粉末冶金重点整理.docx
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粉末冶金重点整理
粉末冶金重点整理
名词解释：
溶解析出：
物质通过固溶性质，固相物质经由固溶进入液相，形成饱和固溶体后继而析出，
进行物质迁移的过程。
气相迁移：
由于细颗粒表面蒸汽压比较大，在高温下挥发形成气相，然后在大颗粒上沉积下
来，导致大颗粒长大，小颗粒消失的现象。
弥散强化：
弥散质点存在导致材料强化的现象，实质上是弥散质点阻碍位错运动。
密度等高线：
压坯中相同密度区域的空间连线，将压坯分成具有不同密度的区域。
比表面：
单位质量单位体积的粉末所具有的表面积。
雾化法：
用高速的气流或液流把金属粉碎制造粉末的方法。
二流雾化：
由雾化介质流（气/液）和金属流构成的雾化体系。
快速冷凝：
将金属和合金的熔液快速冷却，保持高温相，获得性能特别的粉末和合金（如亚
稳态，非晶，准晶）的技术，是传统雾化方法的重要发展。
临界转速:
机械研磨时，使球磨筒内小球沿筒壁运动正好。
松装密度:
松装密度是粉末试样自然地充满规定的容器时，单位容积的粉末质量。
标准筛:
用筛装法测量粉末粒度时采用的一套按一定模数（根号2）的金属网筛。
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，单轴压制就是单
向压制。
粒度分布：
一定体积或一定重量粉末中各种粒径的粉末体积占粉末总量的百分数的表达。
二次颗粒:
由多个一次颗粒结合而成的粉末颗粒称为二次颗粒，粉末与粉末之间并不是冶金
结合的。
真密度:
质量与除去开孔和闭孔体积的粉末体积的比值，是粉末固体的密度。
相对密度:
粉末或压坯密度与对应材料理论密度的比值百分数。
比形状因子：
将粉末颗粒面积因子与体积因子之比。
压坯密度:
压坯质量与压坯体积的比值。
压坯强度:
压坯强度是指压坯反抗外力作用，保持其几何形状尺寸不变的能力。
粉末加工硬化：
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。
团粒:
由单颗粒或二次颗粒依靠范德华的作用下结合而成的粉末颗粒。
粉末压制性:
压制性是压缩性和成形性的总称。
压缩性就是金属粉末在磨具中被压紧的能力，一般用压坯密度表示。
成形性是指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，一般用压坯强度表示。
粉末流动性：
50g粉末从标准流速漏斗流出所需的时间。
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。
孔隙度：
粉体或压坯中孔隙体积与粉体表观体积或压坯体积之比。
雾化介质：
雾化制粉时，用来冲击破碎金属流柱的高压液体或高压气体。
内摩擦：
粉末颗粒之间的摩擦，有利于提高密度。
外摩擦：
粉末颗粒与模具之间的因相对运动而出现的摩擦，降低密度。
质粒工序：
借助于聚合物的粘结作用将若干细小颗粒形成一个团粒，减小团粒间的摩擦力，
增大流动性，大幅度降低颗粒运动时的摩擦面积的过程。
拱挢效应：
颗粒间由于摩擦力的作用而相互搭架形成拱桥孔洞的现象。
脱模压力：
使压坯从模中脱出所需的压力，与坯件的弹性模量，残留应变量即弹性后效及其
与模壁之间的摩擦系数直接相关。
弹性后效：
粉末经模压推出模腔后，由于压坯内应力松弛，压坯尺寸增大的现象。
合批：
将具有相同化学成分，不同批次生产的粉末混合的工序。
热等静压：
把粉末压坯或装入特制容器内的粉末体放在等静高压容器内，同时施以高温和高
压，使粉末体被压制和烧结成致密的零件或材料的过程。
冷等静压：
室温下，利用高压流体静压力使弹性模套内的粉末体被压制的方法。
假合金：
两种或两种以上金属元素不形成固溶体或化合物，相互之间不溶解而构成的合金体
系，假合金实际是混合物。
闭孔隙：
粉末颗粒中由材料包围、且不同外界连通的孔隙。
烧结：
粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。
烧结驱动力：
烧结过程中驱使原子定向迁移的因素。
扩散机制：
在烧结过程中，存在两种类型的物质迁移机制——物质的表面迁移和体积迁移。
表面扩散：
烧结模型中球表面层原子向颈部扩散。
蒸发凝聚：
球表面层原子向空间蒸发，借蒸汽压差向颈部产生定向移动的过程。
体积扩散：
借助于空位运动机制，球内部原子等向颈部迁移的过程。
黏性流动：
非晶材料，在剪切应力作用下，产生粘性流动，物质向颈部迁移。
塑性流动：
烧结温度接近物质熔点（高），当颈部的拉伸应力大于物质的屈服强度时，发生
塑性变形，导致物质向颈部迁移。
晶界扩散：
晶界为快速扩散通道，原子沿晶界向颈部迁移。
位错扩散：
位错为非完整区域，原子易于沿位错向颈部扩散迁移。
单元系粉末烧结：
纯金属、固定化学成分的化合物和固定成分均匀固溶体的粉末烧结体系，
是一种简单形式的固相烧结。
多元系固相烧结：
两种以上的组元（元素、化合物、合金、固溶体）在固相线以下烧结过程多元系液相烧结：
烧结温度高于多元烧结体系低熔组分的熔点或共晶温度的多元系烧结过
程，即烧结过程中出现液相的粉末烧结过程统称为液相烧结。
熔渗处理：
采取一定方法使多孔骨架固相烧结和低熔点金属渗入骨架后液相烧结以改善制品
性能的过程。
润湿性：
液相对固相颗粒的表面润湿情况，由固、液相的表面张力以及两相的界面张力所决
定。
热压：
把粉末装在模腔内，在加压的同时加热粉末到正常烧结温度或更低一点，经过较短时
间烧结成致密均匀的制品。
是一种活化烧结过程。
活化烧结：
采用化学或物理的措施降低体系烧结活化能，使烧结在较低温度下以较快速度进
行，使烧结体性能得到提高的方法。
（强化烧结：
反应烧结是指通过添加物的作用，使反应与烧结同时进行的一种烧结方法。
又称强化烧结。
更为严谨的，活化烧结和强化烧结有所不同。
活化烧结指可以降低烧结活化能，使体系的烧结可以在较低的温度下以较快速度进行，并且使得烧结体性能提高的烧结方法。
强化烧结泛指能增加烧结速率，或强化烧结体性能（通过合金化或者抑制晶粒长大）的所有烧结过程。
）
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加入的还原性气体或真空。
机械合金化:
借助于机械和物理活化使基体与合金元素间合金化和弥散粒子分布均匀。
注射成形：
一种从塑料注射成形行业中引伸出来的新型粉末冶金近净成形技术，将粉末与热
塑性材料均匀混合使成为具有良好流动性能（在一定温度下）的流态物质，而后
把这种流态物在注射成形机上经过一定的温度和压力，注入模具内成形。
温压：
粉末与模具被加热到较低温度（一般为150℃）下的刚模压制方法。
能在很小成本增
加基础上获得极高性能产品。
1.粉末冶金工艺的特点，定义，优缺点
粉末冶金是制取金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）为原料，经过成形和烧结工艺制造成各类型制品的工艺过程。
优点：
1.可以制备难熔金属，难熔金属化合物，假合金，多孔材料；
2.节约金属，降低成本；
3.可制备高纯金属；
4.保证成分配比的均匀性、正确性。
缺点：
1.粉末成本较高；
2.一般情况下产品大小形状受限；
3.总是有孔隙，烧结材料韧性一般较差。
4.昂贵的粉末；
5，压机，吨位要足够大。
2.粉末冶金的基本工序
1）原料粉末的制取（粉末可以是纯金属或它的合金、非金属、金属与非金属的化合物以及
其他各种化合物）；
2）成型，将金属粉末制成所需形状的坯块；
3）将坯块在物料主要组元熔点以下的温度进行烧结，使制品具有最终的物理、化学和力学
性能。
粉末冶金的哪个阶段提高材料的利用率？
为什么？
成型过程，直接用磨具压制的形状与最终形状很接近，举例说明：
齿轮。
3.工业用于大批量制造铁基粉末冶金零件中使用最多的产品铁粉？
1）还原铁粉
优点：
成本低，适合大量制造优质价廉的中低密度铁基粉末冶金零件；颗粒形状复杂，粉末成型性好，便于制造形状复杂或薄壁类零部件；烧结活性好。
缺点：
粉末纯度一般，压制性差。
2）雾化铁粉
气雾化铁粉：
近球形粉末，表面粗糙，成型性良好。
水雾化铁粉：
不规则粉末，表面粗糙，氧含量较低，压制性较好。
4.为什么用粉末冶金法制备纳米晶粒较困难？
从烧结热力学角度，粉末太小后表面能很大，有利于致密化，对晶粒长大有利，不利于块体纳米晶；
从烧结动力学角度，粉末颗粒很小，颈部半径小，烧结过程非常快，烧结温度相对较低，有利于致密化，温度提高，纳米亚稳态有长大的走势，纳米结构不稳定。
5.什么是弹性后效，影响因素有哪些？
压制过程中，粉末颗粒要经受着不同程度的弹性变形和塑性变形，并在压坯内聚集了很大的内应力。
当压力去除之后和将压坯脱拱之后，由于内应力作用，压坯产生的膨胀现象称为弹性后效。
主要影响因素：
a.压制压力：
压制压力高，弹性内应力高
b.粉末颗粒的弹性模量：
弹性模量越高，弹性后效越大
c.粉末粒度组成：
越合理，产生的弹性应力越小；粒度小，弹性后效大
d.颗粒形状：
形状复杂，弹性应力大，弹性后效大
e.颗粒表面氧化膜
f.粉末混合物的成份（如石墨含量）
6.提高压坯密度的方法
1）对粉末进行退火处理
2）加入润滑剂或成型剂
3）改变压制方式，如单向压制改为多向压制，使用热等静压、冷等静压
4）更改模具构造或压坯形状
7.对于刚性模压制，粉末混合物中通常要添加哪两类辅助物质？
为什么？
通常要添加成形剂和润滑剂。
原因：
1）对于硬质粉末，（由于粉末变形抗力很高，无法通过压制所产生的变形而赋予粉
末坯体足够的强度，一般采用添加成形剂的方法以改善粉末成形性能）提高生
坯强度，便于成形；
2）流动性差的粉末、细粉或轻粉，（填充性能不好，自动成形不好，影响压件密度的均匀性）添加成形剂能适当增大粉末粒度，减小颗粒间的摩擦力；
3）加入润滑剂使粉末颗粒与模壁间的摩擦减小，使压坯密度分布不均匀性改善，
提高模具的使用寿命。
8.巴尔申方程的三个假设
把粉末看成完全弹性体；
不考虑加工硬化；
忽略模壁摩擦。
适用于硬粉末
9.等静压的含义，好处
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。
好处：
1，密度分布更加均匀；2，有利于压坯强度的提高。
10.粉末压制时压坯密度变化的三个阶段：
a.粉末颗粒发生位移，填充孔隙，施加压力，密度增加很快；
b.密度达到一定值后，粉末体出现一定压缩阻力，由于位移大大减少，而变形尚未开始，压力增加，但密度增加很少；
c.当压力超过粉末颗粒的临界应力时，粉末颗粒开始变形，使坯块密度继续增大。
11.单轴压制和等静压制的差别及应力特点，定义，受力状态，效果
单轴压制和等静压制的差别在于粉体的受力状态不同，对于单轴压制，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，压坯中各处密度分布不均匀；等静压制时由于应力来自各个方向，各方向压力大小相等，粉体中各处应力分布均匀，因此压坯中各处的密度基本一致。
12.烧结定义，3个阶段（开始，中间阶段，最终阶段）
烧结是指粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。
Ⅰ开始阶段——粘结阶段
颗粒间的原始点接触转变成面接触，即通过形核、长大等原子迁移过程形成烧结颈。
主要发生吸附气体和水分的挥发，成形剂的分解和排出。
Ⅱ中间阶段——烧结颈长大阶段
原子向颈部扩散使烧结颈扩大，颗粒间距缩小，孔隙大量消失，密度、强度增加。
出现再结晶，颗粒表面氧化物有还原现象。
Ⅲ最终阶段——闭孔隙球化和缩小阶段
闭孔隙数量增加，并不断趋于球形和缩小。
小孔隙数量逐渐较少，烧结块缓慢收缩。
13.烧结为什么会发生？
单元系问题中，因为粉末体比块状的材料具有过剩自由能驱动烧结过程的进行。
这种过剩的自由能包括表面能和晶格畸变能。
粉末粒度越细，表面越不规则，其表面能就越大，所贮存的能量也就越高。
晶格畸变和处于活性状态下的原子，在烧结过程中也要释放一定的能量，易于烧结的进行。
多元系中，除了过剩自由能，还有体系自由能的影响。
体系自由能也会趋于下降，驱动烧结的进行。
14.什么叫假合金？
怎样才能形成？
假合金：
因两种以上金属各以独立、均匀的相存在，不形成合金相，被称为假合金。
热力学条件：
γAB<γA+γB
15.烧结颈部表面拉应力随烧结的变化
颈部弯曲面上的应力σ为σ=-γ/ρ作用在颈部的张应力指向颈外，导致烧结颈长大，孔隙体积收缩，随着烧结过程的进行，ρ的数值增大，拉应力逐步减小。
16.液相烧结的三个基本条件？
1）液相必须湿润固相颗粒。
这是液相烧结得以进行的前提，保证液相能进入颗粒间。
2）固相在液相中具有有限的溶解度。
导致固相物质迁移，改善固相晶粒的形貌和减小
颗粒重排的阻力，促进致密化。
3）液相应有一定的数量。
过少无法充分而均匀地包裹固相，过多无法保证临界尺寸。
17.表面迁移包括哪些？
表面扩散：
球表面层原子向颈部扩散。
蒸发凝聚：
表面层原子向空间蒸发，借蒸汽压差通过气相向颈部空间扩散，沉积在颈部。
它们导致孔隙表面光滑，导致孔隙球化，但对于致密化并没有贡献。
18.固相烧结后期，孔隙为什么会球化，小孔隙为什么会消失？
通过表面扩散和蒸发凝聚，孔隙中凸部位的物质迁移到凹部位，促进孔隙表面光滑，从而使孔隙球化。
小孔隙的消失就是孔隙的奥斯瓦尔德熟化过程，小孔消失，大孔长大。
烧结的扩散机构（黏性流动，蒸发凝聚，体扩散，表面扩散等）
?
粘性流动：
非晶材料，在剪切应力作用下，产生粘性流动，物质向颈部迁移。
?
塑性流动：
烧结温度接近物质熔点，当颈部的拉伸应力大于物质的屈服强度时，发生塑性变形，导致物质向颈部迁移。
?
晶界扩散：
晶界为快速扩散通道。
原子沿晶界向颈部迁移。
?
体积扩散：
借助于空位运动，原子等向颈部迁移。
?
表面扩散：
球表面层原子向颈部扩散。
?
蒸发-凝聚：
物质可能会在粉末颗粒表面蒸发，在接触颈部凝聚发生迁移，因而使烧结颈部长大
压制有台阶的制品时下模冲采用整体式带来的后果？
在压制横截面不同的复杂形状压坯时，必须保证整个压坯内的密度相同。
否则，在脱模过程中，密度不同的衔接处就会由于应力的重新分布二产生断裂或分层。
压坯密度的不均匀也将使烧结后的制品因收缩不同造成的变形也不同，从而出现开裂或歪扭。
为了使横截面不同的复杂形状压坯的密度均匀，需要设计不同动作的多模冲压模，并且使他们的压缩比相等。
什么是粒度和粒度组成？
粒径：
直径，表示的颗粒大小，描述粉末
粒度组成：
不同粒度的颗粒占全部的百分比，描述粉末体
制粉技术的机械法物理化学法（定义，见PPT）
机械法是将原材料机械地粉碎，而化学成分基本上不发生变化；
物理化学法是借助化学的或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末的。
影响粉末流动性的因素？
流动性差的危害？
粉末流动性的影响因素：
颗粒间的摩擦；粉末形状，表面粗糙，流动性差；理论密度，比重大，流动性增加；粒度组成，细粉增加,流动性变差
如果粉末的相对密度不变，颗粒密度越高，流动性约好；
颗粒密度不变，相对密度的增大会使流动性提高；如Al粉，尽管相对密度较大，导游与颗粒密度小，流动性仍比较差。
同松装密度一样流动性受颗粒间粘附作用的影响，因此，颗粒表面吸附水分、气体，加入成型剂减低粉末的流动性；
危害：
粉末流动性影响压制过程自动装粉和压件密度的均匀性，自动压制工艺中必须考虑的重要工艺性能---制粒工序,改善流动性;
压坯密度分布如何才能均匀？
实践中，未来使压坯密度吩咐更加均匀，除了采用润滑剂和双向压制外，还可采用利用摩擦力的压制方法。
虽然外摩擦是密度分布不均匀的主要原因，但在许多情况下却可以利用粉末与压膜零件之间的摩擦来减小密度分布的不均匀性。
1.模具构造要变更；
2.调整压坯形状（通过后序加工来造台阶）
3.压制方法（双向压，等静压，改变压制方向）
4.加润滑剂（流动性增加）
5.提高粉末可压缩性
特殊成形方法
等静压：
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。
粉末轧制：
将粉末引入一对轧棍之间并使之压实成具有一定粘结强度的连续带坯的成形方法挤压成形：
将粉末、粉末压坯或粉末烧结坯在外力作用下，通过挤压筒的挤压嘴挤成坯料或制品的成形方法。
爆炸成形：
利用炸药爆炸时产生的瞬间冲击波的压力，作用于金属时，金属的变形就像液流一样易于进行。
什么是温压，好处，机制最主要的是颗粒重排
温压技术是近几年新发展的一项新技术。
它是在混合物中添加高温新型润滑剂，然后将粉末和模具加热至423K左右进行刚性模压制，最后采用传统的烧结工艺进行烧结的技术，是普通模压技术的发展与延伸，被国际粉末冶金界誉为“开创铁基粉末冶金零部件应用新纪元”和“导致粉末冶金技术革命”的新型成型技术。
温压技术的特点：
?
能以较低成本制造出高性能粉末冶金零部件；
?
提高零部件生坯密度和高强度，便于制造形状复杂以及要求精密的零部件；?
产品密度均匀。
团粒的优点：
降低摩擦，流动性
制粒指将小颗粒粉末制成较大颗粒或团粒，目的是改善粉末的流动性。
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