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1、考试题型：填空 十道 20分 每空一分 名词解释 十道 20分 简答 3道 20分 10分 5分 5分 论述 2道 每道20分老师答疑内容绪论 粉末冶金概念（金属陶瓷法） 粉末冶金与传统的差别 及它的优点粉末制备 物理化学制粉包括及每一种的机理 机械制粉的分类 球磨制粉转动的三种状态不同方法制备粉末的形状（球状 树枝状）粉末性能及表征 粉体 胶体的区别 粉末颗粒 单颗粒 二次颗粒等的划分依据粉末的性能物理 化学性能 工艺性能包括松状密度 压实密度 压制性 成形性粉末粒度 粒度组成及分布 等相关概念 粉末表面积（克比表面积）及测试方法粉末粒度 粒度组成及分布对工艺性能的影响 粉末形状对工艺性能的
2、影响普通成形 成型前的预处理及作用 压制过程中（位移 变形 搭桥）变形方式单向 双向压制坯体中的密度分布及为什么这样分布？采取什么样的措施可以消除？压制过程中力的分析及影响因素 脱模后弹性后效？及形成原因 压坯密度分布特种成形 每种成形方法的原理及成形过程烧结 烧结分类（单元系 多元系）固相 液相烧结 烧结机构及原理 发生液相烧结的条件 影响烧结的因素 假合金？ 烧结气氛（概念）活化烧结 热压绪论粉末冶金是用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各类型制品的工艺过程。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此也叫金属陶瓷法。现代粉末冶金技术的发展
3、中共有三个重要标志：1、 克服了难熔金属熔铸过程中产生的困难。1909年制造电灯钨丝，推动了粉末冶金的发展；1923年粉末冶金硬质合金的出现被誉为机械加工中的革命。2、三十年代成功制取多孔含油轴承；继而粉末冶金铁基机械零件的发展，充分发挥了粉末冶金少切削甚至无切削的优点。3、向更高级的新材料、新工艺发展。四十年代，出现金属陶瓷、弥散强化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速钢、粉末高温合金相继出现；利用粉末冶金锻造及热等静压已能制造高强度的零件。粉末冶金工艺的基本工序：1.原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电
4、化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理力学性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外，还有松装烧结、熔
5、浸法、热压法等特殊的烧结工艺。4、产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。粉末冶金工艺的优点： 1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。 2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。 3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由
6、坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。 4、粉末冶金能保证材料成分配比的正确性和均匀性。 5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。粉末冶金材料和制品的发展方向1、具有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高质量的结构零部件发展。2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金。3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金。4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。粉末制
7、备技术1. 在不同状态下制备粉末的方法1.1 在固态下制备粉末的方法 （1）从固态金属与合金制取金属与合金粉末的有机械粉碎法和电 化腐蚀法； （2）从固态金属氧化物及盐类制取金属与合金粉末的还原法； （3）从金属和非金属粉末、金属氧化物和非金属粉末制取金属化合物粉末的还原化合法。1.2 在液态下制备粉末的方法 （1）从液态金属与合金制取金属与合金粉末的雾化法； （2）从金属盐溶液置换和还原制金属、合金以及包覆粉末的置换法、溶液氢还原法；从金属熔盐中沉淀制金属粉末的熔盐沉淀法；从辅助金属浴中析出制金属化合物粉末的金属浴法； （3）从金属盐溶液电解制金属与合金粉末的水溶液电解法；从金属熔盐电解制金
8、属和金属化合物粉末的熔盐电解法。1.3 在气态下制备粉末的方法 （1）从金属蒸气冷凝制取金属粉末的蒸气冷凝法； （2) 从气态金属羰基物离解制取金属、合金粉末以及包覆粉末的羰基物热离解法； （3）从气态金属卤化物气相还原制取金属、合金粉末以及金属、合金涂层的气相氢还原法；从气态金属卤化物沉积制取金属化合物粉末以及涂层的化学气相沉积法。从实质过程看，现有制粉方法大体可归纳为两大类，即机械法和物理化学法。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。 粉末的生产方法很多，从工业规模而言，应用最广泛的是还原法、
9、雾化法和电解法；而气相沉淀法和液相沉淀法在特殊应用时亦很重要。2.1还原（还原化合）法还原金属氧化物及盐类以生产金属粉末是应用最广泛的制粉方法不同金属选用不同还原剂还原反应向生成金属方向进行的热力学条件研究化学反应动力学时一般分为均相反应动力学和多相反应动力学均相反应：多相反应:活化能的两个理论：碰撞理论 活化络合物理论多反应的特点，存在界面；影响因素：温度 浓度 界面特性 界面面积 界面几何形状 流体速度 反应相比例 核心的形成 扩散层。影响还原过程和铁粉质量的因素：原料 原料中杂质的影响 原料的粒度固体碳还原剂 还原剂类型 还原剂用量 还原工艺条件 还原温度和时间 料层厚度 还原罐密封程度
10、添加剂 加入一定量固体碳的影响 返回料的影响 引入气体还原剂的影响 碱金属盐的影响 海绵铁的处理海绵铁退火的作用： 退火软化作用 补充还原作用 脱碳作用 退火温度对铁粉压缩性的影响氢铁法的特点：采用较低的还原温度和较高的压力 可利用粉矿 所得铁粉很纯 所用氢为转化氢 还原后的气体带出一部分固体颗粒金属热还原所用还原剂的条件：反应热效应大 形成的渣及残余还原剂容易与金属分开 还原剂与被还原金属不能形成合金及其他化合物气相沉积法：金属蒸气冷凝 羰基物热离解 气象还原 化学气相沉积化学气相沉积（CVD）是从气态金属卤化物还原化合沉积制取难溶化合物粉末和各种涂层的方法。液相沉淀法：金属置换法 溶液气体
11、还原法 从熔盐中沉淀法 辅助金属浴法共沉淀法制取复合粉包括两种方案：一种是使基体金属和弥散相金属的盐或氢氧化物在某种溶液中均匀析出 然后经过干燥 分解 还原以得到基体金属和弥散相的复合粉另一种是将弥散相制成最终颗粒，然后悬浮在含基体金属的水溶液中作为沉淀结晶核心，待基体金属以某种化合物沉淀后，经干燥 还原 得到以弥散相为核心的基体金属包覆在外的包覆粉电解法：水溶液电解 有机电解质电解 熔盐电解 液体金属阴极电解影响熔盐电解电解过程和电流效率的的主要因素：电解质成分 电解质温度 电流密度 极间距雾化法：雾化原理： 二流雾化法采用高速1气体或高压水击碎金属液流，而机械粉碎法借机械作用破环固体金属原
12、子间结合力 所以物化法只克服液体金属原子间的键合力，所需力很小。影响雾化粉末性能的因素：雾化介质 介质类别 气体或水压力 金属液流 金属液的表面张力和粘度 金属液过热度 金属液液流股直径 其他工艺因素 喷射参数 聚粉装置参数 快速冷凝技术（RST）特点：极冷大幅度减小合金成分偏析 可增加合金的固溶能力 可消除相偏聚合非平衡相 抑制或消除某些有害相 由于晶粒细化达到微晶程度，在适当应变速度下可出现超塑性机械研磨法;研磨的任务包括：减少或增大粉末粒度；合金化；固态混料；改善、转变或改变材料的性能等。（1）研磨规律:在研磨时，有四种力作用于颗粒材料上：冲击、磨耗、剪切以及压缩。在球磨机中球体运动的方
13、式有四种（如图1-1）：滑动、滚动、自由下落以及在临界转速时球体的运动。（2）影响球磨的因素 球磨机中的研磨过程取决于众多因素：装料量、球磨筒尺寸、球磨机转速、研磨时间、球体与被研磨物料的比例(球料比)、研磨介质以及球体直径 装球量 被研磨物料性质。超细金属粉末：将粒径0.1um而必须用电子显微镜才能看见的颗粒定为超细颗粒；超细金属粉末是指许多单个超细金属颗粒的聚集体。制备方法： PVD 流动油面上真空蒸度法（VEROS）低压气中蒸发法 金属羰基物热分解法 等离子化学沉淀法（PCVD） 溶胶凝胶法第2章 粉末的性能及其测定固态物质按分散程度分为致密体、粉末体和胶体。 固体（致密体）：一种晶粒的
14、集合体。粒度1mm粉末（粉末体）：由大量颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。粒度介于0.1 m1mm。特点是颗粒之间有空隙，且连接面少，面上的原子键不能形成强的键力，没有固定形状，具有与液体相似的流动性，但由于移动时有摩擦，流动性有限。 胶体：粒度0.1 m粉末颗粒（particle）：组成粉末的固体微粒一次颗粒（单颗粒）（single particle）：粉末中能分开独立存在的最小实体二次颗粒（secondary particle）：单颗粒以某种形式聚集团粒（particle agglomerates ）：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，易于分散（easy to di
15、sperse）絮凝物： 在粉末悬浊液中，单颗粒或二次颗粒结合成的聚集颗粒。粉末性能分类：化学性质主要指粉末的化学组成，即主要金属的含量和杂质含量粉末中的杂质类型 与主成分结合，形成固溶体或化合物的金属或非金属 Fe-C， Fe-Ni，W-Mo，Ti3Al，Ai3Ti， LaNi5（电池材料）等。 原料机械夹杂 主要为非金属类机械夹杂物 Si、Al 氧化物、硅酸盐等。 表面吸附物 水，氧，空气 制粉过程中带进的杂质 针对不同成分，有多种方法：传统的化学滴定法、燃烧法、溶解法、荧光分析法、能谱分析法等。杂质O含量测定：氢损值（可被H还原氧含量测定）：用氢还原，计算粉末还原前后的重量变化。 氢损值=（A-B）/（A-C）x 100%A粉末（5克）加烧舟
