中南大学粉末冶金原理考试试卷一(含答案)
粉末冶金原理考试试题
名词解释机械研磨时，使球磨筒内小球沿筒壁运动能够正好经过顶点位置而不发生抛落时，筒体的转动速度单位质量或单位体积粉末具有的表面积（一克质量或一定体积的粉末所具有的表面积与其质量或体积的比值称为比表面积）由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒每种金属氧化物都有离解的趋势，而且随温度提高，氧离解的趋势越大，离解后的氧形成氧分压越大，离解压即是此氧分压。
这是表述电解过程输入电量与粉末产出的定量关系，表达为每 96500库仑应该有一克当量的物质经电解析出细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压，在高温经挥发进入气相，被还原后沉降在大颗粒上，导致颗粒长大的过程颗粒质量用除去开孔和闭孔的颗粒体积除得的商值。
真密度实际上就是粉末的固体密度g/cm3 将粉末颗粒面积因子与体积因子之比称为比形状因子d=ρ/ρ理）的倒数称为相对体积，用β＝1/d表示粉末样品总质量（总颗粒数量、总粉末体积）的百分数对粒径作图，即为粒度分布；（一定体积或一定重量（一定数量）粉末中各种粒径粉末体积（重量、数量）占粉末总量的百分数的表达称为粒度分布）变形困难的现象称为加工硬化(其它物质流)击碎制造粉末的方法由雾化介质流体与金属液流构成的雾化体系称为二流雾化将金属或合金的熔液快速冷却（冷却速度>105℃/s），保持高温相、获得性能奇异性能的粉末和合金（如非晶、准晶、微晶）的技术，是传统雾化技术的重要发展两种或两种以上金属元素因不是根据相图规律、不经形成固溶体或化合物而构成的合金体系，假合金实际是混合物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还原性气体或真空条件称为保护气氛克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末流动性。
2 ）制备的金属网筛密度的区域具有相同化学成分，不同批次生产过程得到的粉末的混合工序称为合批雾化制粉时，用来冲击破碎金属流柱的高压液体或高压气体称为雾化介质发生物理或化学反应时，形成中间络合物所需要的能量称为活化能在某一温度、某一压力下，反应达到平衡时，生成物气体分压与反应物气体分压之比称为平衡常数细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压，在高温经挥发进入气相，被还原后沉降在大颗粒上，导致颗粒长大的过程物质通过固溶性质，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在标准大气压下，气氛中水蒸汽开始凝结的温度，是其中水蒸汽与氢分压比的量度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。
粉末冶金考卷及问题详解
专业课原理概述部分一、选择题（每题1分，共5分）1. 下列哪种方法不属于粉末冶金的基本工序？A. 制粉B. 成型C. 焊接D. 烧结A. 物理法B. 化学法C. 机械法D. 生物法A. 粉末颗粒间的粘结B. 孔隙度的降低C. 材料体积的膨胀D. 密度的提高4. 下列哪种粉末冶金产品不适合采用注射成型技术？A. 微型齿轮B. 复杂形状零件C. 大型结构件D. 精密仪器零件A. 蜡B. 纤维素C. 硼酸D. 铝合金二、判断题（每题1分，共5分）1. 粉末冶金工艺可以生产出任意复杂形状的零件。
（）2. 粉末冶金过程中，烧结是唯一使材料致密化的步骤。
（）3. 粉末冶金制品的力学性能一定低于相同成分的铸件。
（）4. 粉末冶金技术在航空航天领域有广泛应用。
（）5. 粉末冶金工艺中，制粉是一个步骤。
（）三、填空题（每题1分，共5分）1. 粉末冶金的基本工序包括____、____、____。
2. 常用的金属粉末制备方法有____、____、____。
3. 粉末冶金烧结过程中，会发生____、____、____等现象。
4. 粉末冶金成型方法主要有____、____、____等。
5. 粉末冶金制品具有____、____、____等优点。
四、简答题（每题2分，共10分）1. 简述粉末冶金的基本原理。
2. 什么是粉末冶金注射成型？它有哪些优点？3. 粉末冶金烧结过程中，影响材料性能的主要因素有哪些？4. 简述粉末冶金在航空航天领域的应用。
五、应用题（每题2分，共10分）1. 某一粉末冶金制品的原料为铁粉和铜粉，试分析其烧结过程中可能发生的化学反应。
2. 请设计一种粉末冶金工艺流程，用于生产微型齿轮。
3. 某粉末冶金制品在烧结过程中出现开裂现象，请分析可能的原因并给出解决措施。
4. 如何通过粉末冶金工艺提高制品的致密度？5. 论述粉末冶金在新能源汽车领域的应用前景。
六、分析题（每题5分，共10分）1. 分析粉末冶金制品在制备过程中可能出现的缺陷及其产生原因，并提出相应的解决措施。
粉末冶金原理考研真题2011-2014
中南大学2011年硕士研究生入学考试试题964粉末冶金一、术语解释（每题5分，共25分）1、网目数：2、弹性后效：3、流动性：4、活化烧结：5、粉末振实密度：二、填空题（每空1分，共20分）1、单元系粉末烧结指的是、和粉末的烧结。
2、金属粉末的压制性能包括粉末的和。
3、在电解法制备铜粉时，与是控制铜粉末粒度的两个主要工艺参数。
4、冲击雾化制取金属粉末时的“二流”通常指的是流与流。
5、在压制过程中，金属粉末压坯主要通过与实现致密化，陶瓷粉末则主要通过实现致密化。
6、瞬时液相烧结的中初期发生烧结，而后期则发生烧结。
7、烧结气氛的两个主要作用是与作用。
8、羰基铁粉的颗粒性状是，电解铁粉的颗粒形状是。
9、物质X作为金属氧化物MeO的还原剂时，还原剂X应满足与两个基本条件。
三、判断题（每题两分，共20分；正确者打“○”，错误的打“×”。
）1、对于同类金属粉末，松装密度越高，其流动性能也越好。
（）2、采用CIP与传统刚性模压制时金属粉末致密化机理相同。
（）3、粉末颗粒表面粗糙度越大，颗粒形状越复杂，粉末的压制性能越好。
（）4、细粉末制备的粉末压坯，在烧结温度较低时产生收缩是表面扩散作用的结果。
5、粉末烧结一般是多种烧结机构共同起作用的结果。
（）6、粉末烧结过程进行的标志之一是烧结体产生收缩。
（）7、粉末颗粒的显微硬度越高，相同压力下成形后粉末压坯的弹性后效越大。
（）8、硬脂酸锌是一种很好的成形剂。
（）9、注射成型技术适合那些形状复杂的小尺寸粉末冶金件的成形。
（）10、球形黄铜粉末可采用机械破碎法制备。
（）四、问答题（55分）1、根据WO3还原制取钨粉时的粒度粗化机理，如何通过调节还原工艺等参数制取粒度粗的钨粉？10分2、为什么硬质合金粉末必须经制粒处理才能进行压制？8分3、表面迁移包括哪几种方式？请比较它们在物质迁移途径方面的异同。
8分4、研发人员观察某一经固相烧结的纯铜粉末冶金制品的金相组织时发现，制品的铜晶粒比精密铸造纯铜制品细小得多，为什么出现这一现象？7分5、简述雾化铁粉的压缩性高于还原铁粉的原因。
2009中南大学粉末冶金原理期末试题
2009年粉末冶金原理（二）期末试卷一术语解释：（每个5分，共20分）1.露点：在标准大气压下，气氛中的水汽开始凝结时的温度2.CIP：冷等静压3.弹性后效：指粉末压坯从模腔中脱出后所出现的尺寸胀大的现象4.烧结：粉末或粉末压坯在低于主要组分熔点的温度下，借助与原子迁移实现颗粒间连接的过程。
二．填空题：（每空1分，共20分）1.对于存在溶解—析出的液相烧结体系，化学位较高的部位是颗粒尖角处与细颗粒，而大颗粒表面和颗粒凹陷处是化学位较低的部分。
2.在粉末压制过程中，通过颗粒的滑动和转动实现粉末颗粒的位移。
3.在瞬时液相烧结过程中，前期发生液相烧结，而后期发生固相烧结。
4.粉末压坯的强度受控于颗粒之间的结合强度、颗粒之间的接触面积与残余应力大小。
5.烧结动力学主要考察烧结过程中物质的迁移方式和过程的进行速度。
6.对金属粉末而言烧结开始的标志是烧结体强度增加、导电性提高和表面积的减少，而不是烧结体发生收缩。
7.在粉末压制的过程中，通常存在着外摩擦力和内摩擦力，前者会导致压坯密度分布不均匀。
在CIP中，则无外摩擦力。
三．判断题：（10分）1.在烧结后期，表面扩散可导致闭孔隙球化与大孔隙长大。
（Y）2.在烧结后期，晶界扩散有利于孔隙球化，而表面扩散有利于孔隙消除。
（N）3.固相烧结时孔隙始终与晶界连接。
（N）4.为了提高铁基粉末压坯的强度，通常要掺加成形剂。
（N）5.YG10 粉末可采用粉末热挤压来成形相应的棒材。
（N）6.化学活化烧结的烧结机理与晶界扩散类似。
（Y）7.在单元系粉末烧结过程中作用在烧结颈表面的拉应力大小与烧结过程无光。
（N）8.金属粉末颗粒间的烧结颈长大是颈部的过剩空位向颗粒内部扩散的结果。
（Y）9.根据双球烧结模型，粉末颗粒之间的烧结颈向颈部表面长大是因为颈部受到了拉应力的作用。
（Y）10.烧结气氛仅起保护作用。
（N）四．问答题：（40分）1.理想液相烧结的三个基本条件是什么？它们在液相致密化过程中有何作用？（8分）答：1）液相与固相之间的润湿性良好（2分）；这是液相烧结能进行的前提。
粉末冶金材料试题和答案
粉末冶金材料工程硕士考试题一、简述提高粉末冶金结构材料密度的可能途径及其特点。
答：1、在粉末中加入适量成形剂和润滑剂。
原料粉末中的成形剂和润滑剂能有效减少压制过程中粉末之间的摩擦力，从而降低压力损失，2、润滑模壁、芯杆。
对模壁和芯杆进行润滑可以有效降低模具与粉末之间的摩擦力，降低压力损失，从而提高压坯密度和最终产品的密度。
3、提高压制压力。
在一定的范围内，压坯的密度随压制压力的提高而提高，因此提高压制压力能提高压坯密度。
但是压制压力过高会使模具损害加剧，降低模具的使用寿命，并对压机有一定的损害。
4、采用多向压制、流动温压、高温温压、热冷等静压、高速压制等成形方式，可以在一定程度内提高产品的密度，并且可以提高产品密度分布的均匀性。
5、提高烧结温度。
在一定范围内提高烧结温度可以提高烧结产品的密度，但过高的烧结温度会使烧结炉寿命减少，并且还有可能造成产品的过烧和/或晶粒粗大，从而使产品性能降低或报废。
6、采用压力烧结，在烧结过程中提高气氛压力，可提高产品密度。
7、采用强化活化烧结，增加烧结液相，减少产品孔隙度，提高产品密度。
8、采用熔渗、复压复烧等方式。
熔渗和复压复烧等方式也能在一定程度范围内提高烧结产品的密度，但熔渗产品的尺寸精度不易控制，复压复烧工序较多，增加了成本。
二、试分析常规液相烧结与超固相线液相烧结的异同。
答：粉末液相烧结具有两种或多种组分的金属粉末或粉末压坯在液相和固相同时存在状态下进行的粉末烧结。
此时烧结温度高于烧结体中低熔成分或低熔共晶的熔点。
由于物质通过液相迁移比固相扩散要快得多，烧结体的致密化速度和最终密度均大大提高。
液相烧结工艺已广泛用来制造各种烧结合金零件、电接触材料、硬质合金和金属陶瓷等。
根据烧结过程中固相在液相中的溶解度不同，常规液相烧结可分为3种类型。
(l)固相不溶于液相或溶解度很小，称为互不溶系液相烧结。
如W一Cu、W一Ag 等假合金以及A12O3一Cr、A12O3一Cr一Co一Ni、A12O3一Cr- W、BeO一Ni等氧化物一金属陶瓷材料的烧结。
粉末冶金原理考试题
第一章1. 什么是粉末冶金？与传统方法相比的优点是什么？答：粉末冶金：制取金属粉末或用金属粉末（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、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。
粉末冶金的优越性：A. 少切削、无切削，能够大量节约材料，节省能源，节省劳动；普通铸造合金切削量在30-50%，粉末冶金产品可少于5%。
B. 能够大量能够制备其他方法不能制备的材料。
C. 能够制备其他方法难以生产的零部件。
2. 制粉的方法有哪些？答：A. 机械法：通过机械破碎、研磨或气流研磨方法将大块材料或粗大颗粒细化的方法。
B. 物理法：采用蒸发凝聚成粉或液体雾化的方法使材料的聚集状态发生改变，获得粉末。
C. 化学法：依靠化学反应或电化学反应过程，生成新的粉态物质。
3. 机械制粉的方法分为机械研磨、漩涡研磨和冷气流研磨。
4. 球磨法制粉时球和物料的运动情况：A.球磨机转速较慢时，球和物料沿筒体上升至自然坡度角，然后滚下，称为泻落。
B.球磨机转速较高时，球在离心力的作用下，随着筒体上升至比第一种情况更高的高度，然后在重力的作用下掉下来，称为抛落。
C.继续增加球磨机的转速，当离心力超过球体的重力时，紧靠衬板的球不脱离筒壁而与筒体一起回转，此时物料的粉碎作用将停止，这种转速称为临界转速。
第二章1.什么是粉末？粉末与胶体的区别？粉体的分类？答：粉末是由大量的颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。
粉末与胶体的区别在于分散程度不同，通常把大小在1mm以上的固态物质称为致密体，把大小在μm以下的固态物质称为胶体颗粒，而介于两者之间的称为粉末体。
粉体分类：A. 粉末中能分开并独立存在的最小实体称为单颗粒。
B. 单颗粒如果以某种方式聚集，就构成二次颗粒。
2. 聚集体、絮凝体、团聚体的划分？答：A. 聚集体：通过单颗粒聚集得到的二次颗粒被称为聚集体；B. 絮凝体：用溶胶凝胶方法制备的粉末，是一种由单颗粒或二次颗粒结合成的更松软的聚集颗粒；C. 团聚体：由单颗粒或二次颗粒依靠范德华引力的作用下结合而成的粉末颗粒，易于分散。
粉末冶金原理 答案
1.为什么要控制松装密度：2.如何提高粉末的p松和流动性：松装密度高的粉末流动性也好，方法：粒度粗、形状规则、粒度组成用粗+细适当比例、表面状态光滑、无孔或少孔隙3.粉末颗粒有哪几种聚集形式，他们之间的区别在哪里：1、一次颗粒，二次颗粒（聚合体或聚集颗粒），团粒，絮凝体 2,通过聚集方式得到的二次颗粒被称为聚合体或聚集颗粒；团粒是由单颗粒或二次颗粒靠范德华引力粘结而成的，其结合强度不大，用磨研、擦碎等方法或在液体介质中就容易被分散成更小的团粒或单颗粒；絮凝体是在粉末悬浮液中，由单颗粒或二次颗粒结合成的更松软的聚集颗粒4.雾化法可生产哪些金属粉末：常用于：铁、钢(低合金、高合金、不锈钢等), Cu、Al及其合金, Pb、Sn, Superalloy, Ti合金等.5.雾化法制取金属粉末有哪些优点，简述雾化法和气体雾化法的基本原理：优点：①易合金化—可制得预合金粉末(因需熔化), 但完全预合金化后, 又易使压缩性下降. 一般采用部分预合金.②在一定程度上, 粒度、形状易控制. ③化学成分均匀、偏析小, 且化学成分较还原粉为纯. ④生产规模大（2）都属于二流雾化法，即利用高速气流或高压水击碎金属液流，破坏金属原子间的键合力，从而制取粉末6.影响电解铜粉粒度的因素有哪些：（1）电解液的组成1)金属离子浓度的影响。
2）酸度（或H+浓度）的影响；3）添加剂的影响（2）电解条件1)电流密度的影响；2）电解液温度的影响；3）电解时搅拌的影响；4）刷粉周期的影响；5）关于放置不溶性阳极和采用水内冷阴极问题7.电解法可生产哪些金属粉末，为什么：、1)水溶液电解法：可生产铜、镍、铁、银、锡、铅，铬、锰等金属粉末，在一定条件下可使几种元素同时沉积而制得Fe-Ni、Fe-Cu等合金粉末。
（2）熔盐电解法：可以制取Ti、Zr、Ta、Nb、Th、U、Be等纯金属粉末，也可以制取如Ta-Nb等合金粉末以及各种难熔化合物（5如碳化物、硼化物和硅化物等）8.欲得细W粉，应如何控制各种因素：(1) 采用两阶段还原法，并控制WO2的粒度细；（2）减少WO3的含水量和杂质含量；（3）H2入炉前应充分干燥脱水以减少炉内水蒸气的浓度；（4）还原，从而可得细W粉）；（5）采用顺流通H2法；（6）减小炉子加热带的温度梯度；（7）减小推舟速度和舟中料层的厚度；（8）WO3中混入添加剂（如重铬酸氨的水溶液）9.简述侧压力及其侧压系数：10.压制压力分配：压制压力分配：①使粉末产生位移、变形和克服粉末的内摩擦(粉末颗粒间的) —净压力P1;②用来克服粉末颗粒与模壁之间外摩擦的力—压力损失P2 .总压力为净压力与压力损失之和:压力降原因：粉末与模壁之间的摩擦力随压制压力而增减，在压坯高度上产生压力降压力分布不均匀的原因：由于粉末颗粒之间的内摩擦、粉末颗粒与模壁之间的外摩擦等因素影响, 压力不能均匀地全部传递, 传到模壁的压力始终小于压制压力.11.压坯中密度分布不均匀的状况及其产生的原因是什么？如何改善密度分布?密度分布不均匀的状况：一般，高度方向和横断面上都不均匀. ①平均密度从高而低降低.②靠近上模冲的边缘部分压坯密度最大; 靠近模底的边缘部分压坯密度最小.③当H/D(高径比)较大时,则上端中心的密度反而可能小于下端中心的密度. 产生的原因：压力损失改善压坯密度不均匀的措施：①在不影响压坯性能前提下, 充分润滑; ②采用双向压制; ③采用带摩擦芯杆的压模; ④采用浮动模; ⑤对于复杂形状采用组合模冲, 并且使各个模冲的压缩比相等; ⑥改善粉末压制性(压缩性、成形性)—还原退火;⑦改进模具构造或适当变更压坯形状 . ⑧提高模具型腔表面硬度和光洁度. HRC58～63,粗糙度9级以上.12.压坯可分为哪几类?压坯形状设计一般原则是什么?压坯形状分类①Ⅰ型柱状、筒状、板状等最简单形状压坯,如,汽车气泵转子.模具由阴模、一个上模冲、一个下模冲及芯棒等组成.②Ⅱ型端部有外凸缘或内凸缘的一类压坯; 如汽车转向离合器导承.模具由阴模、一个上模冲、两个下模冲及芯棒等组成.③Ⅲ型上、下端面都有两个台阶面的一类压坯,如汽车变速器毂.模具由阴模、两个上模冲、两个下模冲及芯棒等组成.④Ⅳ型下端面有三个台阶面的一类压坯,如汽车发动机的带轮毂.模具由阴模、一个上模冲、三个下模冲及芯棒等组成.⑤Ⅴ型上端面有两个台阶面、下端面有三个台阶面的一类压坯,如汽车的变速器齿毂.模具由阴模、两个上模冲、三个下模冲及芯棒等组成. 当压坯外凸缘的径向尺寸小时, 可用带台阴模成形的话, 则可压制成形下部有四个台阶面的压坯.13.什么是弹性后效?它对压坯有何影响?弹性后效：在去除P压后，压坯所产生的胀大现象。
中南大学粉末冶金新技术考试题
1 以Ti-6Al-4V(TC4)合金为例，请列举2-3种从粉末合金到致密零部件成形的粉末冶金工艺，并简介各工艺的优缺点和适用性。
2 如果制备高致密的Al-30%(vol.)SiC复合材料，请选择2种工艺，如何保证力学性能优于铸锻材料。
方法一：对SiC颗粒进行表面预处理的方法。
最常用的表面处理方法有高温氧化、酸洗、表面涂层等方法，这里主要介绍高温氧化后再酸洗的方法对SiC颗粒进行表面处理。
SiC颗粒在高温氧化时，尖角处的活性高于平滑处的活性，氧化时尖角处的氧化程度比平面处的氧化程度严重，使原先的尖角被钝化。
SiC颗粒经高温氧化后再酸洗，其形状比原始态SiC颗粒的形状光滑，在复合材料中表现为界面光滑、平直及无界面反应产物的干净界面，这种界面减少了裂纹生成的概率，大大减小了棱角处的热残余应力和应变的集中现象，提高了裂纹生成能，延缓了裂纹的生成。
氧化态样品中的SiC颗粒表面元素偏聚最严重；在所有表面处理的样品中，酸洗态样品中SiC颗粒表面覆盖的基体合金层厚度最大，这可能是由于洁净的SiC/ Al 界面的结合强度比较高，结合较为牢固；稀疏处的SiC颗粒表面覆盖的基体合金层厚度比密集处的SiC颗粒表面覆盖的基体合金层厚度小。
由上可知，复合材料的断裂主要表现为增强相从基体中被拔出，且外面覆盖一层基体合金的基体延性断裂，而颗粒的断裂和基体的热应力断裂方式较少。
方法二：当Al-30%(vol.)SiC复合材料中混入一定量大粒豆状延性金属铝后，总体材料的断裂韧性可通过延性金属变形对断裂能的吸收及对裂纹尖端的屏蔽作用而得到有效改善。
因此，在复合材料中使SiC颗粒适当聚集分布，促进大颗粒铝合金基体的形成，则在铝合金颗粒的增韧作用下，可使材料韧性得以提高。
工艺过程如下：实际制作复合材料时应把颗粒经钝化处理，消除过小的尖角，同时保留一定角度也是材料增强的因素。
随颗粒角度的减小及体积分数的增加，复合材料的弹性模量有增大的趋势。