粉末冶金期末复习 - 下载本文

第二章

1.概念

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粉末(粉末体):粒度小于1000 μm的颗粒的集合体(包括固体颗粒与颗粒间的孔隙) 粉末颗粒:组成粉末的固体微粒

一次颗粒(单颗粒):制粉过程中最先制成的能够独立存在并相互分开的颗粒 二次颗粒:二个或二个以上的一次颗粒聚集而成的有一定结合强度的颗粒聚集体 团粒:单颗粒或二次颗粒靠范德华引力粘结而成的聚合体。造粒的产物

2.比表面积: Sw (m2/g)指单位质量粉末具有的表面积

体积比表面:Sv (m2/cm3)指单位体积粉末具有的表面积

气体透过法测外比表面(测二次颗粒)BET吸附法测量比表面积(测量一次颗粒)

3.粉末颗粒密度

真密度: 粉末材料理论密度D1 D1= m/(V-V孔)= m/(V-V开-V闭) 有效密度(比重瓶密度):包含闭孔隙在内的密度D2 D2= m/(V-V开)

似密度(表观密度): 包含开、闭孔隙在内的粉末密度D3 D3= m/ V (V—颗粒总体积; V孔—孔隙体积;V开、V闭—开、闭孔体积)D3

4.工艺性能

(1)松装密度:粉末在自然充填容器时,单位体积内自由松装粉末体的质量 (g/cm3)

影响粉末松装密度的因素:

a. 粒度: 粒度小,松装密度小

b. 颗粒形状:形状复杂, 松装密度小,松装密度从大到小排列: 球形粉>类球形>不规则形>树枝形

c. 表面粗糙度

d. 粒度分布:细粉比例增加,松装密度减小; 粗粉中加入适量的细粉,松装密度增大;

(2)振实密度:粉末装于容器内,在规定条件下,经过振动敲打后测得的粉末密度

(3)流动性(俗称流速):一定量粉末(50g) 流经标准漏斗所需的时间 影响因素:粉末体和颗粒的性质,粉末密度,颗粒间粘附作用。

(4)压缩性:粉末被压紧的能力

影响因素:颗粒塑性,显微硬度,粉末密度,杂质含量。

(5)成形性:压制后,粉末压坯保持形状的能力。用压坯强度表示 影响因素: 颗粒之间的啮合与间隙

一般来说,成形性好的粉末压缩性差,压缩性好的粉末成形性差,必须综合考虑压缩性和成形性

5. 粒度

粒径(粒度):以mm或μm的表示的颗粒的大小称颗粒直径 粒度分布:由于组成粉末的无数颗粒一般粒径不同。具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量称粉末的粒度组成

粒径基准

(1)几何学粒径dg (2)当量粒径de a.体积当量径

测出粉末体积, 能够换算出粉末的颗粒粒径; b.面积当量径

(3)比表面粒径dsp

球表面积:S= πd2,体积:V=(π/6)d3,体积比表面Sv=S/V=6/d。 d=dsp=6/Sv

(4)衍射粒径dsc

频度分布曲线

频度:第i 级粉末颗粒数与总颗粒数之比 100%(或者是质量,体积) fi=(ni/N)x100% 相对频度: fi=fi/u 累积分布曲线:将各种粒级粉末个数或百分数逐一相加累积并做图,可以得到累积分布曲线,分布曲线对应50%处称为中位径,

由小于某级的颗粒数占全部颗粒的百分含量对平均作图,由小到大是负量积分布曲线(如图)

平均粒度:

思考题

第一章:

1. (1)固体碳还原时, 何谓还原终点, 如何控制? (2)固体碳还原生产铁粉时, 还原退火的目的和方法?

2. 水溶液电解法制备金属粉末的成粉条件是什么? 影响电解铜粉粒度的因素有哪些? 3. 气体雾化过程的机制是什么?影响雾化粉末粒度、成分的因素有哪些? 4. 为什么不能采用H2还原氧化铝制备Al粉?

第二章:

1. 使用200g粉末测量粒度(Ni粉),测得平均粒度为120μm,估算在这一粉体样品中大约有多少颗粉末(Ni(ρ)=8.9g/cm3)

2. 对于边长为3μm的立方形颗粒:a. 它的当量球形表面直径是多少?b. 它的当量球形体积直径是多少?

6. 10克+325-270目铁粉,大约有多少个粉末颗粒,表面积有多大,铁理论密度为7.86 g/cm3。

? 某粉末粒度组成数据如下: 0~5μm 37 30~35μm 121 5~10μm 37 35~40μm 93 10~15μm 49 40~45μm 62 15~20μm 72 45~50μm 40 20~25μm 108 >50μm 19 25~30μm 164 做粒度分布曲线、正累积分布曲线、负累积分布曲线,确立中位径,计算平均粒径。

第三章

一、金属粉末压制过程

粉末压制过程中发生的现象

1. 压制后粉末体的孔隙度降低,压坯相对密度明显高于粉末体的相对密度。

2. 轴向压力(正压力)施加于粉末体,粉末体在某种程度上表现出类似流体的行为,向阴模模壁施加作用力,其反作用力—侧压力产生。

3. 随粉末体密实,压坯密度增加,压坯强度也增加。

4. 由于粉末颗粒之间摩擦,压力传递不均匀,压坯中不同部位密度存在不均匀。 5. 卸压脱模后,压坯尺寸发生膨胀—产生弹性后效

(弹性后效是压坯发生变形、开裂的最主要原因之一。) 粉末体在压制过程中的变形动力(变形内因) 1. 粉末体的多孔性

粉末体中的孔隙包括:一次孔隙(颗粒内部孔隙),二次孔隙(颗粒之间孔隙),拱桥效应产生的孔隙

拱桥效应:粉末在松装堆集时,由于表面不规则,彼此之间有摩擦,颗粒相互搭架而形成拱桥孔,(拱桥效应产生的孔隙尺寸可能远大于粉末颗粒尺寸。) 2. 粉末颗粒良好的弹塑性 3. 粉末体较高的比表面积

粉末体在压制过程中的(位移)变形规律

粉末的位移和变形与粉末本身性能有关;(不同粉末位移、变形规律不同) 粉末受力后,首先发生颗粒位移,位移方式多种多样; 粉末颗粒位移至一定程度,发生颗粒变形,变形方式多样; 位移和变形不能截然分开,有重叠;位移总是伴随着变形而发生 粉末变形必然产生加工硬化

模压成形不能得到完全致密压坯

二、致密化与弹性后效

致密化:压力作用下松散状态→拱桥效应的破坏(位移→颗粒重排)+颗粒塑性变形→孔隙体积收缩→致密化

弹性后效:当压力去除,把压坯从压模中脱出,由于弹性内应力的松弛作用,粉末压坯会发生弹性膨胀 影响因素: ① 粉末性能

粉末成形性差,难成形,需高的压制压力,增加弹性后效 δ雾化铁粉> δ还原铁粉> δ电解铁粉 细粉弹性后效高于粗粉:δ细粉> δ粗粉 ② 压制压力

P较低时,P增加, δ增加; P较大时,P增加,δ减小; ③ 润滑条件(Cu粉压制)

三、压制过程中力的分析

正压力(单位压制压力、总压力): p,P 净压力(有效压力):p’,P1

压力损失:?p,P2 —克服外摩擦力, P = P1 + P2

侧压力:压制过程中由垂直压力所引起的模壁施加于压坯的侧面压力

—侧压系数; —泊松比 ● 压力损失

Hp1?Pexp(?8??) ? P = P2 = P-P1 D压力损失是造成压坯密度分布不均匀的根本原因;应尽量减少;

四、粉末压坯密度的分布不均匀

密度分布不均匀现象 密度分布不均匀原因:

密度变化规律

沿箭头方向密度降低

改善压坯密度分布不均匀性的措施 1. 减小压坯的高径比

2. 改善模具内壁光洁度、使用润滑剂 3. 合理选择压制方式

几种典型压制方式

a)单向压制 b)双向压制 c)浮动模压制 d)拉下式(引下式)压制

(拉下式压制效果与双向压制相同,也是生产中广泛采用的一种设计!)

a) b) c) d)