粉末冶金原理課程I考試題標(biāo)準(zhǔn)答案

2006粉末冶金原理課程I考試題標(biāo)準(zhǔn)答案一、名詞解釋：（20分，每小題2分）臨界轉(zhuǎn)速：機(jī)械研磨時(shí)，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運(yùn)動(dòng)能夠正好經(jīng)過(guò)頂點(diǎn)位置而不發(fā)生拋落時(shí)，筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度比表面積：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積粉末具有的表面積一次顆粒：由多個(gè)一次顆粒在沒(méi)有冶金鍵合而結(jié)合成粉末顆粒稱為二次顆粒；離解壓：每種金屬氧化物都有離解的趨勢(shì)，而且隨溫度提高，氧離解的趨勢(shì)越大，離解后的氧形成氧分壓越大，離解壓即是此氧分壓。電化當(dāng)量：這是表述電解過(guò)程輸入電量與粉末產(chǎn)出的定量關(guān)系，表達(dá)為每96500庫(kù)侖應(yīng)該有一克當(dāng)量的物質(zhì)經(jīng)電解析出氣相遷移：細(xì)小金屬氧化物粉末顆粒由于較大的蒸氣壓，在高溫經(jīng)揮發(fā)進(jìn)入氣相，被還原后沉降在大顆粒上，導(dǎo)致顆粒長(zhǎng)大的過(guò)程顆粒密度：真密度、似密度、相對(duì)密度比形狀因子：將粉末顆粒面積因子與體積因子之比稱為比形狀因子壓坯密度：壓坯質(zhì)量與壓坯體積的比值粒度分布：將粉末樣品分成若干粒徑，并以這些粒徑的粉末質(zhì)量（顆粒數(shù)量、粉末體積）占粉末樣品總質(zhì)量（總顆粒數(shù)量、總粉末體積）的百分?jǐn)?shù)對(duì)粒徑作圖，即為粒度分布二、分析討論：（25分）1、粉末冶金技術(shù)有何重要優(yōu)缺點(diǎn)，并舉例說(shuō)明。（10分）重要優(yōu)點(diǎn)：*

能夠制備部分其他方法難以制備的材料，如難熔金屬，假合金、多孔材料、特殊功能材料（硬質(zhì)合金）；*

因?yàn)榉勰┮苯鹪诔尚芜^(guò)程采用與最終產(chǎn)品形狀非常接近的模具，因此產(chǎn)品加工量少而節(jié)省材料；*

對(duì)于一部分產(chǎn)品，尤其是形狀特異的產(chǎn)品，采用模具生產(chǎn)易于，且工件加工量少，制作成本低,如齒輪產(chǎn)品。重要缺點(diǎn)：*

由于粉末冶金產(chǎn)品中的孔隙難以消除，因此粉末冶金產(chǎn)品力學(xué)性能較相同鑄造加工產(chǎn)品偏低；*

由于成形過(guò)程需要模具和相應(yīng)壓機(jī)，因此大型工件或產(chǎn)品難以制造；*

規(guī)模效益比較小2、氣體霧化制粉過(guò)程可分解為幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)是什么？（10分）氣體霧化制粉過(guò)程可分解為金屬液流紊流區(qū)，原始液滴形成區(qū)，有效霧化區(qū)和冷卻區(qū)等四個(gè)區(qū)域。其特點(diǎn)如下：金屬液流紊流區(qū)：金屬液流在霧化氣體的回流作用下，金屬流柱流動(dòng)受到阻礙，破壞了層流狀態(tài)，產(chǎn)生紊流；原始液滴形成區(qū)：由于下端霧化氣體的沖刷，對(duì)紊流金屬液流產(chǎn)生牽張作用，金屬流柱被拉斷，形成帶狀-管狀原始液滴；有效霧化區(qū)：音高速運(yùn)動(dòng)霧化氣體攜帶大量動(dòng)能對(duì)形成帶狀-管狀原始液滴的沖擊，使之破碎，成為微小金屬液滴冷卻區(qū)。此時(shí)，微小液滴離開有效霧化區(qū)，冷卻，并由于表面張力作用逐漸球化。3、分析為什么要采用藍(lán)鎢作為還原制備鎢粉的原料？（5分）采用藍(lán)鎢作為原料制備鎢粉的主要優(yōu)點(diǎn)是*

可以獲得粒度細(xì)小的一次顆粒，盡管二次顆粒較采用WO3作為原料制備的鎢粉二次顆粒要大。*

采用藍(lán)鎢作為原料，藍(lán)鎢二次顆粒大，（一次顆粒?。?，在H2中揮發(fā)少，通過(guò)氣相遷移長(zhǎng)大的機(jī)會(huì)降低，獲得WO2顆粒??；在一段還原獲得WO2后，在干氫中高溫進(jìn)一步還原，顆粒長(zhǎng)大不明顯，且產(chǎn)量高。三、分析計(jì)算：（30分，每小題10分）1、機(jī)械研磨制備鐵粉時(shí)，將初始粒度為200微米的粉末研磨至100微米需要5個(gè)小時(shí)，問(wèn)進(jìn)一步將粉末粒度減少至50微米，需要多少小時(shí)？提示W(wǎng)=g（Dfa-Dia），a=-2解：根據(jù)已知條件W1=g（Dfa-Dia）=9.8（100-2-200-2）,初始研磨所做的功W2=g（Dfa-Dia）=9.8（50-2-100-2）進(jìn)一步研磨所做的功W1/W2=t1/t2,t2=t1(W2/W1)=20小時(shí)2、在低壓氣體霧化制材時(shí)，直徑1mm的顆粒，需要行走10米和花去4秒鐘進(jìn)行固化，那么在同樣條件下，100μm粒度顆粒需要多長(zhǎng)時(shí)間固化：計(jì)算時(shí)需要作何種假設(shè)。解：固化時(shí)間：t=Dρm{Cpln(Tm-To/Ts-To)+ΔH/Ts-To}/6β簡(jiǎn)化成t=KD并令K=ρm{Cpln(Tm-To/Ts-To)+ΔH/Ts-To}/6β,假設(shè)重力的作用很小時(shí),有4/X=1000K/100KX=0.4秒S=1米3、相同外徑球型鎳粉末沉降分析，設(shè)一種為直徑100微米實(shí)心顆粒，一種為有內(nèi)徑為60的空心粉末，求他們的在水中的沉降時(shí)間（沉降速度），D理=8.1.解：v=h/t=gd2(ρ1-ρ2)/(18η)h/t=gd2(ρ1-ρ2)/(18η)t=h/gd2(ρ1-ρ2)/(18η)求得t1（實(shí)心）=31秒，t2=23秒四、問(wèn)答：（25分）1、分析粉末粒度、粒度分布、粉末形貌與松裝密度之間的關(guān)系。（10分）松裝密度是粉末的一個(gè)重要物理性能，也是粉末冶金過(guò)程中的重要工藝參數(shù)，粉末粒度粉末形狀對(duì)松裝密度影響顯著：*

粉末越細(xì)松裝密度越小*

粉末形狀越復(fù)雜松裝密度越小*

粉末質(zhì)量（粉末顆粒中孔隙因素）越小、松裝密度越小*

在部分教大直徑的粉末中加入少量較小粒徑的粉末，構(gòu)成一定粒度分布,有利于提高松裝密度2、熔體粘度，擴(kuò)散速率，形核速率，以及固相長(zhǎng)大速率都與過(guò)冷度相關(guān)，它們各自對(duì)霧化粉末顯微結(jié)構(gòu)的作用如何？（15分）提示：I=IoD2exp(-QL/kT)exp{-WM/(TΔT2)}1）形核率是過(guò)冷度的函數(shù)，在一定過(guò)冷度內(nèi)（形核控制區(qū)內(nèi)），過(guò)冷度越大第二個(gè)指數(shù)項(xiàng)越大，形核速率增加；形核速率I與過(guò)冷度ΔT之間的關(guān)系如下，過(guò)冷度與形核速率為負(fù)指數(shù)關(guān)系，I=IoD2exp(-QL/kT)exp{-WM/(TΔT2)}過(guò)冷度太大（擴(kuò)散控制區(qū)內(nèi)），原子排列時(shí)間不夠，形核率降低2）將上式變形I/D2=Ioexp(-QL/kT)exp{-WM/(TΔT2)}晶粒直徑與過(guò)冷度成正指數(shù)關(guān)系，增加過(guò)冷度，晶粒尺寸越小3）通常地，過(guò)冷度越大，原子擴(kuò)散速度越小，晶粒尺寸越小4）通常地，溫度越高，熔體黏度越小，過(guò)冷度大，溶體黏度變化梯度大，表面張力作用時(shí)間短，顆粒多呈不規(guī)則形狀。2005年粉末冶金原理課程試題答案一、名詞解釋：粉末加工硬化，二流霧化，假合金，二次顆粒，保護(hù)氣氛（10分）金屬粉末在研磨過(guò)程中由于晶格畸變和位錯(cuò)密度增加，導(dǎo)致粉末硬度增加，變形困難的現(xiàn)象稱為加工硬化；由霧化介質(zhì)流體與金屬液流構(gòu)成的霧化體系稱為二流霧化；不是根據(jù)相圖規(guī)律構(gòu)成的合金體系，假合金實(shí)際是混合物；由多個(gè)一次顆粒在沒(méi)有冶金鍵合而結(jié)合成粉末顆粒稱為二次顆粒；為防止粉末或壓坯在高溫處理過(guò)程發(fā)生氧化而向體系因入還原性氣體或真空條件稱為保護(hù)氣氛；松裝密度，成形性，粉末粒度，粉末流動(dòng)性，粉末比表面積，（10分）粉末自由充滿規(guī)定的容積內(nèi)所具有的粉末重量成為松裝密度粉末在經(jīng)模壓之后保持形狀的能力一定質(zhì)量（一定體積）或一定數(shù)量的粉末的平均顆粒尺寸成為粉末粒度一克質(zhì)量或一定體積的粉末所具有的表面積與其質(zhì)量或體積的比值稱為比表面積50克粉末流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)漏斗所需要的時(shí)間稱為粉末比表面積。二、分析討論：1、與傳統(tǒng)加工方法比較，粉末冶金技術(shù)有何重要優(yōu)缺點(diǎn)，試舉例說(shuō)明。（20分）解:優(yōu)點(diǎn)：材料利用率高，加工成本較低，節(jié)省勞動(dòng)率，可以獲得具有特殊性能的材料或產(chǎn)品，缺點(diǎn)：由于產(chǎn)品中孔隙存在，與傳統(tǒng)加工方法相比，材料性能較差例子：銅—鎢假合金制造，這是用傳統(tǒng)方法不能獲得的材料；2、氣體霧化制粉過(guò)程中，有哪些因素控制粉末粒度？（10分）解:二流之間的夾角，夾角越大，霧化介質(zhì)對(duì)金屬流柱的沖擊作用越強(qiáng)，得到的粉末越細(xì)；采用液體霧化介質(zhì)時(shí)，由于質(zhì)量大于氣體霧化介質(zhì)，攜帶的能量大，得到的粉末越細(xì)；金屬流柱直徑小，獲得粉末粒度?。唤饘贉囟仍礁?，金屬熔體黏度小，易于破碎，所得粉末細(xì)??；3、分析粉末粒度、粉末形貌與松裝密度之間的關(guān)系。（10分）解:粉末平均粒度越小，粉末形貌越復(fù)雜，粉末顆粒之間以及粉末表面留下空隙越大，松裝密度越小；粉末平均粒度越小，粉末形貌越復(fù)雜，粉末顆粒之間的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力越大，流動(dòng)性越差，松裝密度越小。三、分析計(jì)算：1、經(jīng)氫氣還原氧化鐵制備還原鐵粉：FeO+H2=Fe+H2O平衡常數(shù)：LgKp=-1000/T+0.5,Kp=PH2O/PH2討論還原溫度分別為500oC，600oC，700oC時(shí)，平衡常數(shù)變化趨勢(shì)和溫度對(duì)還原的影響。（15分）解:T=773LgKp=-1000/773+0.5=-0.8,Kp=PH2O/PH2=T=873LgKp=-1000/873+0.5=-0.65,Kp=PH2O/PH2=T=973LgKp=-1000/973+0.5=-0.53,Kp=PH2O/PH2=計(jì)算表明,溫度月高,平衡常數(shù)值越大(正),說(shuō)明隨還原溫度提高,氣氛中的H2O比例可越大,氫氣中水蒸氣含量提高,提高溫度有利于還原進(jìn)行。2、若用鎳離子濃度為24克/每升（g/L）的硝酸鎳溶液作為電解液制取鎳粉時(shí)，至少需要多大的電流密度才能夠獲得松散粉末？（15分）假設(shè)K=0.80解:鎳離子濃度為24克/每升（g/L）時(shí)等于24/58.71=0.41mol/L,既c=0.41mol/L,并已知K=0.80由i=Kc,I=0.80x0.41=0.33A/cm2=33A/dm2至少需要電流密度等于33A/dm2才能夠獲得松散粉末.四、討論題：1、用比表面吸附方法測(cè)試粉末粒度的基本原理是什么？（10分）解:粉末由于總表面積大，表面原子力場(chǎng)不平衡，對(duì)氣體具有吸附作用，在液氮溫區(qū)，物質(zhì)對(duì)氣體的吸附主要為物理性質(zhì)的吸附（無(wú)化學(xué)反應(yīng)），經(jīng)數(shù)學(xué)處理，若知道吸附的總的氣體體積，換算成氣體的分子數(shù)，在除以一個(gè)氣體分子的體積，即獲得粉末的表面積，通常采用一克粉末進(jìn)行測(cè)量，因此我們將一克質(zhì)量粉末所具有的表面積定義為比表面積，當(dāng)我們知道了總表面積數(shù)值后，可以假設(shè)粉末為球形，然后根據(jù)球當(dāng)量直徑與表面積的關(guān)系（形狀因子），獲得粉末平均粒徑。為了盡量獲得準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，被吸附的氣體通常是惰性氣體。這樣一種由測(cè)量一定質(zhì)量粉末總表面積，然后計(jì)算粉末平均粒度的方法，就是通過(guò)測(cè)試粉末比表面積，計(jì)算粉末粒度的基本原理。粉末冶金原理課程綜合試題（04年）一、名詞解釋：臨界轉(zhuǎn)速，孔隙度，比表面積，松裝密度，標(biāo)準(zhǔn)篩（10分）臨界轉(zhuǎn)速：機(jī)械研磨時(shí)，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運(yùn)動(dòng)能夠正好經(jīng)過(guò)頂點(diǎn)位置而不發(fā)生拋落時(shí)，筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；孔隙度：粉體或壓坯中孔隙體積與粉體體積或壓坯體積之比；比表面積：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積粉末具有的表面積松裝密度：粉末自由充滿規(guī)定的容積內(nèi)所具有的粉末重量成為松裝密度標(biāo)準(zhǔn)篩：用篩分析法測(cè)量粉末粒度時(shí)采用的一套按一定模數(shù)（根號(hào)2）金屬網(wǎng)篩彈性后效，單軸壓制，密度等高線，壓縮性，合批：（10分）彈性后效：粉末經(jīng)模壓推出模腔后，由于壓坯內(nèi)應(yīng)力馳豫，壓坯尺寸增大的現(xiàn)象稱作單軸壓制：在模壓時(shí)，包括單向壓制和雙向壓制，壓力存在壓制各向異性密度等高線：粉末壓坯中具有相同密度的空間連線稱為等高線，等高線將壓坯分成具有不同密度的區(qū)域壓縮性：粉末在模具中被壓縮的能力稱為壓縮性合批：具有相同化學(xué)成分，不同批次生產(chǎn)過(guò)程得到的粉末的混合工序稱為合批二、分析討論：1、分析粉末冶金過(guò)程中是哪一個(gè)階段提高材料利用率，為什么？試舉例說(shuō)明。（10分）解：粉末冶金過(guò)程中是由模具壓制成形過(guò)程提高材料利用率，因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)接近最終產(chǎn)品的尺寸，因此壓坯往往與使用產(chǎn)品的尺寸很接近，材料加工量少，利用率高；例如，生產(chǎn)汽車齒輪時(shí)，如用機(jī)械方法制造，工序長(zhǎng)，材料加工量大，而粉末冶金成形過(guò)程可利用模具成形粉末獲得接近最終產(chǎn)品的形狀與尺寸，與機(jī)械加工方法比較，加工量很小，節(jié)省了大量材料。2、氣體霧化制粉過(guò)程可分解為幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)是什么？（10分）解：氣體霧化制粉過(guò)程可分解為金屬液流紊流區(qū)，原始液滴形成區(qū)，有效霧化區(qū)和冷卻區(qū)等四個(gè)區(qū)域。其特點(diǎn)如下：金屬液流紊流區(qū)：金屬液流在霧化氣體的回流作用下，金屬流柱流動(dòng)受到阻礙，破壞了層流狀態(tài)，產(chǎn)生紊流；原始液滴形成區(qū)：由于下端霧化氣體的沖刷，對(duì)紊流金屬液流產(chǎn)生牽張作用，金屬流柱被拉斷，形成帶狀-管狀原始液滴；有效霧化區(qū)：音高速運(yùn)動(dòng)霧化氣體攜帶大量動(dòng)能對(duì)形成帶狀-管狀原始液滴的沖擊，使之破碎，成為微小金屬液滴；冷卻區(qū)。此時(shí)，微小液滴離開有效霧化區(qū)，冷卻，并由于表面張力作用逐漸球化。3、分別分析單軸壓制和等靜壓制的差別及應(yīng)力特點(diǎn)，并比較熱壓與熱等靜壓的差別。（10分）解：?jiǎn)屋S壓制和等靜壓制的差別在于粉體的受力狀態(tài)不同，一般單軸壓制在剛模中完成，等靜壓制則在軟模中進(jìn)行；在單軸壓制時(shí)，由于只是在單軸方向施加外力，模壁側(cè)壓力小于壓制方向受力，因此應(yīng)力狀態(tài)各向異性，σ1》σ2=σ3導(dǎo)致壓坯中各處密度分布不均勻；等靜壓制時(shí)由于應(yīng)力均勻來(lái)自各個(gè)方向，且通過(guò)水靜壓力進(jìn)行，各方向壓力大小相等，粉體中各處應(yīng)力分布均勻，σ1=σ2=σ3因此壓坯中各處的密度基本一致。4、分析還原制備鎢粉的原理和鎢粉顆粒長(zhǎng)大的因素。（10分）解：鎢粉由氫氣還原氧化鎢粉的過(guò)程制得，還原過(guò)程中氧化物自高價(jià)向低價(jià)轉(zhuǎn)變，最后還原成鎢粉，WO3—WO2—W；其中還有WO2。90—WO2。72等氧化物形式。由于當(dāng)溫度高于550度時(shí)，氫氣即可還原WO3，由于當(dāng)溫度高于700度時(shí)，氫氣即可還原WO2。因?yàn)樵谶@種條件下水分子的氧離解壓小于WO3，WO2離解壓，水分子相對(duì)穩(wěn)定，WO3，WO2被還原，同時(shí)由于溫度的作用，疏松粉末中還原產(chǎn)物容易經(jīng)擴(kuò)散排走，還原動(dòng)力學(xué)條件滿足，導(dǎo)致氧化鎢被氫氣還原；由于WO3，和WO2在含有水分子的氫氣中具有較大的揮發(fā)壓，而且還原溫度越高，揮發(fā)壓越大，進(jìn)入氣相中的氧化鎢被還原后，沉降在以還原的鎢粉顆粒上導(dǎo)致鎢粉顆粒長(zhǎng)大。粉末在高溫區(qū)停留的時(shí)間長(zhǎng)也會(huì)因原子遷移致使鎢粉顆粒長(zhǎng)大。氫氣濕度大，導(dǎo)致WO3和WO2細(xì)顆粒進(jìn)入氣相，也是導(dǎo)致鎢粉顆粒長(zhǎng)大的重要因素。三、分析計(jì)算：1、一壓坯高度是直徑的三倍，壓力自上而下單向壓制，在壓坯三分之二高度處壓力只有壓坯頂部壓力的四分之三，求壓制壓力為500Mpa時(shí)，壓坯三分之一高度和壓坯低部的壓制壓力？（10分）解：根據(jù)已知條件，在h=2/3H時(shí)，P2=3/4P1，計(jì)算得EXP（-Q1）=3/4h=1/3H時(shí)，P3=P1EXP（-Q2）=281。25Mpa在壓坯底部壓制壓力P=210。94MPa2、若用鎳離子濃度為12克/每摩爾（g/mol）的硝酸鎳做電解液制取鎳粉時(shí)，至少需要多大的電流密度才能夠獲得松散粉末？（10分）解：鎳離子濃度為12克/每升（g/L）時(shí)等于12/58.71=0.205mol/L,既c=0.2051mol/L,并已知K=0.80由i=Kc,I=0.80x0.2051=0.164A/cm2=16。4A/dm2至少需要電流密度等于16。4A/dm2才能夠獲得松散粉末.四、問(wèn)答：1、什么是假合金，怎樣才能獲得假合金？（10分）解：兩種或兩種以上金屬元素因不經(jīng)形成固溶體或化合物構(gòu)成合金體系通稱為假合金，是一種混合物；假合金形成的條件是形成混合物之后兩種物質(zhì)之間的界面能，小于他們單獨(dú)存在時(shí)的表面能之和，即γAB<γA+γB2、氧化鐵氫還原方法制備還原鐵粉：FeO+H2=Fe+H2O平衡常數(shù)：LgKp=-1000/T+0.5,Kp=PH2O/PH2討論還原溫度分別為500oC，600oC，700oC時(shí)，平衡常數(shù)變化趨勢(shì)和溫度對(duì)還原的影響。（10分）解：T=773LgKp=-1000/773+0.5=-0.8,Kp=PH2O/PH2=T=873LgKp=-1000/873+0.5=-0.65,Kp=PH2O/PH2=T=973LgKp=-1000/973+0.5=-0.53,Kp=PH2O/PH2=計(jì)算表明,溫度月高,平衡常數(shù)值越大(正),說(shuō)明隨還原溫度提高,氣氛中的H2O比例可越大,氫氣中水蒸氣含量提高,提高溫度有利于還原進(jìn)行。粉末冶金原理課程綜合試題答案一、名詞解釋：臨界轉(zhuǎn)速，霧化介質(zhì)，活化能，平衡常數(shù)，電化當(dāng)量，篩（10分）臨界轉(zhuǎn)速：機(jī)械研磨時(shí)，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運(yùn)動(dòng)能夠正好經(jīng)過(guò)頂點(diǎn)位置而不發(fā)生拋落時(shí)，筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；霧化介質(zhì)：霧化制粉時(shí)，用來(lái)沖吉破碎金屬流柱的高壓液體或高壓氣體稱為霧化介質(zhì)；活化能：發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)時(shí)，形成中間絡(luò)合物所需要的能量稱為活化能平衡常數(shù)：在某一溫度，某一壓力下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物氣體分壓與反應(yīng)物氣體分壓之比稱為平衡常數(shù)；電化當(dāng)量：克當(dāng)量與法拉第常數(shù)之比稱為電化當(dāng)量孔隙度，比表面積，松裝密度，標(biāo)準(zhǔn)，粒度分布孔隙度：粉體或壓坯中孔隙體積與粉體體積或壓坯體積之比；比表面積：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積粉末具有的表面積松裝密度：粉末自由充滿規(guī)定的容積內(nèi)所具有的粉末重量成為松裝密度標(biāo)準(zhǔn)篩：用篩分析法測(cè)量粉末粒度時(shí)采用的一套按一定模數(shù)（根號(hào)2）金屬網(wǎng)篩粒度分布：一定體積或一定重量（一定數(shù)量）粉末中各種粒徑粉末體積（重量、數(shù)量）占粉末總量的百分?jǐn)?shù)的表達(dá)稱為粒度分布。二、分析討論：1、氣體霧化制粉過(guò)程可分解為幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)是什么？（10分）解：氣體霧化制粉過(guò)程可分解為金屬液流紊流區(qū)，原始液滴形成區(qū)，有效霧化區(qū)和冷卻區(qū)等四個(gè)區(qū)域。其特點(diǎn)如下：金屬液流紊流區(qū)：金屬液流在霧化氣體的回流作用下，金屬流柱流動(dòng)受到阻礙，破壞了層流狀態(tài)，產(chǎn)生紊流；原始液滴形成區(qū)：由于下端霧化氣體的沖刷，對(duì)紊流金屬液流產(chǎn)生牽張作用，金屬流柱被拉斷，形成帶狀-管狀原始液滴；有效霧化區(qū)：音高速運(yùn)動(dòng)霧化氣體攜帶大量動(dòng)能對(duì)形成帶狀-管狀原始液滴的沖擊，使之破碎，成為微小金屬液滴；冷卻區(qū)。此時(shí)，微小液滴離開有效霧化區(qū)，冷卻，并由于表面張力作用逐漸球化。2、碳直接還原氧化鐵制備鐵粉時(shí)熱力學(xué)條件如圖所示，說(shuō)明圖中各條曲線的含義，表明各相穩(wěn)定存在區(qū)域并討論氧化亞鐵還原成鐵粉的條件。（10分）解：b曲線：Fe3O4被還原成FeO的反應(yīng)平衡曲線；c曲線：FeO被還原成Fe的反應(yīng)平衡曲線；d曲線：Fe3O4被還原成Fe的反應(yīng)平衡曲線。與b、c相交的曲線為碳氧化反應(yīng)的平衡曲線在do，oc線以上Fe穩(wěn)定存在；do，ob線以下部分Fe3O4穩(wěn)定存在，在ob、oc線之間FeO穩(wěn)定存在；只有當(dāng)溫度高于碳的氧化反應(yīng)平衡曲線與FeO被還原成Fe的反應(yīng)平衡曲線的焦點(diǎn)溫度時(shí)，氣相中的CO百分含量（濃度）才能使FeO被還原成Fe；即溫度高于680oC，CO的百分含量超過(guò)61%。3、分析還原制備鎢粉的原理和鎢粉顆粒長(zhǎng)大的因素。（20分）解：鎢粉由氫氣還原氧化鎢粉的過(guò)程制得，還原過(guò)程中氧化物自高價(jià)向低價(jià)轉(zhuǎn)變，最后還原成鎢粉，WO3—WO2—W；其中還有WO2。90—WO2。72等氧化物形式。由于當(dāng)溫度高于550度時(shí)，氫氣即可還原WO3，由于當(dāng)溫度高于700度時(shí)，氫氣即可還原WO2。因?yàn)樵谶@種條件下水分子的氧離解壓小于WO3，WO2離解壓，水分子相對(duì)穩(wěn)定，WO3，WO2被還原，同時(shí)由于溫度的作用，疏松粉末中還原產(chǎn)物容易經(jīng)擴(kuò)散排走，還原動(dòng)力學(xué)條件滿足，導(dǎo)致氧化鎢被氫氣還原；由于WO3，和WO2在含有水分子的氫氣中具有較大的揮發(fā)壓，而且還原溫度越高，揮發(fā)壓越大，進(jìn)入氣相中的氧化鎢被還原后，沉降在以還原的鎢粉顆粒上導(dǎo)致鎢粉顆粒長(zhǎng)大。粉末在高溫區(qū)停留的時(shí)間長(zhǎng)也會(huì)因原子遷移致使鎢粉顆粒長(zhǎng)大。氫氣濕度大，導(dǎo)致WO3和WO2細(xì)顆粒進(jìn)入氣相，也是導(dǎo)致鎢粉顆粒長(zhǎng)大的重要因素。三、分析計(jì)算：1、機(jī)械研磨制備鐵粉時(shí)，將初始粒度為300微米的粉末研磨至110微米需要8個(gè)小時(shí)，問(wèn)進(jìn)一步將粉末粒度減少至75微米，需要多少小時(shí)？（10分）提示W(wǎng)=g（Dfa-Dia），a=-2解：根據(jù)已知條件W1=g（Dfa-Dia）=9.8（110-2-300-2）,初始研磨所做的功W2=g（Dfa-Dia）=9.8（75-2-110-2）進(jìn)一步研磨所做的功W1/W2=t1/t2,t2=t1(W2/W1)=11小時(shí)2、若用鎳離子濃度為12克/每摩爾（g/mol）的硝酸鎳做電解液制取鎳粉時(shí)，至少需要多大的電流密度才能夠獲得松散粉末？假設(shè)a=1（10分）解：鎳離子濃度為12克/每升（g/L）時(shí)等于12/58.71=0.2051mol/L,既c=0.2051mol/L,并已知a=1由i=1/aC,I=1x0.2051=0.2051A/cm2=20。51A/dm2至少需要電流密度等于16。4A/dm2才能夠獲得松散粉末.四、問(wèn)答：1、為什么采用環(huán)縫形噴嘴容易引起露嘴堵塞,采用什么辦法可以解決這一問(wèn)題？（10分）解：當(dāng)采用環(huán)縫形噴嘴時(shí),由于錐型的氣流形成密閉的空間,導(dǎo)致金屬流柱下流受阻,而堵塞噴嘴.采用v型噴嘴可以解決這一問(wèn)題。2、氧化鎢氫還原方法制備還原鐵粉：WO2+2H2=W+2H2O平衡常數(shù)：LgKp=-3225/T+1.65,Kp=PH2O/PH2討論還原溫度分別為700oC，800oC，900oC時(shí)，平衡常數(shù)變化趨勢(shì)和溫度對(duì)還原的影響。（10分）解：T=973LgKp=--3225/973+1.65=-1.66,Kp=PH2O/PH2=0.022T=1073LgKp=--3225/1073+1.65=--1.36,Kp=PH2O/PH2=0.044T=1173LgKp=--3225/1173+1.65=-1.11,Kp=PH2O/PH2=0.078計(jì)算表明,溫度月高,平衡常數(shù)值越大(正),說(shuō)明隨還原溫度提高,氣氛中的H2O比例可越大,氫氣中水蒸氣含量提高,提高溫度有利于還原進(jìn)行。粉末冶金原理（1）課程試卷1一、名詞解釋：臨界轉(zhuǎn)速，孔隙度，比表面積，松裝密度，標(biāo)準(zhǔn)篩（10分）彈性后效，單軸壓制，密度等高線，壓縮性，合批（10分）二、分析討論：1、分析粉末冶金過(guò)程中是哪一個(gè)階段提高材料利用率，為什么？試舉例說(shuō)明。（10分）2、氣體霧化制粉過(guò)程可分解為幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)是什么？（10分）3、分別分析單軸壓制和等靜壓制的差別及應(yīng)力特點(diǎn)，并比較熱壓與熱等靜壓的差別。（10分）4、分析還原制備鎢粉的原理和鎢粉顆粒長(zhǎng)大的因素。（10分）三、分析計(jì)算：1、一壓坯高度是直徑的三倍，壓力自上而下單向壓制，在壓坯三分之二高度處壓力只有壓坯頂部壓力的四分之三，求壓制壓力為500Mpa時(shí)，壓坯三分之一高度和壓坯低部的壓制壓力？（10分）2、若用鎳離子濃度為12克/每摩爾（g/mol）的硝酸鎳做電解液制取鎳粉時(shí)，至少需要多大的電流密度才能夠獲得松散粉末？（10分）四、問(wèn)答：1

什么是假合金，怎樣才能獲得假合金？（10分）2

用氧化鐵氫還原方法制備還原鐵粉：FeO+H2=Fe+H2O平衡常數(shù)：LgKp=-1000/T+0.5,Kp=PH2O/PH2討論還原溫度分別為500oC，600oC，700oC時(shí)，平衡常數(shù)變化趨勢(shì)和溫度對(duì)還原的影響。（10分）粉末冶金原理（1）課程試卷一、名詞解釋：加工硬化，二流霧化，假合金，二次顆粒，保護(hù)氣氛（10分）松裝密度，成型性，粉末粒度，粉末流動(dòng)性，比表面積，（10分）二、分析討論：1、與傳統(tǒng)加工方法比較，粉末冶金技術(shù)有何重要優(yōu)缺點(diǎn)，試舉例說(shuō)明。（10分）2、氣體霧化制粉過(guò)程中，有哪些因素控制粉末粒度？（10分）3、分析單軸壓制和冷等靜壓制時(shí)摩擦壓力的不同，并比較單軸壓制模具與冷等靜壓制模具的根本差別。（10分）4、分析還原制備鐵粉的原理和鐵粉顆粒長(zhǎng)大的因素。（10分）三、分析計(jì)算：1、一壓力自上而下單向壓制，壓坯直徑等于2厘米，要求單位壓力達(dá)到2噸/平方厘米，壓制完成后壓坯高度是直徑的2倍，側(cè)壓系數(shù)等于0.5單位，摩擦系數(shù)等于0.2,求總壓制壓力和壓坯底部的壓制壓力？（10分）2、若用鎳離子濃度為24克/每升（g/L）的硝酸鎳做電解液制取鎳粉時(shí)，至少需要多大的電流密度才能夠獲得松散粉末？（10分）四、回答：１

什么是假合金，怎樣才能獲得假合金？（10分）２

經(jīng)氧化鐵氫還原方法制備還原鐵粉：FeO+H2