中南大学粉末冶金原理课程综合试题
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 试题
试题1 、碳还原法制取铁粉的过程机理是什么？影响铁粉还原过程和铁粉质量的因素有哪些？2 、制取铁粉的主要还原方法有哪些？比较其优缺点。
3 、发展复合型铁粉的意义何在？4 、还原法制取钨粉的过程机理是什么？影响钨粉粒度的因素有哪些？5 、作为还原钨粉的原料，蓝钨比三氧化钨有什么优越性，其主要工艺特点是什么？6 、试举出还原 - 化合法的应用范围。
7 、试举出气相沉积法的应用范围。
8 、试举出液相沉淀法的应用范围。
9 、水溶液电解法的成粉条件是什么？与电解精炼有什么异同？10 、影响电解铜粉粒度的因素有哪些？11 、电解法可生产哪些金属粉末？为什么？12 、金属液气体雾化过程的机理是什么？影响雾化粉末粒度、成分的因素有哪些？13 、离心雾化法有什么特点？14 、快速冷凝技术的特点是什么？快速冷凝技术的主要方法有哪些？15 、雾化法可生产哪些金属粉末？为什么？16 、有哪些方法可生产铁粉？比较各方法的优缺点。
17 、从技术上、经济上比较生产金属粉末的三大类方法：还原法，雾化法和电解法。
18 、试论述超细粉末的前景及应用。
19、粉末颗粒有哪几种聚集形式？它们之间的区别在哪里？20、氢损法测定金属粉末的氧含量的原理是什么？该方法适用于怎样的金属？为什么说它测定的一般不是全部氧含量？21、什么叫当量球直径？今假定有一边为 1 m 的立方体颗粒，试计算它的当量球体积直径和当量球表面直径各是多少？22、假定某一不规则形状颗粒的投影面积为 A ，表面积为 S ，体积为 V ，请分别导出与该颗粒具有相等 A 、 S 和 V 的当量球投影面直径 D A ，当量球表面直径 D s 和当量球体积直径 D V 的具体表达式。
23、请解释为什么粉末的振实密度对松装密度的比值愈大时，粉末的流动性愈好？24、将铁粉过筛分成— 100+200 目和— 325 目两种粒度级别，测得粗粉末的松装密度为2.6g/cm 3 。
再将 20% 的细粉与粗粉合批后测得松装密度为 2.8g/cm 3 ，这是什么原因？请说明。
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。
中南大学粉末冶金基本原理1
• 制品公司：买进粉末，制备零部件： Companies to
fabricate final parts
粉末冶金技术的优越性与局限性 advantages and limitation
• 能够大量节约材料、low cast无切削、less cuting少切削，
普通铸造合金切削量在30-50%，粉末冶金产品可少于 5%。Less or absent cutting machining. “Net shaping”
粉末冶金的特点 particularly points
能生产用普通熔炼方法无法生产的具有特殊性 能的材料；ability to produce materials which can not be produced by other method.
① Porous materials and products, parts within lubricants ② Refractory metals such as tungsten, molybdenum, etc ③ Pesudo-alloys, such as, tungsten-copper alloys ④ Composite materials, such as 316 ss + bioceramic ⑤ Nano-crystalline, sub-micrometer crystalline grain metal ⑥ Special functional materials and products, such as
•Which method is suitable to sphere particles？
• How about the particle morphologies？ • How can we obtain the high purity？ • What takes place during the powder fabri.? • Which condition to control the particle size? • What can we do? related powder makings.
中南大学2011学年上学期粉冶工程《材料科学基础》期末试卷
中南大学考试试卷2011学年上学期时间110分钟材料科学基础课程96 学时6 学分考试形式：闭卷卷专业年级：粉冶工程试验0901 总分100分，占总评成绩70%注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、名词解释（24分）1.晶界轴2.伪共晶组织3.定向凝固4.包共晶反应5.再结晶6.柯肯达尔（Kirkendall）效应7.滑移系8.机械合金化二、请在立方晶系中写出面OBC’、ODD’O’的晶面指数和OB、OD晶向指数（AD=1/2AB）（8分）三、请从原子排列、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征（16分）四、对于晶界扩散和体内扩散，假定扩散激活能Q晶界≈1/2Q体积，试画出其lnD与温度倒数1/T的曲线，并指出约在哪个温度范围内晶界扩散起主导作用（10分）五、请简述回复的机制及其驱动力。
（12分）六、根据Fe-C合金相图回答下列问题。
（15分）（1）说明α相、γ相和δ相的晶体结构类型；（2）写出图中各实线水平线的平衡反应式（注明反应时的温度）；（3）说明Fe-0.35%C合金平衡凝固过程，并说明室温时的组织组成物与相组成物。
七. 分析如图所示的三元相图：（1）写出这个三元系中P点与E点四相平衡反应式；(2)画出这个三元系中50%Pb，15%Sn，35%Bi的合金的成分点；（3）分析2合金结晶过程（15分）2010-2011年材料科学基础期末考试题一、简答题1.简述空间点阵和晶体结构的区别空间点阵是由周围环境相同的阵点在空间排列的三维列阵，其中一个节点可以为原子、分子、离子或原子集团；晶体结构是在点阵晶胞的范围内，标出相应的晶体结构中各原子的位置，即其中一个点代表一个原子。
空间点阵将构成晶体的实际质点的体积忽略，抽象成为纯粹的几何点，晶体结构是指原子的具体排列。
2.简述间隙固溶体、间隙化合物和间隙相的区别间隙固溶体属于固溶体，保持溶剂的晶格类型，表达式为α、β、γ，强度硬度较低，塑性、韧性好；间隙相与间隙化合物属于金属间化合物，形成与其组元不同的新点阵，用分子式MX、M2X…等表示，强度硬度高，塑性韧性差。
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。
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粉末冶金原理课程综合试题（ 04 年）
一、名词解释：
临界转速，孔隙度，比表面积，松装密度，标准筛（ 10 分）
临界转速：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；
孔隙度：粉体或压坯中孔隙体积与粉体体积或压坯体积之比；
比表面积：单位质量或单位体积粉末具有的表面积
松装密度：粉末自由充满规定的容积内所具有的粉末重量成为松装密度
标准筛：用筛分析法测量粉末粒度时采用的一套按一定模数（根号 2 ）金属网筛
弹性后效，单轴压制，密度等高线，压缩性，合批：（ 10 分）
弹性后效：粉末经模压推出模腔后，由于压坯内应力驰豫，压坯尺寸增大的现象称作
单轴压制：在模压时，包括单向压制和双向压制，压力存在压制各向异性
密度等高线：粉末压坯中具有相同密度的空间连线称为等高线，等高线将压坯分成具有不同密度的区域
压缩性：粉末在模具中被压缩的能力称为压缩性
合批：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
二、分析讨论：
1 、分析粉末冶金过程中是哪一个阶段提高材料利用率，为什么？试举例说明。
（ 10 分）
解：
粉末冶金过程中是由模具压制成形过程提高材料利用率，因为模具设计接近最终产品的尺寸，因此压坯往往与使用产品的尺寸很接近，材料加工量少，利用率高；例如，生产汽车齿轮时，如用机械方法制造，工序长，材料加工量大，而粉末冶金成形过程可利用模具成形粉末获得接近最终产品的形状与尺寸，与机械加工方法比较，加工量很小，节省了大量材料。
2 、气体雾化制粉过程可分解为几个区域，每个区域的特点是什么？（ 10 分）
解：
气体雾化制粉过程可分解为金属液流紊流区，原始液滴形成区，有效雾化区和冷却区等四个区域。
其特点如下：
金属液流紊流区：金属液流在雾化气体的回流作用下，金属流柱流动受到阻碍，破坏了层流状态，产生紊流；
原始液滴形成区：由于下端雾化气体的冲刷，对紊流金属液流产生牵张作用，金属流柱被拉断，形成带状 - 管状原始液滴；
有效雾化区：音高速运动雾化气体携带大量动能对形成带状 - 管状原始液滴的冲击，使之破碎，成为微小金属液滴；
冷却区。
此时，微小液滴离开有效雾化区，冷却，并由于表面张力作用逐渐球化。
3 、分别分析单轴压制和等静压制的差别及应力特点，并比较热压与热等静压的差别。
（ 10 分）
解：
单轴压制和等静压制的差别在于粉体的受力状态不同，一般单轴压制在刚模中完成，等静压制则在软模中进行；在单轴压制时，由于只是在单轴方向施加外力，模壁侧压力小于压制方向受力，因此应力状态各向异性，σ 1 》σ 2= σ 3 导致压坯中各处密度分布不均匀；等静压制时由于应力均匀来自各个方向，且通过水静压力进行，各方向压力大小相等，粉体中各处应力分布均匀，σ1= σ2= σ3 因此压坯中各处的密度基本一致。
4 、分析还原制备钨粉的原理和钨粉颗粒长大的因素。
（ 10 分）
解：
钨粉由氢气还原氧化钨粉的过程制得，还原过程中氧化物自高价向低价转变，最后还原成钨粉， WO3—WO2 — W ；其中还有 WO2 。
90—WO2 。
72 等氧化物形式。
由于当温度高于 550 度时，氢气即可还原 WO3 ，由于当温度高于 700 度时，氢气即可还原 WO2 。
因为在这种条件下水分子的氧离解压小于 WO3 ， WO2 离解压，水分子相对稳定， WO3 ， WO2 被还原，同时由于温度的作用，疏松粉末中还原产物容易经扩散排走，还原动力学条件满足，导致氧化钨被氢气还原；由于 WO3 ，和 WO2 在含有水分子的氢气中具有较大的挥发压，而且还原温度越高，挥发压越大，进入气相中的氧化钨被还原后，沉降在以还原的钨粉颗粒上导致钨粉颗粒长大。
粉末在高温区停留的时间长也会因原子迁移致使钨粉颗粒长大。
氢气湿度大，导致 WO3 和 WO2 细颗粒进入气相，也是导致钨粉颗粒长大的重要因素。
三、分析计算：
1 、一压坯高度是直径的三倍，压力自上而下单向压制，在压坯三分之二高度处压力只有压坯顶部压力的四分之三，求压制压力为 500Mpa 时，压坯三分之一高度和压坯低部的压制压力？（ 10 分）
解：
根据已知条件，在 h=2/3H 时， P2=3/4P1 ，计算得 EXP （ -Q1 ） =3/4
h=1/3H 时， P3=P1EXP （ -Q2 ） =281 。
25Mpa
在压坯底部压制压力 P=210 。
94MPa
2 、若用镍离子浓度为 12 克 / 每摩尔（ g/mol ）的硝酸镍做电解液制取镍粉时，至少需要多大的电流密度才能够获得松散粉末？（ 10 分）
解：
镍离子浓度为 12 克 / 每升（ g/L ）时等于 12/58.71=0.205mol/L, 既
c=0.2051mol/L, 并已知 K=0.80
由 i=Kc, I=0.80 x 0.2051=0.164 A/cm2
=16 。
4A/dm2
至少需要电流密度等于 16 。
4A/dm2 才能够获得松散粉末 .
四、问答：
1 、什么是假合金，怎样才能获得假合金？（ 10 分）
解：
两种或两种以上金属元素因不经形成固溶体或化合物构成合金体系通称为假合金，是一种混合物；
假合金形成的条件是形成混合物之后两种物质之间的界面能，小于他们单独存在时的表面能之和，即γ AB < γ A+ γ B
2 、氧化铁氢还原方法制备还原铁粉：
FeO+H 2 =Fe+H 2 O
平衡常数： LgKp=-1000/T+0.5, Kp=P H2O /P H2
讨论还原温度分别为 500 o C ， 600 o C ， 700 o C 时，平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。
（ 10 分）
解：
T= 773 LgKp=-1000/773+0.5=-0.8, Kp=PH 2 O/PH 2 =
T =873 LgKp=-1000/873+0.5=-0.65, Kp=PH 2 O/PH 2 =
T =973 LgKp=-1000/973+0.5=-0.53, Kp=PH 2 O/PH 2 =
计算表明 , 温度月高 , 平衡常数值越大 ( 正 ), 说明随还原温度提高 , 气氛中的 H2O 比例可越大 , 氢气中水蒸气含量提高 , 提高温度有利于还原进行。