粉末冶金材料学

1.粉末冶金技术的特点（优越性）

能制造熔铸法无法获得的材料和制品

1、难熔金属及其碳化物、硼化物和硅化物；

2、孔隙可控的多孔材料

3、假合金

4、复合材料；5 微、细晶（准晶）和过饱和固溶的块体金属和制品；

能制造性能优于同成分熔铸金属的粉末冶金材料

1、制造细晶粒、均匀组织和加工性能好的稀有金属坯锭；

2、制造成分偏析小、细晶、过饱和固熔的高性能合金；

具有高的经济效益

1、少无切削；

2、工序短，效率高；

3、设备通用性好，适合于大批量生产；

2.粉末冶金材料的分类

1、机械材料和零件；

2、多孔材料及制品；

3、硬质工具材料

4、电接触材料；

5、粉末磁性材料；

6、耐热材料；

7、原子能工程材料；

3.粉末冶金材料的孔隙产生过程及其存在形态

产生过程：颗粒间隙（松装粉末聚集体或粉末成形素坯）烧结形成孔隙。存在形态：开孔：与外表面连通的孔隙，半开孔：孔隙只有一端与外表面连通的孔隙，闭孔：与外表面不连通的孔隙，连通孔：互相连通的孔隙

4. 孔隙对材料性能影响的基本理论；

减小承载面积；应力集中剂（减小孔隙尺寸、孔隙球化、孔隙内表面圆滑处理能有效降低应力集中，从而提高强度和韧性）应力松弛剂：裂纹遇到孔隙后被磨钝，提高断裂水平

5.哪些力学性能对孔隙形状敏感：强度、弹性模量、延伸率、断裂韧性、冲击韧性、硬度

6. 提高粉末冶金材料密度的方法：复压复烧，溶浸、粉末冶金热锻

7.固溶强化机理：晶体中有合金元素，固溶原子与晶体中缺陷的交互作用，溶质元素使基体（溶剂）金属的塑性变形抗力、强度、硬度增大，延性和韧性降低

8.影响固溶度（合金溶解度）的因素：晶格因素，相对尺寸因素，化学亲和力，电子浓度因素

9.什么是金属材料热处理?将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以改变金属或合金的内部组织结构，使材料满足使用性能要求。

10.加热奥氏体化时影响粒度的因素：加热温度和保温时间，加热速度，合金元素，原始组织

11.刚冷却时等温转变的基本类型及对应组织结构的名称

共析钢等温转变：珠光体，贝氏体，马氏体；亚共析钢等温转变：奥氏体，铁素体，珠光体；过共析钢等温转变：奥氏体，渗碳体，珠光体

12.烧结钢热处理的工艺特点及注意事项

工艺特点：奥氏体化温度高：致密钢为AC+30～50℃，烧结钢为AC+100～200℃，密度的要求：烧结钢密度过低（＜6.0g/cm3）淬火无任何效果，淬透性比致密钢差

注意事项：(1)孔隙率＞10%易腐蚀，不能在盐浴中加热(2)表面热处理前应进行封孔处理：滚压、精整、或氮化、硫化处理 (3)加热时应气氛保护或添加保护性填料 (4)淬火介质不能用水。

13.烧结钢淬透性的影响因素：孔隙度，合金元素，氧、碳含量

14.身高结钢合金化的特点：1、孔隙的影响：密度低于6.5g/cm3，合金的强化作用很弱；2、某些强化效果好合金元素，如Cr、Mn易氧化，常以中间合金粉或预合金粉引入；3、铜和磷常用，4、烧结钢中常用的合金元素除碳外，主要有Cu、Ni、Mo、Cr、P等

15. C含量对烧结Fe-C系结构与性能的影响

珠光体随C含量而增大而增大，渗碳体随C含量而增大而增大强度有极大值，塑性（延伸率、断面收缩率）单调下降；由于碳分布不均匀，一般烧结钢显微组织为：珠光体+铁素体+少量渗碳体+孔隙+夹杂

16.常见烧结碳钢显微组织：铁素体，珠光体，渗碳体

17．影响烧结碳钢化合碳含量的因素：1、石墨加入量，2、烧结气氛3、烧结温度4、烧结时间5、氧含量

18.烧结钢牌号的标准及识别:

1、烧结铁：FTG10—10、FTG10—15、FTG10—20；

2、烧结低碳钢FTG30—10、FTG30—15、FTG30—20；

3、烧结中碳钢：FTG60—15、FTG60—20、FTG60—25；烧结高碳钢：FTG90—20、FTG90—25、FTG90--30 19．20．Fe-Cu系烧结时Cu、C含量对铜钢尺寸的影响

1、与Fe-Cu二元系烧结尺寸变化区别较大；

2、碳降低Fe-Cu的熔点、降低Cu在γ–Fe中的溶解度，增加液相含量，促进收缩；

3、C加入可显著改变Fe-Cu-C系烧结尺寸变化

4、有一个尺寸稳定区：C＜1%；1% ＜ Cu ＜3%；

21．22．23．24.钼、镍、锰、铬在烧结钢中的作用及工艺注意事项

Mo的作用：固溶强化、主要是细化晶粒，提高淬透性和防止回火脆性引入Mo应注意的事项：Mo在铁中的扩散系数远低于C，选用共还原Fe-Mo合金粉或Mo-Fe中间合金粉替代Mo粉镍是扩互溶产生固溶强化，在一定添加量内镍可提高强度而不降低韧性。注意事项：镍在奥氏体铁中的扩散系数低于碳和铜，选用细镍粉并在较高温度下烧结（1200℃）；当镍含量超过 2 ～3%时，镍和碳对收缩同时起作用，温度越高收缩也越大；引入少量的铜可控制这种过大的收缩。Mn的作用：固溶强化；提高钢的淬透性引入Mn应注意：锰与氧亲合力强，在一般烧结气氛下易氧化且难以还原，应以含碳的母合金形式引入Cr的作用

：提高钢的强度，还可以改善钢的抗氧化性和抗腐蚀性。当含量较少时，Cr主要是通过稳定过冷奥氏体改善组织而其强化作用引入Cr应注意：易氧化，采用混合粉烧结时Cr以Fe-Cr中间合金或σ相粉形式加入到配料中；烧结时严格控制气氛的露点或真空烧结

25.磷钢的烧结机制

烧结钢中加入P可改善和提高强度和韧性1）固溶强化；2）与Fe在1050℃共晶反应，形成液相，促进致密化；3）铁在铁素体中的扩散系数比在奥氏体中的扩散系数大100倍左右。而P有缩小奥氏体相区的作用，使铁在铁素体相区或铁素体+奥氏体双相区烧结，故P能促进铁的扩散，加速铁的致密化和孔隙球化4）加P可使Fe-P合金收缩明显，可分别或同时加入Cu和石墨来抑制收缩

26．采用铜，锡元素混合粉为原料制备锡青铜合金，烧结时应注意的事项

1、低密度制品（＜7g/cm3）用混合粉；高密度制品（＞7g/cm3）用合金粉；

2、为改善锡青铜的性能，一般会引入其它合金元素如P、Zn、Ni等

27．锌黄铜烧结为什么优先采用合金粉，合金粉烧结时的注意事项

1、锌在烧结时易挥发，故常用雾化合金粉，但仍存在烧损。注意事项：1）气氛干燥；2）采用含锌的填料密封；3）提高升温和降温速度4、烧结温度一般控制在固相线以下100℃左右，5、通过复压复烧将孔隙率降至3～6%，冷锻和热锻都可降至密度提高至97～98%；

28.什么是镍银合金？

将黄铜中的锌用镍替代10%～20%就得到镍黄铜，Cu-NI-Zn三元合金呈银白色，故又称镍银合金。

29.什么是烧结铝，烧结铝的基本工艺过程

铝合金包括两个大类：铸造铝合金和变形铝合金，工艺过程：制粉、混料、压制、烧结和后处理等

30.粉末冶金热锻对粉末冶金原料的要求

1）优先雾化预合金粉，保证成分均匀，有利于合金化和热处理强化。2）合金元素的选择要考虑其与氧的亲和力。如Cr、Mn、V、Ti、Al等合金元素不宜，当Cr、Mn含量小于1%，进行防氧化处理措施后也可应用；常用的合金元素为Cu、Mo和Ni等。3）原料粉的纯度要高，氧含量和非金属夹杂物含量低。

31.铁基粉末冶金结构材料烧结工艺及各工艺环节的气氛控制

铁基粉末冶金零件(主要是烧结钢) 通常是采用铁、石墨和合金元素的混合粉经压制和烧结制成。在烧结过程中的完成烧结体与气氛的反应以及合金化，并决定最终的组织结构。只有制定合理的烧结工艺，才能获得合格的烧结钢产品。气氛控制：1．预热区Ⅰ段：为了有利于润滑剂的烧除，此区需要氧化性气氛。通常采用的是放热型气氛或混有空气的氮、空气混合气体。2．预热区Ⅱ段：预热区Ⅱ段是氧化物还原区，此段需要还原性气氛。通常采用吸热性气氛或还原性氮基气氛。3．烧结区：烧结区是高温区。两个以上组元的压坯在此区域将发生合金化反应。因此这一区的气氛必须要有维持烧结零件成分的作用。对烧结钢而言，