超硬材料烧结,金属烧结考试试题答案版

一、名词解释：比表面:单位质量粉末具有的总表面积或单位体积粉末所具有的总表面积流动性：用50克粉末流过标准流速漏斗所需要的时间成型性：压制后粉末压胚保持既定形状的能力烧结:指粉末或压胚在一定的外界条件和低于主要组元熔点的烧结温度下所发生粉末颗粒表面减少，孔隙体积降低的过程韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力抗压应力:指外力是压力时的强度极限砂轮动不平衡：是指旋转零件在运转时，由于零件形体不规则或密度不均匀而造成的震动现象。

弹性内应力：内聚力又称粘结强度，是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力，这种相互吸引力是同种物质分子之间存在分子力的表现。

弹性后效：弹性后效指的是材料在弹性范围内受某一不变载荷作用，其弹性变形随时间缓缓增长的现象松装密度：粉末自然填充规定的容器时单位容积内粉末的质量。

热压烧结：在一定的温度下进行压制成型或一定的压力下进行烧结的工艺。

固相烧结：按其组元多少可分为单元系固相烧结和多元系固相烧结两类。

液相烧结：在生成的液相参与下，通过粘性流动，润湿，溶解，沉淀等快速物质迁移过程最终消除几乎所有的空隙可获得高密度，高性能的烧结产品。

冲击磨损：超载荷的机械的和热的作用，或疲劳引起金刚石的碎裂而脱落。

耐磨性：材料抵抗磨损的性能。

强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。

硬度：结合剂对磨粒的把持力。

粉末冶金：是以金属粉末压缩性：粉末在压制过程中被压紧的能力。

金刚石浓度：单位体积工作层内金刚石或CBN磨粒含量。

粉末冶金：金属与非金属的混合物为原料通过成型烧结或热成型制成金属制品或材料的一种冶金工艺。

二、填空：1金刚石锯片水槽类型常用的有：_匙孔水槽_，平底直水槽__，_非标准水槽_.2磨具的后加工包括_车加工_和__磨加工__.3高频焊接时，焊剂的作用是_去除表面氧化物、__保护焊缝金属__填满焊缝__4浸渍法烧结生产钻头时，钻头的烧结温度要高于粘结金属的熔点，目的是让黏结金属充分熔化_和__有一定流动性___.5为了提高压制层和基体的结合强度，需要基体上进行____________和___________等机械加工，也可以对其表面进行______________化学处理。

6粉末的压制性包括__压缩性_和_成型性__两个方面。

7改善密度的方法有_降低压胚的高径比_、_降低横壁粗糙度__、_添加润滑剂等.8金刚石锯切工具结合剂基本类型有：钴基结合剂，铁基结合剂，青铜基结合剂，和碳化钨基结合剂9酸性溶法主要用来检测金属粉末中_二氧化硅、三氧化二铝、碳化物、硅酸盐、粘土___等杂质的总含量。

氢损值只是近似反映了粉末中的__氧___含量。

10比表面为单位质量粉末具有的总表面积或单位体积粉末具有的总表面积。

它与单颗粒性质_、_粉末体性质_、等有关。

11金刚石地质钻头主要由钻头体，胎体，__金刚石__，_骨架材料_和粘结金属___等几个部分组成。

12粉末受力后，压坯除受到了正压力和摩擦力之外，还受到侧压力（垂直于模壁上的力，较小）、弹性内应力、脱模力等的作用。

13粉末对阴模壁的静摩擦系数主要与粉末性能、润滑剂、模具质量、压制压力等因素有关。

14从热力学观点看，坯体的烧结过程是系统自由能减小的过程，对等温烧结来说，也就是系统过剩自由能降低的过程，过剩自由能包括表面能和晶格畸变能。

15表面扩散只涉及到质点的表面迁移，颗粒之间并不会发生收缩低温时，表面扩散起主导作用，而在高温下，让位于体积扩散；烧结早期孔隙连通，表面扩散的结果导致小孔隙的缩小与消失，大孔隙长大；烧结后期表面扩散导致孔隙球化。

16金刚石浓度的涵义是：单位体积工作层内金刚石或CBN磨料含量（或所占体积）。

国内外通用的浓度表示方法是，工作层内磨料所占体积比为25%，金刚石（密度3.25g/㎝3）含量0.88g/㎝3，规定为100%浓度。

其余浓度以此为基准。

17对基体的结构进行合理的设计。

在Ⅰ、Ⅱ类基体中，采用径向的单燕尾槽和轴向凹槽相结合的形式；Ⅲ类基体在金刚石较宽条件下采用，它除了有轴向沟槽外还有径向沟槽等，其目的是增加平面刚体表面与金刚石层的结合强度。

18对金刚石磨具中金刚石选择的一般原则是：粗糙、高切除率的磨削，要求粗粒度和高浓度；而粒度细和低浓度，则适用于精磨。

19金属结合剂磨具中，金属结合剂中加入镍增加强度和耐磨性，加入钛、钴、钼、铬增加强度和热学性能，加入镍、镉耐腐蚀性，加入铁改善金刚石的润湿性和出刃性差。

20磨具组织三要素（磨料、结合剂和气孔）是影响磨具强度和磨削性能的重要因素。

一般的规律是：组织致密，则强度高、硬度高、耐磨性好、几何形状保持好，但磨削时的冷却润滑性能差，容易产生烧伤和堵塞现象。

21冲击磨损主要是由于对金刚石冲击太大和金刚石与胎体材料结合力弱引起的，解决的方法是：采用高强度金刚石、降低金刚石吃入深度、降低切割速度、强包镶、加强胎体的耐磨性;22金刚石锯片磨损失效影响因素有：（1）胎体的耐磨性（2）金刚石性能(强度\热稳定性)（3）切割速度（4）金刚石吃入深度（5）金刚石与胎体结合强度等23锯片基体主要作用：（1）承接切割单元（节块）；（2）连接设备的刚性部件；所以：（1）与节块有很的结合性能；（2）强度满足要求。

24金刚石锯片基体中水槽的作用：排屑，冷却，减少应力集中。

25钻头唇面直接与孔底岩石接触，结构形状影响钻头的受力、排粉、冷却及钻进效果。

26水路系统是钻头钻进过程中进行冷却、排粉的主要通道。

主要有三个部分：水口和水槽、孔底岩石与金属胎体之间的间隙、钻头外表面与岩石孔壁、钻头内表面与岩芯之间的间隙。

27软、中硬地层采用高硬度胎体；硬、坚地层，弱研磨性地层采用低硬度胎体；强研磨、破碎地层用高硬度、强研磨性胎体；28钻头中金刚石的选择主要采用MBD6-MBD12或SMD型号金刚石, 粒度选择一般为80/100,70/80,60/70,50/60,40/50。

一般是岩石越硬，则品质越高，粒度越细；岩石越软，则低强度，粗粒度；29非金属粉末的添加剂主要有石墨和四氧化铁。

其中石墨的主要作用是润滑作用、造孔作用、吸氧作用。

30薄壁工程钻头中胎体必须具有高的冲击韧性，以应付钢筋，卵石，松动的混凝土的钻进。

并且对金刚石有良好的润湿性，以牢固包镶金刚石，烧结温度不易过高，防止金刚石烧结温度下降。

三、简答题：1、何谓粉末冶金？粉末冶金的主要工序有哪些？答：粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。

运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。

（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。

（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。

2、氢损法及其目的？】答：氢损法即是将5g有润滑剂的金属粉末试样放在刚玉皿内在纯氧气流中煅烧一段时间，各种金属或合金的煅烧工艺。

目的是除去金属粉末中的杂质氧和酸不溶物3、沉降分级的原理？答，在静态的流体介质中，不同粒度的颗粒，其自由沉降快，细颗粒沉降慢，如果让粒度不同的颗粒从同一高度同时沉降，经过一段距离或时间后，即能将粉末按粒度的差别分开，这就是最简单的沉降分级原理。

4、、粉末的变形有几种形式？答：1.弹性变形。

2.塑性变形。

3.脆性裂变5、压坯的强度的影响因素有哪些？答：1粉末颗粒的表面粗糙度 2 粉末颗粒的表面积 3 粉末的粒度4粉末颗粒的杂志 5 成型压力6 成型料中的添加剂6、推导侧压力的分析。

答，当压坯受到正压力p作用时，它力图在y轴上膨胀，由力学原理可知，此膨胀值与材料的泊松比和正压力成正比，，，，，，，这题看书上吧，符号都不好打出来7、改善压力降的方法有哪些？答，1添加润滑剂 2.提高模具光洁度和硬度 3.尽量使用粒度大和形状简单的粉末 4.使用其它成型方法，如双向型制，静压制和热压制等。

8、压制压力与压坯的密度的关系？答，第一阶段，压坯密度随压力增加而迅速增大；第二阶段，压坯密度增加缓慢或几乎保持不变；第三阶段，当压力继续增大超过某一定值后，随着压力的增大，压坯密度又继续增加，达到屈服极限后，会产生塑性变形或脆性裂变，也会导致压坯密度增大。

9、单向压坏中密度分布不均匀的状况及其产生的原因是什么？答，状况：压头附近密度最大，随着离压头距离增加，密度逐渐减小。

原因：粉末并非是完全表现为一种流体的性质，即是在粉末各处的压力不一致，在压坯内部有很大差异，内应力分布不均匀造成的。

10、在金刚石磨具制造中，比较冷压法与热压法工艺的特点。

答：冷压法优点1.成型不需要加热设备，操作方便 2.模具寿命比热压模具长 3.成型效率高且课成批烧结 4.成型坯体密度较热压法小，孔隙度较高，有利于磨削时的冷却 5.成型废品可及时回收冷压法缺点 1.压坯烧结后尺寸，形状变化较大，特别是复杂形状的砂轮 2.压坯与基体结合强度低，结合部位常出问题 3.冷压成型压力高，在较高的压力下，金刚石容易破碎，影响砂轮使用性能，降低磨削效果 4.坯体中的弹性内应力较大，压坯的弹性后较大，易出现成型废品热压法 1.可用较低的压力（50~250MPa）压制砂轮。

2.粘结强度高，可以成型复杂的制品并降低废品率。

3.由于烧结是带模进行，不存在压坯脱模的弹性后效。

4.采用热压同时烧结工艺，由于成型料封闭在模具内，不暴露在空气中，而且加热时间短，因此甚至可以不用保护气体，若使用石墨模具，从某种程度上其本身也起到固体保护介质的作用，从而简化了烧结工艺条件。

5.坯体在模内烧结不同于在自由状态在的烧结，膨胀和收缩受到模具限制，从而保证了模具的形状和尺寸。

11、改善密度分布的方法有哪些？答：1.降低压坯的高径比。

2.改变模璧粗糙度。

3.添加润滑剂.12、液相烧结的条件？答1.润湿角小于90度；2.固相在液相中有一定的溶解度；3.有一定的液相数量13、粉末等温烧结的基本过程（或三个阶段）？(p30)答：1.烧结颈形成阶段。

这一阶段，颗粒形状粉末形状发生明显变化，烧结体也没用明显的收缩。

2.烧结颈长大和闭孔形成阶段。

烧结体发生明显收缩，密度明显提高，强度继续增加。

3.闭孔减少和球化阶段。

这一阶段可以延续很长时间，但最终仍要残留少量闭孔隙，同时还要发生晶粒粗化现象。

14、叙述扩散传质的几种形式及特点？答：1.蒸发与凝聚。