速续烧结.耗能怔2）采用松敞烧2&粉末还辰充分，可获得高孔隙 世的坚擦衬层，对雄»®ffi茶蚊极为自利⑶用功能衷弟和冷压方法替代切『加工制取油彳喜经济而有吝 效4）采用蓿整孚而取代切削加工'材料利用帝高，产品底度和三行夏精度高5）可以根锯要求制取^ 擦衬层极薄的摩擦片（C.2-0.35mm）,而臣其它工艺贝滩以达到粉末颖粒结晶构造和表面状态：（1）金属及多数丰金属颗粒都是结晶诗，（2）制粉二艺对粉末颗粒的箱晶 构造起首主裹作用.一般说花粉末领粒具有多晶结构，而晶粒的大小取徙干工莒特点和冬件，对干极细粉末 可能出现单晶颗粒。
3）粉末额粒的表而状态十分复杂一垃邀末倾拉煎细，亦表3应发达；同时粉末颗粒 的触陷多，内表面也就相当大粉末:是幸丸粒与颗粒间的空隙所组成前集合休单颗粒的性风（1）由粉末材佯决定食反性亦点阵住林腔论密国焰点、塑性.强性.电磁性a化学戍分祭 （2）由同乡末生产方法所决定"性风如粒虞软粒形状、宫骷表面状吞.晶M结构.点阵映陷、颗粒内气体含 量、表而吸附前气体与氧化物、活性等用透射显徵拔洌定时，一般采用玻璃片制样对分散介质的要求：（1）分散介质与所测粉三额粒不乜化学反 应；（2〉分散介质挥发的蒸气对显做谯镜头没有溜蚀作用；〈3〉分散介质应是无色透明并能较好地湿润所 测颗莎；（4J分散介质对人体中条庚没有危害冷等静庄制主耍工艺过程包括模旦材料的选搀西模旦的制作•粉末料的准备.以及将粉末料装入夜袋.密封.压 制和脱模.混合料的制备：1便感化物与粘站相粉末视合均匀’并进一步瞎仑氐硬质合金成品的性褪，很大程匿上取 诀于视合料的制各. 2沐著机是制各混合牌前主芙设备“球磨的各项工艺参数对泯合料的质量有明显的影 响钢络硬质合金的热处理退火；硬度下跖可机加工淬火；硬度、强度、耐磨性捉高问火；消除应力、稳定 组织.表面外理：超谀层.。
