1、. .一、 緒論1、 粉末冶金的特點(diǎn)1經(jīng)濟(jì)性 2性能優(yōu)越性 3獨(dú)特性2、粉末冶金與鑄造相比：減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織含碳量及合金元素含量高，熔鑄形成大量骨骼狀碳化物偏析，硬度更高，韌性和耐磨性好，熱處理變形小，使用壽命長二、粉末冶金的粉末制備球形粉：氣霧化法，壓坯密度高，壓坯強(qiáng)度低樹枝狀： 電解法， 壓坯密度低，壓坯強(qiáng)度高生產(chǎn)過濾器的青銅粉偏向于粗顆粒，原因是顆粒越大，空隙越大；硬質(zhì)合金需要粉末非常細(xì)，空隙度越小。1、機(jī)械研磨法1加工原料要求：適于加工脆性粉末：陶瓷粉末、碳鋼、硬質(zhì)合金塑性材料的研磨方法：ü 經(jīng)特殊處理使其具有脆性(氫脆/氧脆)脫氫/氧ü

2、 氣流研磨(旋渦研磨、冷氣流粉碎等)2粉末形狀不規(guī)那么狀(多角狀、片狀)研磨過程的四種作用力：壓縮，剪切，沖擊破碎脆性粉末主要依賴沖擊，磨耗3氣流研磨法：優(yōu)勢：顆粒自動(dòng)分級(jí)，粒度較均勻；純度高無研磨球及研磨介質(zhì)污染；充入惰性氣體或復(fù)原氣體可防氧化；更分散，團(tuán)聚更少，沒有大顆粒存在ü 分類：旋渦研磨、冷流沖擊、流態(tài)化床氣流磨ü 特點(diǎn)：顆粒極細(xì)，粒徑可到達(dá)0.1m以下，粒度分布窄、粒子外表光滑、形狀規(guī)那么、純度高、活性大、分散性好4沖擊應(yīng)力與粉末粒徑對(duì)及粉末構(gòu)造缺陷的關(guān)系：潛在計(jì)算題：半徑越小，所需沖擊應(yīng)力越大5工作轉(zhuǎn)速滿足的條件潛在計(jì)算題：nA< n工作 < n臨

3、界工作經(jīng)歷表示：ü n=0.75n臨界：球體發(fā)生拋落，沖擊力大只能制取較粗、性脆的粉末ü n=0.6n臨界：球以滾動(dòng)為主，Colliding + Slipping action可制取細(xì)粉ü n<<0.6n臨界時(shí)，球以滑動(dòng)為主6物料粉碎遵循的規(guī)律脆性粉末很快破碎，延性粉末精細(xì)分層、冷焊，可人工脆化潛在計(jì)算題：Sm粉末極限研磨后的比外表積S0粉末研磨前的比外表積S 粉末研磨后的外表積t 研磨時(shí)間, k 常數(shù)潛在簡答題：3為什么會(huì)有極限研磨的顆粒大小存在“逆粉碎現(xiàn)象物料在超細(xì)粉碎過程中，隨著粉碎時(shí)間的延長，顆粒粒度的減小，比外表積的增加，顆粒的外表能增大，顆

4、粒之間的相互作用增強(qiáng)，團(tuán)聚現(xiàn)象增加，到達(dá)一定時(shí)間后，顆粒的粉碎與團(tuán)聚到達(dá)平衡。粉碎與團(tuán)聚之間存在平衡是各種粉碎存在最低粒度下限的主要原因打破以上平衡的重要方法之一：參加助磨劑在超細(xì)粉碎過程中，能夠顯著提高粉碎效率或降低能耗的化學(xué)物質(zhì)稱為助磨劑7潛在計(jì)算題：8強(qiáng)化球磨：1振動(dòng)球磨高頻振動(dòng)易使物料生成裂縫，裂縫附近應(yīng)力集中嚴(yán)重提高破碎效果、進(jìn)展超細(xì)磨單位時(shí)間內(nèi)研磨體造成的總沖擊數(shù)潛在計(jì)算題：m: 單位時(shí)間研磨體總沖擊數(shù)V: 球磨筒的體積K: 單位體積中球的數(shù)量B: 裝填系數(shù)n: 振動(dòng)次數(shù)/minZ: 轉(zhuǎn)動(dòng)一周球的沖擊數(shù)E: 轉(zhuǎn)動(dòng)一周相鄰沖擊數(shù)研磨效率用單位時(shí)間物料比外表增加量R表示潛在計(jì)算題：R:

5、 單位時(shí)間物料比外表增加量w: 振動(dòng)頻率e: 振幅d: 球直徑dm:物料直徑: 球體密度: 物料強(qiáng)度2行星球磨增加球沖擊次數(shù)，適宜制備納米非晶粉末3高能攪拌球磨ü 球體運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力：攪拌+滾動(dòng)ü 主要制備非晶、納米晶、納米顆粒，脆或韌性金屬粉末4機(jī)械合金化它是在高能球磨的條件下，利用金屬粉末混合物的反復(fù)變形、斷裂、焊合、原子間相互擴(kuò)散或發(fā)生固態(tài)反響形成合金粉末不同元素的新鮮外表不斷暴露，在壓力下相互冷焊，形成層間有一定原子結(jié)合力的多層構(gòu)造復(fù)合粒子機(jī)械合金化過程及機(jī)理原子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)合金化初始激活：延性顆粒扁平化，脆性顆粒破碎，形成原子化外表 經(jīng)過活性化與粉末焊合 合金化：各顆粒

6、間距接近原子級(jí)水平，產(chǎn)生大量缺陷，加速固相擴(kuò)散反響，實(shí)現(xiàn)合金化 組元間相互不斷擴(kuò)散分布，材料均勻化程度提高 合金化完畢：合金化過程根本完成或極其緩慢，整個(gè)體系處于非平衡化存在大量缺陷或非晶構(gòu)造 形成微顆?；途Щ?，顆粒細(xì)化，非晶晶化，局部構(gòu)造發(fā)生回復(fù)超飽和固溶體，氧化物彌散強(qiáng)化合金機(jī)械合金化過程粉末的形貌變化： 延性/延性體系：Ni-Cr, Ni-Al, Ti-Al, Cu-Zn etc 延性顆粒被碾成片狀 顆粒發(fā)生冷焊*治構(gòu)造 加工硬化、斷裂、合金化· 延性/脆性體系：ODS合金· 延性顆粒被碾成片狀· 脆性顆粒被破碎并鑲嵌于延性相中· 延性相合金化、

7、脆性相彌散分布· 脆性/脆性體系：Si-Ge · 顆粒破碎、合金化潛在簡答題：1材料為什么會(huì)被破碎？實(shí)際材料內(nèi)部存在許多細(xì)小裂紋和缺限，外力作用導(dǎo)致裂紋和缺限附近產(chǎn)生應(yīng)力集中。應(yīng)力到達(dá)一定程度時(shí)，裂紋開場擴(kuò)展而導(dǎo)致斷裂2. 為什么機(jī)械研磨法原那么上不適合塑性粉末塑性材料在斷裂前要發(fā)生塑性形變，因此要消耗大量的能量作業(yè)1、復(fù)合粉末材料, 屈服強(qiáng)度(yielding strength)與第二相關(guān)系如下: Particle size(mm) (MPa) 6.4 90 5.9 118 3.6 160 2.8 186求:第二相粉末為200nm時(shí),材料的屈服強(qiáng)度,第二相為球形. Sph

8、ere shape powder作業(yè)2、如果粉末初始粒度Di和研磨最終粒度Df，便可估計(jì)研磨所需的能量g: 常數(shù)，與粉末材料、球尺寸、球磨方式以及筒設(shè)計(jì)有關(guān)a: 經(jīng)歷系數(shù)，12一青銅粉末Boron Powder 40um，5小時(shí)到20 um，假設(shè)磨到10um需要多少時(shí)間？(a=2)答案：W1=g(20-2-40-2)=0.001875g W2=g(10-2-20-2)=0.0075gW1/W2=t1/t2 t2=t1(W2/W1)=20h2復(fù)原法海綿狀退火處理的作用：提高純度，復(fù)原氧化物，除C去雜，消除加工硬化復(fù)原劑的氧化物XO比金屬的氧化物MeO更穩(wěn)定，反響才能發(fā)生關(guān)于po2專用坐標(biāo)的使用以

9、求Fe2O3在1200度時(shí)的離解壓為例：過1200度做垂線交Fe2O3標(biāo)準(zhǔn)生成反響線于B，連接氧點(diǎn)O與B延長交po2坐標(biāo)即為離解壓兩直線的交點(diǎn)即為平衡點(diǎn)關(guān)于CO/CO2比值專用坐標(biāo)的使用求1620度Al2O3被CO復(fù)原時(shí)CO/CO2是多少？用圖解法從1620度作垂線交Al2O3生成反響線于E點(diǎn)，然后從C點(diǎn)通過E點(diǎn)畫一直線交于CO/CO2坐標(biāo)線于106/1和107/1之間，此為對(duì)數(shù)關(guān)系。為什么Al2O3的復(fù)原不能用CO，由以上數(shù)據(jù)可以知道，在1620度下，即使用現(xiàn)階段最純的CO復(fù)原，也無法滿足CO/CO2比值關(guān)系，因此無法用CO復(fù)原Al2O3.k值越大，反響速度也越大故反響速度常數(shù)來反響速度的大

10、小多相反響的速度k1：擴(kuò)散系數(shù)k2：化學(xué)反響速度常數(shù)ü k2<<k1，那么k = k2，即化學(xué)反響速度常數(shù)<<擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散快，濃度差較小時(shí)能夠有足夠的反響劑輸送到反響區(qū)v反響取決于化學(xué)反響速度，過程受化學(xué)環(huán)節(jié)所控制ü k1<<k2，那么k = k1=D/，即化學(xué)反響速度常數(shù)>>擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散慢，v反響取決于反響劑通過擴(kuò)散層厚度的擴(kuò)散速度，過程受擴(kuò)散環(huán)節(jié)控制為什么燒結(jié)要在高溫下進(jìn)展？燒結(jié)主要靠擴(kuò)散過程完成，T太低，過程由反響環(huán)節(jié)控制，物質(zhì)不擴(kuò)散；高溫時(shí)，由擴(kuò)散環(huán)節(jié)控制C復(fù)原Fe2O3詳見PPTFe3O4+FeO固熔體(浮斯體)和鐵

11、比容相差甚大，導(dǎo)致產(chǎn)生很大晶格畸變，需要很大能量生成Fe，致使新相成核困難，速度變慢Fe2O3Fe3O4FeO(浮斯體FeO·Fe3O4固溶體)FeFe滲碳在浮斯體鐵粉和海綿鐵開場滲碳間存在一個(gè)復(fù)原終點(diǎn)特征：ü 浮斯體消失；ü FeOC =FeCO 平衡破壞，而碳氧化還在進(jìn)展，氣相中CO%，海綿鐵開場滲碳海綿鐵斷面觀察法和化學(xué)成分分析法：如何判斷復(fù)原終點(diǎn)？復(fù)原不透，中間暗灰?guī)?夾心)尚未復(fù)原的浮斯體，不可能滲碳，C%0.03銀灰色，稍有一點(diǎn)氧化物夾生似的痕跡復(fù)原正常，0.2C%0.3銀灰色，中間有熔化亮點(diǎn)復(fù)原過頭，滲碳(有熔化的亮點(diǎn)) ，2% C%0.4%鐵粉質(zhì)硬

12、，壓縮性差H2復(fù)原制W粉-WO3淺黃-WO2.90藍(lán)WO2.72紫WO2褐WO3復(fù)原成W粉，其粒度比WO3粗長大機(jī)理：揮發(fā)沉積，而非聚集再結(jié)晶ü 內(nèi)因：原料揮發(fā)性WO3 ：T始揮 = 400，T顯揮 = 850 WO2 ：T始揮 = 700，T顯揮 = 1050ü 外因 高溫、且氣氛中有H2O T，WO3揮發(fā)性，蒸發(fā)進(jìn)入氣相中被復(fù)原，沉積到粗W顆粒外表，導(dǎo)致長大飽和蒸汽壓與外表曲率的關(guān)系細(xì)顆粒WO3的揮發(fā)性大于粗顆粒揮發(fā)性：WO2 <WO3T高顆粒長大嚴(yán)重粗粉 需T 長大趨勢減小，故可采用高溫此為兩階段復(fù)原法，制取細(xì)，中顆粒粉 一階段復(fù)原粗粒度W粉W粉粒度控制 得細(xì)W

13、粉ü 分段復(fù)原ü 盡量低的復(fù)原溫度ü 盡可能低的H2O%A、WO3粒度對(duì)W粉粒度的影響ü W二次顆粒：粗WO3粗，細(xì)WO3 細(xì)ü W一次顆粒：粗WO3細(xì)，細(xì)WO3 粗ü 粗WO3的水蒸氣易于排出，WO3中的氧排除后，內(nèi)部留下大量孔隙，v還快，一次顆粒不易長大ü 細(xì)WO3在復(fù)原后，H2O濃度， v還慢，生成的鎢核迅速長大，一次顆粒粗WC粒度的控制ü W粉的一次顆粒越細(xì)WC顆粒越細(xì)ü 碳化溫度過高或碳化時(shí)間過長，WC顆粒間的發(fā)生燒結(jié)或再結(jié)晶導(dǎo)致顆粒變粗ü 13501550，T，細(xì)顆粒鎢粉長大顯著，中

14、顆粒長大不明顯，粗顆粒根本上不長制細(xì)WC要選較低的碳化溫度3霧化法對(duì)象：任何能形成熔融液體的材料，主要是熔點(diǎn)不高的金屬專用于過濾器用青銅、不銹鋼、鎳的球形粉末制備氣霧化：球形冷卻相對(duì)慢，充足時(shí)間球化，球化所需外表能最小微觀構(gòu)造：外表呈現(xiàn)胞狀和樹枝狀構(gòu)造，有氧化痕跡霧化工藝實(shí)質(zhì)是一種快速凝固技術(shù)ü 能夠增加金屬元素的固溶度ü 極大地降低了成分偏析，粉末成分均勻，某些有害相，如高溫合金中的s相，可能因激冷而受到抑制，甚至消除ü 冷速提高，枝晶間距減小，晶粒細(xì)化，材料的晶體構(gòu)造向非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，可獲得細(xì)晶、微晶、準(zhǔn)晶直至非晶粉末氣霧化過程：負(fù)壓紊流區(qū)片狀原始液滴形成區(qū)帶狀霧

15、化中心區(qū)橢球狀冷卻凝固區(qū)球狀氣體流速越大，破碎液滴得到的粉末粒度越細(xì)潛在計(jì)算題：金屬液流破碎的速度范圍決定于液滴破碎準(zhǔn)數(shù)：氣體密度v：氣流對(duì)液滴的相對(duì)速度d：金屬液滴大?。航饘偻獗鞽力第一臨界速度v1 破碎開場第二臨界速度v2 形成粉末顆粒D1=10，第一臨界速度v1=D2=14，第二臨界速度v2=ü 氣流溫度低利于液滴破碎ü 水霧化：不規(guī)那么形 冷卻快，能量來不及釋放，呈不規(guī)那么狀，氧含量高(600×10-6)，須經(jīng)退火處理，但其具有很好的壓縮性，可冷壓成形冷卻較快：粉末形狀不規(guī)那么，亦可能發(fā)生氧化快速凝固：化學(xué)成分偏析很小水霧化中霧化顆粒的四種可能的機(jī)制火山爆

16、發(fā)式、濺射式、剝皮式、爆炸式金屬顆粒形成是沖刷(主要形式)的結(jié)果，因此霧化效率取決于介質(zhì)與金屬流柱之間的夾角水流速度垂直方向的分量是控制粉末顆粒直徑的主要因素潛在計(jì)算題：C: 霧化系數(shù): 金屬液流軸與水流軸間的夾角解決堵嘴的方法1、減小氣流/液流與金屬液流間的交角2增加噴口與金屬液流間的距離A3設(shè)計(jì)輔助風(fēng)孔，防止液滴四濺5水霧化改環(huán)流為板流霧化介質(zhì)的動(dòng)能愈大，金屬液流破碎的效果就愈好A. 外表X力和粘度:ü 金屬液的外表X力大，得球形粉ü 外表X力小，液滴易變形，得不規(guī)那么形狀形粉ü 粘度小得球形粉，外表X力抑制粘度作用使粉末球化溫度和化學(xué)成分對(duì)外表X力的影響(1

17、) 溫度升高，所有金屬(除Cu、鎘)的外表X力都降低(2) O、N、C、S、P等活性元素大大降低液金屬的外表X力ü O阻礙成球：在液滴外表形成氧化膜，大大提高金屬液的黏度ü C、P促進(jìn)球化：活性復(fù)原劑，能降低液體鐵中氧含量，減小金屬黏度ü N促進(jìn)球化：保護(hù)金屬不受強(qiáng)烈氧化ü S不影響顆粒成球形溫度和化學(xué)成分對(duì)粘度的影響(1)  溫度升高，金屬液粘度降低(2) 金屬液強(qiáng)烈氧化時(shí)，粘度大大提高，含Si、Al等元素的金屬粘度增加(3) 合金熔體的粘度隨成分變化的規(guī)律是：ü 固態(tài)或液態(tài)下都互溶的二元合金的黏度介于

18、兩種金屬之間ü 液態(tài)合金在有穩(wěn)定化合物存在的成分下黏度最大ü 共晶合金液體粘度最小，易球化得球性粉外表X力抑制粘度作用使粉末球化，因此X力越大，得球形粉；在液流能破碎的范圍內(nèi)，外表X力和金屬粘度越小，得到的粉末越細(xì)形成細(xì)粉的條件：ü 介質(zhì)壓力高、速度快ü 熔體外表X力、黏度小ü 熔體過熱度大ü 熔體液流直徑小ü 熔體液流長度短ü 噴射長度短ü 噴射頂角適當(dāng)形成球形粉的條件：ü 熔體外表X力大、粘度小ü 熔體過熱度大ü 液滴飛行路程長4電解法樹枝狀水溶液電解法:ü 陰

19、極區(qū)電極電位愈正者先復(fù)原沉積ü 陽極區(qū)愈負(fù)者愈先氧化溶解金屬越活潑(易失e-)，溶液越稀，溶解傾向越大；反之沉積傾向越大能斯特方程：純固體、液體、水的活度或物質(zhì)的量濃度等于1氣體的活度 = 氣體的壓力p，用100kPa的倍數(shù)表示電極電勢與離子濃度的關(guān)系Fe2+對(duì)電解池的影響ü 增大電解液電阻，降低溶液的導(dǎo)電能力ü 可能被溶于溶液中的O氧化2Fe2+ +2H+ +1/2O22Fe3+H2O 將陰極的銅溶解(2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+) 在陰極上得到電子被復(fù)原(Fe3+e=Fe2+) ü 鐵在溶液中反復(fù)氧化復(fù)原，導(dǎo)致電流效率降低Ni2+ü

20、降低溶液的導(dǎo)電能力ü 可能在陽極外表生成一層不溶性NiO薄膜，使陽極溶解不均勻，甚至引起陽極鈍化Ag：ü 陽極不溶解，從陽極外表脫落進(jìn)入陽極泥ü 以Ag2SO4形態(tài)轉(zhuǎn)入溶液，電勢高于銅那么在陰極會(huì)優(yōu)先析出，造成銀Ag的損失ü 電解含銀的銅陽極時(shí)，溶液中需參加HCl，使生成AgCl沉淀而進(jìn)入陽極泥回收標(biāo)準(zhǔn)電位比銅更正的金屬雜質(zhì)陰極：比銅優(yōu)先復(fù)原析出；陽極：不氧化，進(jìn)入陽極泥，或比銅后氧化標(biāo)準(zhǔn)電位與銅接近的金屬雜質(zhì)陰極：電流密度較高時(shí)，Cu2+降低時(shí)，析出進(jìn)入陰極產(chǎn)物；陽極：與銅一起溶解入溶液標(biāo)準(zhǔn)電位比銅更負(fù)的金屬雜質(zhì)陽極：優(yōu)先氧化溶解入溶液；陰極：留在溶液

21、中或比銅后復(fù)原ü 克當(dāng)量克原子量/原子價(jià)ü 電化當(dāng)量：ü i 1kc得到松散粉末ü i0.2kc只能得到致密沉淀物ü 1kci0.2kc可能析出析出致密體，也可能析出粉末ü 電流密度(I/A)增大，界面上的金屬離子驟減，C-C0值將增大過程為擴(kuò)散控制擴(kuò)散慢：電流密度(I/A)增大 c-c0差值增大>陰極區(qū)金屬離子驟減>由于陰極區(qū)的v電化反響 v擴(kuò)散>形成的晶核多>細(xì)粉ü 恒定電流密度下，攪拌電解液使擴(kuò)散層厚度減小，C-C0值也相應(yīng)減小，即c0增大過程為電化反響控制電化學(xué)反響慢時(shí)：陰極區(qū)的v擴(kuò)散v電化反

22、響>單位時(shí)間沉積的離子數(shù)相等>放電形核少>晶粒長大快>粗粉當(dāng)界面上金屬離子濃度C00，即電極過程為擴(kuò)散過程控制，此時(shí)v形核v長大，利于沉淀粉末。A. 金屬離子濃度ü Cu2+：1215g/L 0.2mol/Lü 能析出粉末的金屬離子濃度內(nèi)，Cu2+向陰極擴(kuò)散的金屬離子量越少，v形核v長大形成的晶核數(shù)越多，粉末越細(xì)ü Cu2+提高，致密沉積物的區(qū)域擴(kuò)大，粉末變粗ü Cu2+增加，利于提高陰極的擴(kuò)散電流，從而有利于銅的沉積，電流效率增大，粉末變粗ü Cu2+減小，電流效率低，得到細(xì)粉ü 陽極區(qū) H2開場生成，消耗H

23、+ Cu2+ 升高，粉末變粗ü 陰極區(qū) Cu可能被SO42溶解 Cu2+升高，粉末變粗ü 調(diào)整Cu2+方法把銅陽極換成鉛板，后者外表氧化，只導(dǎo)電，不析出Pb，溶液中Cu2+下降B. 酸度 /H+ü H2析出，H+降低，利于得到疏松粉末 H+增大，析出致密沉積物區(qū)擴(kuò)大ü H2析出，H+降低，溶液導(dǎo)電性下降ü 但形成粉末時(shí)并不都有氫析出，析出氫時(shí)析出物不一定粉末，可能是致密體C. 添加劑ü 電解質(zhì)添加劑和非電解質(zhì)添加劑ü 電解質(zhì)添加劑：提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性或控制pH值電解制粉的條件：A 電流密度ü 電流密度高電子釋放快，

24、v電化反響 v擴(kuò)散，銅原子v形核快，細(xì)粉陰極上單位時(shí)間內(nèi)放電離子數(shù)多，離子v形核v長大，細(xì)粉ü 電流密度低離子放電慢，過程由化學(xué)反響控制， v長大v形核，粗粉B 電解液溫度：ü 溫度提高，擴(kuò)散速度增大，晶粒長大增快，粉末變粗ü 電解銀時(shí)，當(dāng)溫度超過40時(shí)，離子遷移快，形成粗粉ü 解決方法：采用水冷電極C 攪拌：ü 攪拌速度高，擴(kuò)散層的厚度減小，v擴(kuò)散增大，粉末變粗ü 加快攪拌，或者電解液循環(huán)，可減少濃差極化，促使電解液的均勻度，利于陽極的均勻溶解和陰極的均勻析出熔鹽電解法共沉淀法舉例粉末包覆 為提高電極材料WCu合金的力學(xué)性能，可參加

25、少量的Ni，鎢在最中間，Ni包覆W，銅在最外層 首先，鎢粉在硝酸鎳中溶解，氧化鎳包覆鎢，復(fù)原得到鎳包覆鎢顆粒 鎳鎢顆粒在進(jìn)入氯化銅溶液中，包上銅后，烘干復(fù)原得到WNiCu合金粉 其性能：高溫導(dǎo)電，抗氧化，力學(xué)性能顯著提高平板狀固體溶解球形固體1、誘導(dǎo)期：復(fù)原僅在固體氧化物外表的某些活化質(zhì)點(diǎn)上進(jìn)展，新相(金屬)形成很困難，v反響很慢，很難測出2、反響開展期：新舊相界面不對(duì)稱，易于氣體吸附和晶格重新排列，故反響沿界面擴(kuò)展，反響面擴(kuò)大， v反響增加3、減速期：反響沿新相晶核為中心擴(kuò)大到相鄰反響面，反響面隨過程進(jìn)展不斷減小，v反響降低1. 欲得細(xì)W粉，應(yīng)如何控制各種因素？(1)采用兩階段復(fù)原法，并控制

26、WO2的粒度細(xì)； 2減少WO3的含水量和雜質(zhì)含量； 3H2入爐前應(yīng)充分枯燥脫水以減少爐內(nèi)水蒸氣的濃度； 4增大H2流量有利于反響向復(fù)原方向進(jìn)展，有利于排除水蒸氣使WO3在低溫充分復(fù)原，從而可得細(xì)W粉； 5采用順流通H2法； 6減小爐子加熱帶的溫度梯度； 7減小推舟速度和舟中料層的厚度； 8WO3中混入添加劑如重鉻酸氨的水溶液； 2. 用霧化法制取金屬粉末有哪些優(yōu)點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)： 易合金化 可制得預(yù)合金粉末(因需熔化), 但完全預(yù)合金化后, 又易使壓縮性下降. 一般采用局部預(yù)合金. 在一定程度上, 粒度、形狀易控制. 化學(xué)成分均勻、偏析小, 且化學(xué)成分較復(fù)原粉為純. 生產(chǎn)規(guī)模大.潛在計(jì)算題：3.簡述電

27、解析出物形態(tài)與電流密度關(guān)系。析出物形態(tài)與電流密度關(guān)系為：1） 得到松散粉末： 對(duì)應(yīng)圖中區(qū)2致密沉積物：對(duì)應(yīng)圖中區(qū)2） 過渡狀態(tài)：對(duì)應(yīng)圖中區(qū) 4. 用霧化法制取金屬粉末有哪些優(yōu)點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)： 易合金化 可制得預(yù)合金粉末(因需熔化), 但完全預(yù)合金化后, 又易使壓縮性下降. 一般采用局部預(yù)合金. 在一定程度上, 粒度、形狀易控制. 化學(xué)成分均勻、偏析小, 且化學(xué)成分較復(fù)原粉為純. 生產(chǎn)規(guī)模大.1. 假設(shè)制取多孔狀、球狀、樹枝狀粉末及超細(xì)粉末，應(yīng)分別采用何種制粉方法，為什么"多孔狀：噴霧熱分解發(fā) 球狀：氣霧化法 樹枝狀：電解法 2. 假設(shè)用鎳離子含量為12g/mol濃度的硝酸鎳做電解液制取鎳粉

28、時(shí)，至少需要多大的電流密度才能制得松散粉末。(KNi0.62) 3. 有哪些方法生產(chǎn)鐵粉" 并比較各方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 4. 為何鋁粉不能采用H2復(fù)原Al2O3制備，有可能采用C或CO復(fù)原制備，估計(jì)需采用何種條件？ 5 . 為何合金粉末的硬度高于同樣成分的混合粉末硬度？三、分體表征：ü 單顆粒：不能再別離，能獨(dú)立存在的最小實(shí)體ü 二次顆粒：由多個(gè)單顆?；蛞淮晤w粒構(gòu)成，不易別離、能獨(dú)立存在的顆粒ü 一次顆粒：最先形成，但不能獨(dú)立存在顆粒外表構(gòu)造：A. 外外表：顆粒外表宏觀的凸起和凹進(jìn)的局部，寬度大于深度的裂紋B. 內(nèi)外表：深度超過寬度的裂紋、微縫以及與顆粒外外

29、表連通的孔隙、空腔等不包括顆粒內(nèi)的閉孔機(jī)械夾雜：ü 機(jī)械夾雜物一般提高顆粒硬度，降低粉末壓制性能，對(duì)材料韌性，特別是沖擊韌性影響顯著ü 構(gòu)成裂紋源，降低材料力學(xué)性能形狀因子 圓形度： 等投影面積的圓的周長/顆粒投影像的實(shí)際周長 延伸度： n=最大尺寸l/最大投影面上兩切線間的最短距離b 扁平度: m=b/與最穩(wěn)定平面垂直的尺寸為厚度t 齊格指數(shù):延伸度/扁平度=n/m 球形度：等體積球的外表積/顆粒實(shí)際外表積 粗糙度：球形度倒數(shù) 外表形狀因子、體積形狀因子、比形狀因子f：外表形狀因子K：體積形狀因子比形狀因子： 真密度D1：有效密度D2：只包含閉孔的密度相對(duì)密度D3: 包含

30、開孔和閉孔的密度比外表ü 比外表積：Sw (m2/g)指單位質(zhì)量粉末具有的外表積ü 體積比外表：Sv (m2/cm3)指單位體積粉末具有的外表積費(fèi)氏：氣體透過法測外比外表測二次顆粒粒徑 50-0.1mBET：氣體吸附法測比外表積測一次顆粒粒徑顆粒的顯微硬度：ü 很大程度取決于粉末中各種雜質(zhì)與合金組元的含量以及晶格缺陷的多少，故間接代表了粉末的塑性ü 粉末純度愈高，硬度愈低ü 不同方法生產(chǎn)同一種金屬的粉末，顯微硬度不同孔隙度=空隙體積/表觀體積1松裝密度、振實(shí)密度和孔隙度的影響因素a. 粒度細(xì)粉：，松細(xì)顆粒間相互作用力大，易“搭橋，阻礙顆粒運(yùn)動(dòng)b

31、. 粒度分布ü 粒度分布窄，松ü 不同粒徑粉體按一定比例混合 ，松 小顆粒填充大顆粒的間隙，c. 顆粒形狀越復(fù)雜，松、振，d. 外表粗糙ü 粗糙：松，搭橋效應(yīng)ü 光滑：松，ü 粉末經(jīng)適當(dāng)球磨和外表氧化物的生成松e. 粉末潮濕，松2流動(dòng)性的影響因素ü 形狀復(fù)雜，外表粗糙，流動(dòng)性差顆粒間相互摩擦、咬合阻礙顆粒運(yùn)動(dòng)ü 細(xì)粉流動(dòng)性差ü 等軸狀(對(duì)稱性好)的粗粉流動(dòng)性好ü 粒度組成：細(xì)粉% 流動(dòng)性差粗粉% 流動(dòng)性變化不明顯3壓制性ü 壓縮性：粉末被壓緊的能力ü 成形性：壓制后，壓坯保持形狀的能力

32、成形性影響因素A.不規(guī)那么粉末，壓緊后顆粒間連接力強(qiáng)，成形性好樹枝狀最好，球形粉最差B. 細(xì)粉，顆粒松軟，成形性好1. 什么是粒度"粒度分布"平均粒度" 粒度: 顆粒在空間范圍所占大小的線性尺度. 粒度組成(粒度分布): 不同粒徑的顆粒占全部粉末的百分含量. 平均粒度: 粉末顆粒粒徑的統(tǒng)計(jì)平均值.2. 如何提高粉末的松和流動(dòng)性？松裝密度高的粉末流動(dòng)性也好，方法：粒度粗、形狀規(guī)那么、粒度組成用粗+細(xì)適當(dāng)比例、外表狀態(tài)光滑、無孔或少孔隙四、粉末成形1） 齒輪的制備工藝2） 前期準(zhǔn)備：一、粉末退火a、降低有害雜質(zhì)含量C，O等，提高純度。b、消除加工硬化，改善粉末壓制性能

33、c、退火溫度應(yīng)高于粉末材料再結(jié)晶溫度：0.45-0.6T熔.Fe：250 Cu：500。d、退火氣氛，復(fù)原氣氛或真空。高溫合金采用惰性氣體退火，而不用氫。二、粉末混合機(jī)械混合方式干混法：鐵基及其它粉末冶金零件的生產(chǎn) 濕磨法：硬質(zhì)合金或含易氧化組份合金的生產(chǎn) 化學(xué)法混合ü W-Cu-Ni包覆粉末的制造工藝 W粉+Ni(NO3)2溶液混合熱解復(fù)原700-750W-Ni包覆粉 + CuCl2溶液混合熱解復(fù)原400-450W-Cu-Ni包覆粉末ü WC-Co硬質(zhì)合金:醋酸鈷水溶液+WC 混合熱解 WC+Co包覆粉三、篩分四、制粒原理1. 借助于聚合物的粘結(jié)作用將假設(shè)干細(xì)小顆粒形成團(tuán)

34、粒2. 減小團(tuán)粒間的摩擦力3. 大幅度降低顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦面積4. 增大運(yùn)動(dòng)單元的動(dòng)力重量五、成形劑和潤滑劑壓制過程中顆粒變化：1)顆粒重排，顆粒的滑動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)顆粒間嚙合，變形，外力抑制粉末間的摩擦阻力，粉末移動(dòng)，填充到孔隙中去，壓坯密度顯著提高。2)產(chǎn)生屈服彈性變形，之后產(chǎn)生塑性變形壓力，粉末顆粒產(chǎn)生屈服彈性變形，當(dāng)?shù)竭_(dá)材料屈服應(yīng)力后，粉末顆粒產(chǎn)生塑性變形。3)加工硬化，顆粒斷裂和破碎粉末繼續(xù)位移困難，粉末加工硬化，顆粒發(fā)生斷裂和破碎，進(jìn)一步填充到壓坯中較小的孔隙中去。密度分布的規(guī)律，密度等高性 (1)沿壓坯高度下降(2)斷面，靠近上模沖局部:邊緣密度高于中間，中間最低(3)靠近下模沖情況如上

35、相反(4)上模沖邊緣處密度最高，下模沖密度最低彈性后效！壓坯脫出模腔后尺寸脹大的現(xiàn)象，殘留內(nèi)應(yīng)力釋放的結(jié)果硬脂酸鋅及成形劑添加與否 前者阻隔金屬顆粒的聯(lián)結(jié) 后者可提高壓坯強(qiáng)度高模量組份的含量 一樣應(yīng)變量，高模量增加殘留應(yīng)變能抗彎強(qiáng)度計(jì)算=3PL/2bh2平方 壓坯抗彎強(qiáng)度，MPa；P破斷負(fù)荷，N；L試樣支點(diǎn)間距離，ASTM：25.4mm中國：25mm； b試樣寬度，mm；h試樣厚度，mm。壓潰強(qiáng)度計(jì)算巴爾申方程:根本假設(shè)1.將粉末體視為彈性體2.不考慮粉末的加工硬化3.忽略模壁摩擦4.任意一點(diǎn)的變形與壓力間的變化率 d/d=k =P/A -對(duì)應(yīng)于壓縮量； A-顆粒間有效接觸面積巴爾申方程用于硬

36、粉末比軟粉末好適應(yīng)范圍：硬質(zhì)粉末或中等硬度粉末在中壓范圍內(nèi)壓坯密度的定量描述他將粉末體當(dāng)作理想彈性體對(duì)待，運(yùn)用虎克定律于壓制過程。假定粉末變形時(shí)無加工硬化現(xiàn)象，事實(shí)上，粉末在壓制過程中必然產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象未考慮摩擦力的影響未考慮到壓制時(shí)間的影響。只考慮了粉末的彈性性質(zhì)，而未考慮或忽略了粉末的流動(dòng)性質(zhì)。在公式推導(dǎo)過程中，未能將“變形與“應(yīng)變嚴(yán)格區(qū)分開來黃培云方程:考慮粉末兼具彈性成分和粘性成分適應(yīng)性硬質(zhì)或軟質(zhì)粉末均有效壓制過程的影響一、粉末原料1、粉末性能粉末化學(xué)性能的影響：粉末純度愈高，壓縮性愈好，壓坯強(qiáng)度高；O2、C、SiO2使壓坯彈性后效增加，損壞模具。合金粉末壓制性比純金屬粉末壓制性能差

37、，采用混合粉末壓制性優(yōu)于合金粉末壓制性，壓縮性、成形性如 Cu-Sn混合粉末壓制性優(yōu)于合金粉末壓制性。2、粉末塑性好、壓縮性好、壓坯強(qiáng)度高，晶格畸變，導(dǎo)致壓制性能變差；3、粉末粒徑的影響：粉末顆粒越粗，壓縮性好，流動(dòng)性，松裝密度提高，但成形性較差，壓坯嚙度可能會(huì)降低，粉末粒度分布有在流動(dòng)。4、顆粒形狀，球形粉末，流動(dòng)性好，壓縮性好，但成型性差，壓坯密度偏低。5、高徑比，高徑比增加，摩擦作用增加。潤滑劑選擇原那么 易于分散在粉末中加溶劑。 在燒結(jié)致密之前應(yīng)易于排瀉。 不應(yīng)改變粉末的化學(xué)性能。MoSi2有可能改變，在Fe基制品中MoS2中的Mo可作用為合金元素。 對(duì)人體無害。主要缺陷類型、成因分層

38、沿坯件棱邊向內(nèi)部開展的裂紋，與壓制面形成大約45度的界面 原因：彈性后效 控制方法 適當(dāng)降低壓制壓力 復(fù)雜件應(yīng)提高密度分布均勻性裂紋：臺(tái)階間結(jié)合處，脫模過程中的停頓原因：彈性后效 控制方法： 提高壓坯強(qiáng)度 復(fù)雜件成形：保持恒壓縮比與提高粉末填充均勻性特殊成型1等靜壓特點(diǎn)：受力均勻，無模壁摩擦，可得到密度分布均勻，密度較高的壓坯。通常不使用成形劑，制備性能極差的陶瓷粉末。a 濕袋壓制不宜自動(dòng)化b 干袋壓制 宜于自動(dòng)化熱等靜壓是消除制品內(nèi)部殘存微量孔隙和提高制品相對(duì)密度的有效方法2溫壓技術(shù)：ü 粉末與模具被加熱到較低溫度一般為150下的剛模壓制方法 特點(diǎn)：1.除粉末與模具需加熱以外，與常

39、規(guī)模壓幾乎一樣 溫壓與粉末熱壓完全不同2.溫壓的加熱溫度遠(yuǎn)低于熱壓高于主要組分的再結(jié)晶溫度3.被壓制的粉末冶金零部件的尺寸精度很高，外表光潔ü 孔隙的消極奉獻(xiàn)造成應(yīng)力集中，降低零部件的強(qiáng)度和韌性孔隙降低材料的熱導(dǎo)性能，抑制熱處理對(duì)力學(xué)性能改善的奉獻(xiàn)潛力溫壓過程的實(shí)質(zhì)：ü 塑性變形得以充分進(jìn)展：加工硬化速度和程度降低 壓坯密度ü 有效地減小粉末與模壁間的摩擦:增大有效外壓力ü 降低粉末顆粒間的內(nèi)摩擦：便于顆粒間的相互填充壓坯密度ü 顆粒重排為主導(dǎo)機(jī)理ü 顆粒的塑性變形為前者提高協(xié)調(diào)性變形ü 成為后期的主導(dǎo)致密化機(jī)理3注射成型注

40、射壓力和溫度是關(guān)鍵工藝參數(shù) ，取決于粘結(jié)劑類型與粉末粒度，顆粒形狀4粉末擠壓粉末擠壓的必要條件是什么"物料被擠壓出的必要條件是:擠壓壓力大于筒模壁和擠嘴模壁對(duì)混合料產(chǎn)生的摩擦阻力.5粉漿澆注1 料漿的制 備 由金屬粉末或纖維與分散劑等組成的混合物 具有一定的流動(dòng)性、粘度和相對(duì)穩(wěn)定性 分散劑：水或酒精添加劑粘結(jié)劑 賦予澆注件以足夠強(qiáng)度 PVA，PEG，藻酸鈉，3%穩(wěn)定劑 阻止粉末顆粒間的聚集，參加弱酸、堿，在顆粒外表上吸附H+或OH-離子 靜電吸附，同性相斥別離研究發(fā)現(xiàn),偏析現(xiàn)象ü 細(xì)顆粒或輕質(zhì)顆粒的重力沉降作用較小,顆粒堵塞效應(yīng)明顯ü 粗顆?；蛑刭|(zhì)顆粒隨分散劑的運(yùn)

41、動(dòng)較小,重力沉降效應(yīng)顯著ü 料漿的固液比,顆粒尺寸差異,顆粒比重差異,石膏模的吸水速度3. 影響粉漿澆注的因素有哪些"其中最主要的是哪兩個(gè)"有：粉漿的流動(dòng)性、穩(wěn)定性，粉末原料的粒度、粉末量與母液的比值液固比、粉漿的PH值、分散劑和粘結(jié)劑、粉末吸附氣體量等。最重要的是粉漿的流動(dòng)性和穩(wěn)定性.1.什么是彈性后效"它對(duì)壓坯有何影響"彈性后效：在去除P壓后，壓坯所產(chǎn)生的脹大現(xiàn)象。彈性后效危害：壓坯及壓模的彈性應(yīng)變是產(chǎn)生壓坯裂紋的主要原因之一，由于壓坯內(nèi)部彈性后效不均勻，脫模時(shí)在薄弱部位或應(yīng)力集中部位就會(huì)出現(xiàn)裂紋。五、燒結(jié)1，燒結(jié)的根本過程粉末燒結(jié)后，燒結(jié)

42、體的強(qiáng)度增加，首先是顆粒間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度增大，即聯(lián)結(jié)面上原子間的引力增強(qiáng)。在粉末或粉末壓坯內(nèi)，顆粒間接觸面上能到達(dá)原子引力作用范圍的原子數(shù)目有限。但是在高溫下，由于原子振動(dòng)的振幅增大，發(fā)生擴(kuò)散，接觸面上才有更多的原子進(jìn)入原子作用力范圍，形成粘結(jié)面，并且隨著粘結(jié)面的擴(kuò)大，燒結(jié)體的強(qiáng)度也增強(qiáng)。粘結(jié)面內(nèi)擴(kuò)大進(jìn)而形成燒結(jié)頸，使原來的顆粒界面形成晶粒界面，而且隨著燒結(jié)的繼續(xù)進(jìn)展，晶界可以向顆粒內(nèi)部移動(dòng)，導(dǎo)致晶粒長大。 燒結(jié)體的強(qiáng)度增大還反映在孔隙體積和空隙總數(shù)的減少以及孔隙的形狀變化上。由于燒結(jié)頸長大，顆粒間原來相互聯(lián)通的孔隙逐漸收縮成閉孔，然后逐漸變圓。在孔隙性質(zhì)和形狀發(fā)生變化的同時(shí)，空隙的大小和數(shù)量也在

43、改變，即空隙的個(gè)數(shù)減少，而平均空隙尺寸增大，此時(shí)小孔隙比大孔隙更容易縮小和消失。 致密化并不是燒結(jié)過程的開場，而只是燒結(jié)體的強(qiáng)度增大才是燒結(jié)發(fā)生的明顯標(biāo)志粘結(jié)階段燒結(jié)初期，顆粒間的原始接觸點(diǎn)或面轉(zhuǎn)變成晶體結(jié)合，即通過形核長大等原子過程形成燒結(jié)頸。顆粒內(nèi)的晶粒不發(fā)生變化，顆粒外形根本未變，整個(gè)燒結(jié)不發(fā)生收縮，密度增加也極微。但是燒結(jié)體的強(qiáng)度和導(dǎo)電性由于顆粒結(jié)合面增大而有明顯增加；燒結(jié)頸長大階段原子向顆粒結(jié)合面大量遷移使燒結(jié)頸長大，顆粒間距離縮小，形成連續(xù)的孔隙網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)由于晶粒長大，晶界越過孔隙移動(dòng)，而被晶界掃過的地方，孔隙大量消失。燒結(jié)體收縮，密度和強(qiáng)度增加是這個(gè)階段的主要特征；閉孔隙球化和縮

44、小階段當(dāng)燒結(jié)密度到達(dá)90%以后，多數(shù)孔隙被完全分隔，閉孔數(shù)量大為增加，孔隙形狀趨近于球形并不斷減小2，燒結(jié)系統(tǒng)自由能的降低使燒結(jié)過程的驅(qū)動(dòng)力，包括：ü 由于顆粒結(jié)合面燒結(jié)頸的增大和顆粒外表的平直化，粉末體的總比外表積和總外表自由能減?。?#252; 燒結(jié)體內(nèi)空隙的總體積和總外表積減小；ü 粉末顆粒內(nèi)晶格畸變的消失。外表能貫穿燒結(jié)的始終1.燒結(jié)初期2.燒結(jié)頸長大階段3.孔隙球化和消失階段燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力：外表能；晶格畸變能燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力：=1/x-1/當(dāng)>>，=-/為燒結(jié)頸處的X力，拉動(dòng)燒結(jié)頸擴(kuò)X有效作用力開孔隙：閉孔隙：除了外表X力作用外，還存在靠原子擴(kuò)散的物質(zhì)遷移，擴(kuò)

45、散是由擴(kuò)散濃度梯度造成化學(xué)位的差異所引起過?？瘴粷舛龋?過?？瘴粷舛忍荻?3，燒結(jié)機(jī)構(gòu)1粘性流動(dòng)ü 第一階段：相鄰顆粒間的接觸外表增大，直到孔隙封閉；ü 第二階段：殘留閉孔逐漸縮小。外表X力作用下，顆粒發(fā)生類似黏性液體的流動(dòng)晶體粘性流動(dòng)是靠體內(nèi)空位的自擴(kuò)散來完成的粘性流動(dòng)實(shí)際只適用于非晶態(tài)物質(zhì)2蒸發(fā)與凝聚蒸汽壓使原子從球的外表蒸發(fā)，重新在燒結(jié)頸凹面上凝聚下來，就是蒸汽與凝聚物質(zhì)遷移模型。3體積擴(kuò)散皮涅斯：ü 在顆粒接觸面上空位濃度高，原子與空位交換位置，不斷地向接觸面遷移，使燒結(jié)頸長大；ü 燒結(jié)后期，在閉孔周圍得物質(zhì)內(nèi)，外表應(yīng)力使空位的濃度增高，不斷向燒

46、結(jié)體外擴(kuò)散，引起空隙收縮。作業(yè)1. 一燒結(jié)產(chǎn)品直徑為10mm，相對(duì)密度為85%，那么，壓坯相對(duì)密度為83%時(shí)模具尺寸應(yīng)是多大？2. 由燒結(jié)線收縮率L/L0和壓坯密度g計(jì)算燒結(jié)坯密度s的公式為s=g/(1-L/L0)。試推導(dǎo)此公式。假定一壓坯相對(duì)密度68%燒結(jié)后，相對(duì)密度到達(dá)87%，試計(jì)算線收縮率是多少？4外表擴(kuò)散在較低和中等燒結(jié)溫度下，外表擴(kuò)散的作用十清楚顯，而在更高溫度時(shí)，逐漸被體積擴(kuò)散所取代5晶界擴(kuò)散晶界對(duì)燒結(jié)的重要性有兩方面：ü 燒結(jié)早期，粉末細(xì)小，孔隙多，孔隙與晶界相連搭界。因此頸區(qū)的空位易于被晶界吸收或擴(kuò)散。分布在晶界處的孔隙最先消除或通過晶界消除。ü 原子空位晶

47、界擴(kuò)散激活能只有體擴(kuò)散激活能的1/2，而擴(kuò)散系數(shù)增大1000倍。而隨著溫度降低這種差異更大。晶界對(duì)燒結(jié)頸長大和燒結(jié)體收縮所起的作用ü 假設(shè)顆粒接觸面上未形成晶界，空位只能從燒結(jié)頸通過顆粒內(nèi)向外表擴(kuò)散，即原子由顆粒外表填補(bǔ)燒結(jié)頸區(qū)。ü 假設(shè)晶界存在，燒結(jié)頸邊緣的過?？瘴粚U(kuò)散到晶界上消失，結(jié)果是顆粒間距縮短，收縮發(fā)生。6塑性流動(dòng)燒結(jié)頸形成和長大可看成是金屬粉末在外表X力作用下發(fā)生塑性變形的結(jié)果(1)燒結(jié)的早期，外表X力較大，塑性流動(dòng)可以靠位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，類似蠕變的位錯(cuò)機(jī)構(gòu)；(2)而燒結(jié)后期，以擴(kuò)散流動(dòng)為主，類似低應(yīng)力下的擴(kuò)散蠕變，或稱納巴羅赫倫微蠕變。(3)擴(kuò)散蠕變是靠空位

48、自擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)的，蠕變速度與應(yīng)力成正比；而高應(yīng)力下發(fā)生的蠕變是以位錯(cuò)的滑移或攀移來完成的E-C為蒸發(fā)-凝聚，SD為外表擴(kuò)散，VD為體積擴(kuò)散。體積遷移過程從內(nèi)部的質(zhì)量源供給頸部長大PF為塑性流動(dòng)，GB為晶界擴(kuò)散，VD為體積擴(kuò)散。隨著顆粒的靠近，只有體積遷移機(jī)制產(chǎn)生收縮燒結(jié)的后期，孔隙和晶界的相互作用可以取三種形式： 1.孔隙能阻礙晶粒生長； 2.在晶粒生長過程中，孔隙會(huì)被移動(dòng)的晶界改變形狀； 3.晶界與孔隙脫離，使孔隙孤立地殘留在晶粒內(nèi)部。對(duì)于需要高的燒結(jié)密度的粉末冶金產(chǎn)品，在燒結(jié)時(shí)應(yīng)盡量防止孔隙與晶界脫離。4，單元系燒結(jié)1低溫預(yù)燒階段0.25ü 主要發(fā)生金屬的回復(fù)，吸附氣體和水分的揮發(fā)

49、，壓坯內(nèi)成形劑的分解和排除ü 由于回復(fù)消除了壓制時(shí)的剩余彈性應(yīng)力，顆粒接觸反而減小，加上揮發(fā)物的排除，故壓坯體積收縮不明顯ü 密度根本不變，但因顆粒間金屬接觸增加，導(dǎo)電性有所改善2中溫升溫預(yù)燒階段0.40.55ü 開場出現(xiàn)再結(jié)晶，首先在顆粒內(nèi)，變形的晶體得以恢復(fù)，改組為新晶粒；ü 顆粒外表氧化物被完全復(fù)原，顆粒界面形成燒結(jié)頸；ü 電阻率進(jìn)一步降低，強(qiáng)度迅速提高，密度增加較緩慢。3高溫保溫完成燒結(jié)階段0.50.85ü 燒結(jié)的主要過程如擴(kuò)散和流動(dòng)充分進(jìn)展并接近完成，形成大量閉孔，并繼續(xù)縮小，使得孔隙尺寸和孔隙總數(shù)均有減小，燒結(jié)體密度明顯增

50、加；ü 保溫足夠長時(shí)間后，所有性能均到達(dá)穩(wěn)定值而不再變化；ü 長時(shí)間燒結(jié)使聚晶得以長大，對(duì)強(qiáng)度影響不大，但可能降低韌性和延伸率。造成膨脹和密度降低的原因有：ü 低溫?zé)Y(jié)時(shí)壓制內(nèi)應(yīng)力的消除，抵消一局部收縮，因此當(dāng)壓力過高時(shí)，燒結(jié)后會(huì)脹大ü 氣體與潤滑劑的揮發(fā)阻礙產(chǎn)品的收縮，升溫過快，使產(chǎn)品鼓泡脹大ü 與氣氛反響生成氣體阻礙產(chǎn)品的收縮；ü 燒結(jié)時(shí)間過長或溫度偏高，造成聚晶長大使密度略為降低；ü 同素異晶轉(zhuǎn)變可能引起比容改變而導(dǎo)致體積脹大。晶界移動(dòng)和晶粒長大受阻的情況：1孔隙的影響 孔隙是阻止晶界移動(dòng)和晶粒長大的主要障礙。晶界要移

51、動(dòng)到無孔的新位置處，就要增加晶界面和界面自由能由于孔隙對(duì)晶界移動(dòng)的阻礙作用，燒結(jié)時(shí)晶粒長大總是發(fā)生在燒結(jié)的后期，即孔隙數(shù)量和大小明顯減小以后。2第二相的作用 第二相的體積百分?jǐn)?shù)量愈大，對(duì)結(jié)晶和晶粒長大的阻力就愈強(qiáng)，最后得到的晶粒越細(xì)； 如果雜質(zhì)體積百分?jǐn)?shù)不變，質(zhì)點(diǎn)尺寸越大，對(duì)再結(jié)晶總的阻力相對(duì)減弱，因而晶粒也越大。3晶界溝的影響晶界溝是阻止晶界移動(dòng)和晶粒長大的5，多元系固相燒結(jié)1金屬擴(kuò)散的一般規(guī)律是，原子半徑相差越大，或在元素周期表中相距越遠(yuǎn)的元素，互擴(kuò)散速度也越大；間隙式固溶的原子擴(kuò)散速度比替換式的大的多；溫度一樣和濃度差異不大時(shí)，在體心立方點(diǎn)陣相中，原子的擴(kuò)散速度比在面心立方點(diǎn)陣相中快幾個(gè)

52、數(shù)量級(jí)。在金屬中溶解度最小的組元，往往具有最大的擴(kuò)散速度。各種元素在鐵中的擴(kuò)散系數(shù)和溶解度. 在-Fe與-Fe中溶解度大的元素，擴(kuò)散系數(shù)反而小。2在多元系中，由于組元的互擴(kuò)散系數(shù)不相等，產(chǎn)生柯肯德爾效應(yīng)，證明是空位擴(kuò)散機(jī)制起作用。3添加第三元素可以顯著改變?cè)谺在A中的擴(kuò)散速度。4性能成分關(guān)系(1) AB=1/2A+B，3式中A0BCA+C直線關(guān)系；(2)A-2ABA<0，即AB>1/2A+B)A為負(fù)值，拋物線向下，存在極大值；(3)A-2ABA>0，即AB<1/2A+B)A為正值，拋物線向上，存在極小值；燒結(jié)體的收縮值：=ACA2+BCB2+2ABCACB 544而

53、CA+CB=1式中A、B-組元在一樣條件下單獨(dú)燒結(jié)時(shí)的收縮值，分別為CA與CB平方的函數(shù)。AB-全部為A-B接觸時(shí)的收縮值ü 假設(shè) AB=1/2A+B那么燒結(jié)體的中收縮服從線性關(guān)系；ü 假設(shè) AB>1/2A+B 那么為凹向下拋物線關(guān)系，這時(shí)混合粉末燒結(jié)的收縮大；ü 假設(shè) AB<1/2A+B 得到的是拋向上的拋物線關(guān)系，這時(shí)燒結(jié)的收縮小?；旌戏勰┨娲A(yù)合金化粉末有以下優(yōu)點(diǎn)：ü 容易改變組元；ü 由于粉末的強(qiáng)度、硬度和工作硬度小，易于加壓；ü 較高的未燒結(jié)密度和強(qiáng)度；ü 可能形成獨(dú)特的微構(gòu)造；ü 提高致密化

54、。ü 考慮最后一項(xiàng)，混合粉末的組元梯度加強(qiáng)了對(duì)燒結(jié)有利的擴(kuò)散流動(dòng)。兩相之間的接觸面有助于空位產(chǎn)生而阻礙晶粒的生長。6，液相燒結(jié)瞬間液相燒結(jié)：液相是有限，大量溶解固相，形成固溶體或化合物，后期液相消失。液相燒結(jié)的條件1.潤濕性溶液對(duì)固相顆粒的外表潤濕性好是液相燒結(jié)的重要條件之一，對(duì)致密化、合金組織與性能的影響極大。S：固相外表X力； L：液相外表X力；SL：兩相的界面X力；：潤濕角或接觸角液相燒結(jié)需滿足的潤濕條件是<90；如果>90，燒結(jié)開場時(shí)液相即使生成，液相會(huì)很快跑出燒結(jié)體外，稱為滲出。這樣，燒結(jié)合金中的低熔組分將大局部損失掉，使燒結(jié)致密化過程不能順利完成。液相只有具備完全或局部潤濕的條件，才能滲入顆粒的微孔和裂隙甚至晶粒間界兩面角ü 0o，sl>1/2ss，液相將固相界面完全隔離，液相完全包圍固相；ü 120o，slss液相不能滲入固相界面，燒結(jié)只能在同組元中進(jìn)展。液相燒結(jié)過程和機(jī)構(gòu) 1液相流動(dòng)和顆粒重排階段 液相對(duì)固相顆粒潤滑和有足夠液相存在是顆粒移動(dòng)的重要前提。顆粒間孔隙中液相所形成的毛細(xì)管力以及液相本身的粘性流