硬质合金压制过程中的几个基本知识点优选版.docx

1、硬质合金压制过程中的几个基本知识点优选版压制过程中的几个基本知识点1、压制过程中粉末的位移与变形1.1 位移粉末装填在刚性模具中时，由于表面不规则，以及相互间的摩擦，颗粒间相互搭架而形成拱桥孔洞的现象叫做“拱桥效应”。当施加压力时，拱桥效应被破坏，粉末受到压力的作用而发生相对的位移，其位移情况如下图。1.2 变形粉末在发生位移的同时也发生着变形，变形主要有弹性变形、塑性变形和脆性断裂，基本情况图下图。2、单位压制压力计算单位压制压力=总压制压力/产品的受压面积，以硬质合金的B型（20mm5.25mm）试样为例：注：单位为 KN/mm2；，不同的粉末取不同的收缩系数值；通常情况下，收缩系数随着压

2、制压力的增加而下降，增加压制单重亦可使得收缩系数的下降。3、弹性后效粉末冶金类产品在去除压制压力，将压坯脱模以后，由于弹性内应力的松弛作用而引起压坯体积膨胀的现象，称之为弹性后效，其定量的表示式如下：式中：压坯高度或直径方向的弹性后效值；L0压坯脱模前的高度或直径；L1压坯脱模后的高度或直径。一般来说，高度方向上的弹性后效要比直径方向上的大得多（即弹性后效具有明显的方向性），脱模的一瞬间是弹性后效最为显著的时刻，是压坯最容易出现分层、裂纹的时刻。弹性后效是导致压坯出现分层、裂纹废品的主要原因。其影响因素有以下几点。 混合料成分的影响：硬度高的粉末在压制时所产生的弹性后效大，弹性后效值随着粉末的

3、硬度提高而提高。WC-Co合金混合料的弹性后效值一般比WC-TiC-Co合金混合料的低。高钴合金混合料的弹性后效值比低钴混合料的低，粉末氧化物和杂质含量高也会使得弹性后效值提高。 粉末物理性能的影响：粉末粒度细，颗粒粗糙程度降低，颗粒间结合强度降低，会增加压坯的弹性后效。混合料的料粒干燥过度变硬时，也会使得弹性后效增加。 压制压力和压制速度的影响：随着压制压力或压制速度提高，弹性后效值提高。同时弹性后效还与压坯的直径大小有关，直径越大，弹性后效值越大，因为压制速度过快，压坯中的气体来不及溢出，弹性后效值增加。 成形剂的影响：橡胶、PEG等做成形剂的压坯强度比石蜡做成形剂的压坯强度大，弹性后效低

4、，成形剂加量不足时，将使得压坯强度降低，弹性后效值增加。简而言之，一切提高粉末颗粒间结合强度（压坯强度）的因素，都会导致弹性后效值降低。一切提高粉末颗粒间接触应力的因素，都会导致弹性后效值提高。4、压制过程中的几个参数4.1 压缩比模腔中粉末装填高度与压坯高度的比值称为压缩比。影响压缩比的主要因素是粉末的装填密度，装填在模腔中的粉末的密度稍大于粉末的松装密度，与振实密度较为接近。粉末粒度或混合料料粒越细，其松装密度越小，装填体积大，要压制期望密度压坯时的压缩比也越大。通常情况下，硬质合金混合料的压缩比在2.54.0范围内，喷雾料一般在3.54.0，机械制粒为2.53.0。4.2 收缩系数压坯尺

5、寸与烧结后尺寸的比值称为线收缩系数。它与压制密度有关，在一定范围内，压坯密度越大，收缩系数越小。通常以不出现分层、裂纹、未压好、钴池时最大密度压坯尺寸和烧结后实际测定的尺寸来确定收缩系数。由于压坯密度分布的不均匀性，实际上采用平均线收缩系数。平均线收缩系数可由体收缩系数求得：体积收缩系数K体=压坯体积V1/合金制品体积V之比：影响收缩系数的因素较多，涉及混合料质量，成型工艺，产品要求等方面。如混合料的成分，粉末密度，成形剂的种类及加量，成型方式，产品形状、尺寸等，粉末越细，成形剂加量越大，制品形状越复杂，尺寸越大，收缩系数越大。5、压制废品沿压块的棱出现，与受压面呈一定角度，形成整齐的分界面叫

6、分层。造成压块分层的原因是压块中弹性内应力或弹性张力。如混合料钴含量低，碳化物硬度高，粉末或料粒愈细，成型剂太少或分布不均匀，混合料过湿或过干，压制压力过大，单重过大，压块形状复杂，模具光洁度太差，台面不平，均有可能造成分层。提高压块强度，减少压块内应力和弹性后效是解决分层的有效方法。5.2 裂纹压块中出现不规则局部断裂的现象叫裂纹。由于压块内部的拉伸应力大于压块的抗张强度。压块内部拉伸应力来自于弹性内应力。应注意：影响分层的因素同样影响裂纹。另外，延长保压时间或多次加压，减少压力，单重，改善模具设计和适当增加模具厚度，加快脱模速度，增加成型剂，提高物料松装密度；可以减少裂纹。未压好尽管压块孔

7、隙度可达到40%左右，但由于压制时物料或压力降原因，压坯孔隙是不均匀的；如果局部空隙尺寸太大，烧结中无法消除，叫未压好。料粒太硬，料粒过粗，物料松装太大；松装料粒在模腔中分布不均匀，单重偏低。均可能造成未压好（显颗粒）。1.分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。机械分离过程的分离对象是由两相以上所组成的混合物。其目的只是简单地将各相加以分离。2.传质分离过程用于各种均相混合物的分离3.平衡分离过程是借助分离媒介使均相混合物系统变成两相系统，分离媒介可以是能量媒介（ESA）或物质媒介(MSA)有时也可两种同时使用4.速率分离过程是在某种推动力的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散

8、速率的差异实现组分的分离。5.设计者只能规定其中若干个变量的数值，这些变量称为设计变量。6.设计的第一步还不是选择变量的具体数值，而是要知道设计者所需要给定数值的变量数目。如果Nv是描述系统的独立变量数，Nc是这些变量之间的约束关系数那么设计变量数Ni应为Ni=Nv Nc7.约束关系式包括：物料平衡式、能量平衡式、相平衡关系式、化学平衡关系式、内在关系式。8.引入逸度概念后，相平衡条件演变为“各相的温度、压力相同，各项组分的逸度也相等9.工程计算中常用相平衡常数来表示相平衡关系，相平衡常数Ki定义为Ki=yi/xi10.闪蒸是连续单机蒸馏过程11.有设计者指定浓度或提出要求的那两个组分，实际上

9、也就决定了其他组分的浓度。故通常把指定的这两个组分成为关键组分。并将这两个中相对易挥发的那一个称为请关键组分（LK）不易挥发的那一个称为重关键组分（HK）12.若馏出液中除了重关键组分外没有其他组分，而釜液中除了轻关键组分外没有其他组分，这种情况称为清晰分割。13.在化工生产过程中常常会遇到欲分离组分之间的相对挥发度接近于1或形成共沸物的系统。如向这种溶液中加入一个新的组分，通过它对原溶液中各组分的不同作用，改变它们之间的相对挥发度，系统变得易于分离，这种既加入能量分离剂又加入质量分离剂的特殊精馏也称为增强精馏。14.如果所加入的新组分和被分离系统中的一个或几个组分形成最低共沸物从塔顶蒸出，这

10、种特殊精馏被称为共沸精馏，加入的新组分叫做共沸剂。如果加入的新组分不与原系统中的任一组分形成共沸物，而其沸点又较原有的任一组分高，从釜液离开精馏塔，这类特殊精馏被称为萃取精馏。15.为了使塔内维持较高的溶剂浓度，溶剂加入口一定要位于进料板之上但需要与塔顶保持有若干块塔板，其回收溶剂的作用，这一段称溶剂回收段。16.选择性是衡量溶剂效果的一个重要标志。17.当被分离物系的非理想性较大，且在一定浓度范围内难以分离时，溶剂主要起了稀释作用18.也就是说，溶剂存在下塔内的液气比大于脱溶剂情况下的液气比。19.大量溶剂温升导致塔内气相流率越往上走愈小，液相流率越往下流越大。20.故可用E作为定性估算能否

11、形成共沸物的指标。组分蒸汽压相差越小，相互溶解度越小，则形成共沸物之可能性越大。21.若压力变化明显影响共沸组成，则采用两个不同压力操作的双塔流程，可实现二元混合物的完全分离22.气体吸收是气体混合物一种或多种组分从气相转移到液相的过程。而吸收的逆过程，即溶质从液相中分离出来转移到气相的过程，称为解吸。23.吸收过程按溶质数的多少可分为单组分吸收和多组分吸收；按溶质与液体溶剂之间的作用性质可分为物理吸收和化学吸收；按吸收温度状况可分为等温吸收和非等温吸收。24.多组分吸收和解吸像多组分精馏一样，不能对所有组分规定分离要求，只能对吸收和解吸操作起关键作用的组分即关键组分规定分离要求。但由Na=1

12、可知，多组分吸收和解吸中只能有一个关键组分。25.一般的精馏塔是一处进料，塔顶和塔釜出料。而吸收塔或解吸塔是两处进料、两处出料，相当于复杂塔。26.精馏操作中，汽液两相接触时气相中的较重组分冷凝进入液相，而液相中的较轻组分被汽化转入气相。因此，传质过程是在两个方向上进行的。27.吸收剂由于吸收了气体中的溶质而流量不断增加，气体的流量则相应的减小，因此，液相流量和气相流量在塔内都不能视为恒定的，这就增加了计算的复杂性。28.平均吸收因子法假定各板上的吸收因子是相同的，即采用全塔平均地吸收因子来代替各板上的吸收因子。29.气体或液体分子有吸着于固体物质表面的趋势，通常形成单分子层，有时形成多分子层

13、，这种现象称为吸附。被吸着的物质为吸附质，具有多孔表面的固体为吸附剂。30.工业上常用的吸附剂可分为四大类：活性炭、沸石分子筛、硅胶和活性氧化铝。31.活性炭具有非极性表面，为疏水和亲有机物的吸附剂。它具有性能稳定、抗腐蚀、吸附容量大和解吸容易等优点。活性炭用于回收气体中的有机物质，脱除废水中的有机物，脱除水溶液中的色素等。32.对极性分子如水、二氧化碳、硫化氢和其他类似物质有很强的亲和力，而与有机物的亲和力较弱。33.根据分子筛微孔尺寸大小一致的特点，当微孔尺寸比某些物质的分子大而比其他物质分子小时，分子筛的筛分性能即起作用。34.吸附平衡关系通常用等温下吸附剂中吸附质的含量与流体相中吸附质

14、的浓度或分压间的关系表示，称为吸附等温线。35.常用的吸附分离设备有：吸附搅拌槽、固定床吸附器、移动床和流化床吸收塔。37.38.一动物在自然界中的作用：1、动物在维持生态平衡中起着重要作用生态平衡：各种生物的数量和所占的比例总是维持在相对稳定的状态，这种现象叫生态平衡。生态平衡是动态的。维护生态平衡不只是保持其原初稳定状态。生态系统可以在人为有益的影响下建立新的平衡，达到更合理的结构、更高效的功能和更好的生态效益。（桑基鱼塘：是我国珠江三角洲地区，为充分利用土地而创造的一种挖深鱼塘，垫高基田，塘基植桑，塘内养鱼的高效人工生态系统。蚕沙（蚕粪）喂鱼，塘泥肥桑，栽桑、养蚕、养鱼三者结合，形成桑、

15、蚕、鱼、泥互相依存、互相促进的良性循环，避免了水涝，营造了十分理想的生态环境，收到了理想的经济效益，同时减少了环境污染。）2、动物可以促进生态系统的物质循环动物促进生态系统物质循环过程：动物作为消费者，直接或间接的以植物为食，通过消化和吸收，将摄取的有机物变成自身能够利用的物质。这些有机物在动物体内经过分解，释放能量，同时也产生二氧化碳，尿液等物质，这些物质可以被生产者利用。动物排出的粪便或遗体经过分解者分解后，也能释放出二氧化碳，含氮无机盐等物质。这些物质也可以被生产者利用。植物利用CO2和水制造的有机物是怎么返回机环境的？3、帮助植物传粉、传播种子 -使植物顺利的繁殖后代传粉：丸花蜂，蜜粉

16、；传播种子：苍耳果实的钩刺可以倒挂在动物的皮毛上，蜂鸟吸取红冠猿猴花的花蜜同时帮植物传粉；松鼠将松子储存在树洞里还有地面下，埋在地下的种子条件适宜时会萌发-有利于扩大植物的分布范围。4、虫灾某些动物数量过多，对植物造成伤害-蝗灾，是我国 上最大的虫灾。生物防治：就是利用生物来防治病虫害。除以虫治虫外，还有以鸟治虫、以菌治虫等。 优点：不会污染环境；治虫效率高；并能达到持续控制；成本较低为了控制害虫，人们想出了两种办法，如使用农药，或引入害虫的天敌，这两种方法，哪种好些？各有利弊。生物防治没有污染，但见效慢，只能在虫害不严重时使用。化学防治有污染，但见效快，在虫害突然爆发时使用。5 动物与生物反

17、应器利用生物做生产车间，生产人类所需的某些物质。目前，动物中最理想的生物反应器是-乳房生物反应器，人类通过对某种动物（牛，羊）的遗传基因进行改造，使这些动物的乳房可以产生和分泌人们需要的某些物质。具有节省建设厂房和购买仪器设备的费用，可减少复杂的生产程序和环境污染。转基因羊奶水中的人体蛋白-治疗严重呼吸系统疾病，血友病（遗传性凝血功能障碍的出血性疾病 ），先天性发声缺陷。转基因牛，乳汁中有人乳铁蛋白，人乳铁蛋白-抑制人胃肠道的基因感染。动物与仿生1. 科学家通过对生物的认真观察和研究，模仿生物的某些结构和功能来发明创造各种仪器设备，这就是仿生。 宇航员的宇航服与长颈鹿；萤火虫于冷光灯；蝙蝠的回

18、声定位与雷达；乌龟的贝壳与薄壳建筑；直升机与蜻蜓；大白鲨与仿鲨鱼皮泳衣不论何种文化，技术都是异曲同工的词汇。它可以指物质，如机器、硬件或器皿，但它也可以包含更广的架构，如系统、组织方法和技巧。技术它是知识进化的主体，由社会形塑或形塑社会。设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。人类通过劳动改造世界，创造文明，创造物质财富和精神财富，而最基础、最主要的创造活动是造物。设计便是造物活动进行预先的计划，可以把任何造物活动的计划技术和计划过程理解为设计。一、技术试验：v按应用范围分：农业试验、工业试验、国防试验、科学技术试验等v根据试验目的分：性能试验、优化试验、预测试验、信息试

19、验等 加图va性能试验：通过改变所给的条件，测量试验对象的状态变化并分析其原因，明确试验对象的性能或性能故障，如对产品的高（低）温试验、振动颠簸试验等。vb优化试验：对试验对象进行条件优化或条件组合，如农业中不同品种的对比试验等。vc预测试验：通过试验，预测被试对象状态的变化及产生的后果，如可以通过老化试验预测零件老化后的结果。(安全帽的超载试验)vd信息试验：通过测量、采集、识别和处理信息来影响试验效果。技术试验的方法：v优选试验法：运用数理统计的方法，选定若干次典型意义的试验，逻辑地推出全部试验所达到的最佳效果，这种试验方法称为优选试验法。如不同品种水稻的对比试验等。v模拟试验法：通过再现

20、的形式来模拟现实发生情况的方法称为模拟试验法。如汽车的碰撞试验，在专用的场所模拟现实中的撞车事故，以考察汽车的性能。采用这种方法试验，可以减小风险，提高效率。另外，模拟试验还可以通过缩小（放大）比例来模拟所设计的现场效果。如水利大坝从论证到、设计到开工建设进行了许多试验，可以将大坝制成等比例的缩小模型，进行水利试验。图v虚拟试验法：利用计算机技术来虚拟现实中的技术设计原型并进行试验的方法称为虚拟试验法。如：用计算机模拟“勇气”号火星探测器登陆火星表面的场景效果。图v强化试验法：通过扩大和强化试验对象的作用，以提高试验效率的方法称为强化试验法。v如：检测产品的抗压性能时可采用强化试验法，选用专用

21、的压力设备，对产品施加一定的压力，来考察产品承受压力的最大限度，这是强化外力对产品作用的试验方法。v移植试验法：在相互具有差异的事物之间，将某些共同相关的因素从一物移植到另一物进行试验，这样的方法就是移植试验法。如：作物的移植、学习方法的借用等。二、陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时， 是不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫陀螺仪。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒，因 为车轴有一股保持水平的力量。陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。然后用多种方法读取轴所指示

22、的方向，并自动将数据信号传给控制系统三、 v结构的稳定性：是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。影响结构稳定性的主要因素主要有：重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状等 v当物体受到外力作用时，原有的平衡状态被打破而出现的不稳定现象。影响结构强度的主要因素：结构的强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系.结构的形状: 三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定，所用材料最少。 四、“开环控制”与“闭环控制”的区别就在于控制系统中有无反馈环节，所谓闭环控制就是存在反馈环节的控制。这样的系统能够适时地检测控制的输出结果，并将检测到的

23、信息通过反馈环节反映到输入端，调整输入量，达到修正控制误差、提高控制精确度的目的。反馈技术被广泛应用在各种需要精确控制的系统中，尤其是电子控制系统，比如：各种放大电路中的增益控制；环境的温度、湿度、水位、压力的控制；机械结构的位置控制、速度控制等等。因此常常使人觉得：闭环控制是复杂的、精确的、自动的控制方式，而开环控制相对的简单、粗糙和非自动。这种感觉常常造成初学者在分析系统时的误判，需要特别注意。以普通家用压力锅的温度控制过程为例，在密闭状态下，锅内的温度与压力呈对应关系。加热锅体，锅内温度逐步升高，锅内压力也随之升高；当锅内的压力达到设定值时，高压将顶开压在排气阀上的重锤，排出蒸汽，使锅内

24、压力降低，压力的降低又造成温度的降低。由于重锤的重量是恒定，因此当温度达到设定值之后，加热量和排气量将呈动态平衡，锅内压力保持在高于大气压力的一个恒定值上，锅内温度也保持在高于常压水的沸点温度的一个恒定值上（一般为110左右），不再继续升高。过程如下图所示：分析这样一个控制问题，首先要界定所考察的系统范围。从整体效果上看，该控制过程的输入量是加热锅体，加热锅体导致的三个结果：锅体升温、锅内升压以及排气孔排气，都是输出量，而输出量并未反馈回来影响输入量，因此它是一个开环控制系统。而更细致的分析，应该把升温过程与恒压/恒温过程分别进行分析。分析时考察的系统范围不同，结论也不同。压力锅的加热、升温、

25、升压过程把加热炉具与压力锅看成一个系统，压力锅体因外部加热而升温，分析加热的过程。输入量接通电源或点火，输出量锅体升温、锅内升压以及排气孔排气。控制过程如下图所示，与用炉火加热普通锅体的过程相同，属于开环自动控制。压力锅的恒压、恒温控制过程压力锅能够保持锅内压力与温度恒定，主要是依靠了压在排气阀上的重锤的作用，因此还可以分析重锤对锅内压力的控制过程。输入量重锤的重量，输出量锅内气体的压力（温度），在输入端重锤重力与锅内压力（反馈量）进行比较，力的差值通过重锤控制排气孔的排气量，该过程属于闭环自动控制过程。类似的自动控制例子还很多，比如：山地梯田中的水位控制，从山头到山脚梯状层叠的平面稻田，水流

26、自上而下逐层灌溉着每一块田地，稻田中水位的高低由田埂上的排水口的高度决定，每一块稻田的水位都可以单独的设定。只要山头入水口的水流供给量保持在一定的范围内，无论蒸发量多或少，都能够确保稻田中基本恒定的水位。几千年来，劳动人民就是依靠这样一种简单的梯田结构，解决了稻田的自动灌溉问题，从控制设计的角度来看，梯田灌溉的水位控制没有使用任何反馈调节的环节，因此也属于开环控制。简单的开环控制，应用得当，通常能够达到理想的自动控制效果。反之，复杂的闭环控制也未必都属于自动控制。汽车的驾驶就是一个常见的实例：汽车沿着道路行驶，必须有人的操控，从控制的角度看，属于人工控制，这时我们是将人与车作为一个整体，看成一个系统。驾驶员通过操控方向盘、油门、刹车等机构，控制车辆行驶的状态；同时，驾驶员还通过视觉，查看车辆与前方道路或障碍物的位置关系信息，根据这一信息不断修正自己的操作，使车辆按照预定的路线轨迹行驶。在这一过程中，驾驶员通过视觉获取的信息就是反馈量，因此属于闭环控制。 在教学中，通过深入地剖析一些典型控制案例，注重分析其输入量、输出量、反馈量、干扰因素之间的相互关系，注意区分系统的层次关系，就能够抓住要害，化繁为简，深刻地理解问题的本质。