粉末冶金原理課程I考試題標(biāo)準(zhǔn)答案

1、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： 機械研磨時，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運動能夠正好經(jīng)過頂點位置而不發(fā)生拋落時，筒體的轉(zhuǎn)動速度 比表面積： 單位質(zhì)量或單位體積粉末具有的表面積 一次顆粒： 由多個一次顆粒在沒有冶金鍵合而結(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，而且隨溫度提高，氧離解的趨勢越大，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： 這是表述電解過程輸入電量與粉末產(chǎn)出的定量關(guān)系，表達為每 96500庫侖應(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

2、溫經(jīng)揮發(fā)進入氣相，被還原后沉降在大顆粒上，導(dǎo)致顆粒長大的過程 顆粒密度： 真密度、似密度、相對密度 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，并舉例說明。（ 10 分） 重要優(yōu)點： *  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）； *  因為粉末冶

3、金在成形過程采用與最終產(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： *  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； *  由于成形過程需要模具和相應(yīng)壓機，因此大型工件或產(chǎn)品難以制造； *  規(guī)模效益比較小 2 、氣體霧化制粉過程可分解為幾個區(qū)域，每個區(qū)域的特點是什么？（ 10 分） 氣體霧化制粉過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)等四個區(qū)域。其特點如下： 金屬液

4、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)：音高速運動霧化氣體攜帶大量動能對形成帶狀 - 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，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

5、大。 *  采用藍(lán)鎢作為原料，藍(lán)鎢二次顆粒大，（一次顆粒?。?H2 中揮發(fā)少，通過氣相遷移長大的機會降低，獲得 WO2 顆粒?。辉谝欢芜€原獲得 WO2 后，在干氫中高溫進一步還原，顆粒長大不明顯，且產(chǎn)量高。   三、分析計算：（ 30 分，每小題 10 分） 1 、 機械研磨制備鐵粉時，將初始粒度為 200 微米的粉末研磨至 100 微米需要 5 個小時，問進一步將粉末粒度減少至 50 微米，需要多少小時？ 提示 W=g （ Dfa-Dia ）， a=-2 解： 根據(jù)已知條件 W1= g （ Df a -Di a ） =9.8 （ 100-2-200-2 ） , 初始研

6、磨所做的功 W2 =g （ Df a -Di a ） =9.8 （ 50-2-100-2 ）進一步研磨所做的功 W1/W2=t1/t2, t2=t1(W2/ W1)= 20 小時 2 、 在低壓氣體霧化制材時，直徑 1mm 的顆粒，需要行走 10 米和花去 4 秒鐘進行固化，那么在同樣條件下， 100 m 粒度顆粒需要多長時間固化：計算時需要作何種假設(shè)。 解： 固化時間： t = D m Cpln(Tm-To/Ts-To) + H/Ts-To/6 簡化成 t = K D 并令 K= m Cpln(Tm-To/Ts-To) + H/Ts-To/6 , 假設(shè)重力的作用很小時 , 有 4/X=100

7、0K/100K X=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間（沉降速度）， D 理 =8.1. 解： v=h/t=gd 2 ( 1 - 2 )/(18 ) h/t=gd 2 ( 1 - 2 )/(18 ) t=h/gd 2 ( 1 - 2 )/(18 ) 求得 t1 （實心） =31 秒， t2=23 秒 四、問答： （ 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重要物理性能，也是粉末冶金過程中的重要工

8、藝參數(shù)，粉末粒度粉末形狀對松裝密度影響顯著： *  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，擴散速率，形核速率，以及固相長大速率都與過冷度相關(guān)，它們 各自對霧化粉末顯微結(jié)構(gòu)的作用如何？（ 15 分） 提示： I = Io D 2 exp(-Q L /kT)exp-W M /(T T 2 )   1 ） 形核率是過冷度的函數(shù)，在一定過冷度內(nèi)（形核控制區(qū)內(nèi)

9、），過冷度越大第二個指數(shù)項越大，形核速率增加；形核速率 I 與過冷度 T 之間的關(guān)系如下，過冷度與形核速率為負(fù)指數(shù)關(guān)系， I = Io D 2 exp(-Q L /kT)exp-W M /(T T 2 ) 過冷度太大（擴散控制區(qū)內(nèi)），原子排列時間不夠，形核率降低   2 ）將上式變形 I/D 2 = Io exp(-Q L /kT)exp-W M /(T T 2 ) 晶粒直徑與過冷度成正指數(shù)關(guān)系，增加過冷度，晶粒尺寸越小 3 ）通常地，過冷度越大，原子擴散速度越小，晶粒尺寸越小 4 ）通常地，溫度越高，熔體黏度越小，過冷度大，溶體黏度變化梯度大，表面張力作用時間短，顆粒多呈不規(guī)則形狀

10、。 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，保護氣氛 （ 10 分） 金屬粉末在研磨過程中由于晶格畸變和位錯密度增加，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，假合金實際是混合物； 由多個一次顆粒在沒有冶金鍵合而結(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氣氛；   松裝密度，成形性，粉末粒度，粉末流動性，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

11、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，試舉例說明。（ 20 分） 解 : 優(yōu)點：材料利用率高，加工成本較低，節(jié)省勞動率，可以獲得具有特殊性能的材料或產(chǎn)品， 缺點：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 、氣體霧化制粉過程中，有

12、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)對金屬流柱的沖擊作用越強，得到的粉末越細(xì)； 采用液體霧化介質(zhì)時，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?。?金屬溫度越高，金屬熔體黏度小，易于破碎，所得粉末細(xì)小；   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，粉末顆粒之間的運動摩擦阻力越大，流動性越差，松裝密度越小。   三、分析計算： 1 、

13、經(jīng)氫氣還原氧化鐵制備還原鐵粉： FeO+H 2 =Fe+H 2 O 平衡常數(shù)： LgKp=-1000/T+0.5, Kp=P H2O /P H2 討論還原溫度分別為 500 o C ， 600 o C ， 700 o C 時，平衡常數(shù)變化趨勢和溫度對還原的影響。（ 15 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 =計算表明 , 溫度

14、月高 , 平衡常數(shù)值越大 ( 正 ), 說明隨還原溫度提高 , 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，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 ）時等于 24/58.71=0.41mol/L, 既 c=0.41mol/L, 并已知 K=0.80 由 i=Kc, I=0.80 x 0.41=0.33 A/cm2 =33A/dm2 至少需要電流密度等于 33A/dm2 才能夠獲得

15、松散粉末 . 四、 討論題： 1 、用比表面吸附方法測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，表面原子力場不平衡，對氣體具有吸附作用，在液氮溫區(qū)，物質(zhì)對氣體的吸附主要為物理性質(zhì)的吸附（無化學(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行測量，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)確的測量數(shù)據(jù)，被吸附的氣體通常是惰性氣體。這樣一種由測量一定

16、質(zhì)量粉末總表面積，然后計算粉末平均粒度的方法，就是通過測試粉末比表面積，計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：機械研磨時，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運動能夠正好經(jīng)過頂點位置而不發(fā)生拋落時，筒體的轉(zhuǎn)動速度； 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：單位質(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：用篩分析法測量粉末粒度時采用的一套按一定模數(shù)（根號 2 ）金屬網(wǎng)篩   彈性后效，單軸壓制，密度等高線

17、，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，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 、分析粉末冶金過程中是哪一個階段提高材料利用率，為什么？試舉例說明。（ 10 分） 解： 粉末冶金過程中是由模具壓制成形過程提高材料利用率，因為模具設(shè)計接近最終產(chǎn)品的尺寸，因此壓坯往往與

18、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，如用機械方法制造，工序長，材料加工量大，而粉末冶金成形過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 、氣體霧化制粉過程可分解為幾個區(qū)域，每個區(qū)域的特點是什么？（ 10 分） 解： 氣體霧化制粉過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)等四個區(qū)域。其特點如下：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，對紊流金屬液流產(chǎn)生牽張作用，金屬流柱被拉斷，形成帶狀 -

19、管狀原始液滴； 有效霧化區(qū)：音高速運動霧化氣體攜帶大量動能對形成帶狀 - 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，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，并比較熱壓與熱等靜壓的差別。（ 10 分） 解：單軸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行；在單軸壓制時，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， 1 2= 3 導(dǎo)致壓坯中各處密度分布不均勻；等靜壓制時由于應(yīng)力均勻來自各個方向，且通過水靜壓力進行，各方向壓力大小

20、相等，粉體中各處應(yīng)力分布均勻， 1= 2= 3 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大的因素。（ 10 分） 解： 鎢粉由氫氣還原氧化鎢粉的過程制得，還原過程中氧化物自高價向低價轉(zhuǎn)變，最后還原成鎢粉， WO3WO2 W ；其中還有 WO2 。 90WO2 。 72 等氧化物形式。由于當(dāng)溫度高于 550 度時，氫氣即可還原 WO3 ，由于當(dāng)溫度高于 700 度時，氫氣即可還原 WO2 。因為在這種條件下水分子的氧離解壓小于 WO3 ， WO2 離解壓，水分子相對穩(wěn)定， WO3 ， WO2 被還原，同時由于溫度的作用，疏松粉末中還原產(chǎn)物容易經(jīng)擴散排走，還原動力學(xué)條

21、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)致鎢粉顆粒長大。粉末在高溫區(qū)停留的時間長也會因原子遷移致使鎢粉顆粒長大。氫氣濕度大，導(dǎo)致 WO3 和 WO2 細(xì)顆粒進入氣相，也是導(dǎo)致鎢粉顆粒長大的重要因素。 三、分析計算： 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，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， P2=3/

22、4P1 ，計算得 EXP （ -Q1 ） =3/4 h=1/3H 時， P3=P1EXP （ -Q2 ） =281 。 25Mpa 在壓坯底部壓制壓力 P=210 。 94MPa 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，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 至少需要電流密

23、度等于 16 。 4A/dm2 才能夠獲得松散粉末 . 四、問答 ： 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，小于他們單獨存在時的表面能之和，即 AB < A+ B2 、氧化鐵氫還原方法制備還原鐵粉： FeO+H 2 =Fe+H 2 O 平衡常數(shù)： LgKp=-1000/T+0.5, Kp=P H2O /P H2 討論還原溫度分別為 500 o C ， 600 o C ， 700 o C 時，平衡常數(shù)變化趨勢和溫度對還

24、原的影響。（ 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 = 計算表明 , 溫度月高 , 平衡常數(shù)值越大 ( 正 ), 說明隨還原溫度提高 , 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 （

25、10 分）臨界轉(zhuǎn)速：機械研磨時，使球磨筒內(nèi)小球沿筒壁運動能夠正好經(jīng)過頂點位置而不發(fā)生拋落時，筒體的轉(zhuǎn)動速度；霧化介質(zhì)：霧化制粉時，用來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，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)達到平衡時，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：單位質(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

26、松裝密度 標(biāo)準(zhǔn)篩：用篩分析法測量粉末粒度時采用的一套按一定模數(shù)（根號 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)的表達稱為粒度分布。 二、分析討論： 1 、氣體霧化制粉過程可分解為幾個區(qū)域，每個區(qū)域的特點是什么？（ 10 分） 解： 氣體霧化制粉過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)等四個區(qū)域。其特點如下： 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

27、狀原始液滴； 有效霧化區(qū)：音高速運動霧化氣體攜帶大量動能對形成帶狀 - 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，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熱力學(xué)條件如圖所示，說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

28、 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)平衡曲線的焦點溫度時，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 680 o C，CO的百分含量超過61%。 3 、分析還原制備鎢粉的原理和鎢粉顆粒長大的因素。（ 20 分） 解： 鎢粉由氫氣還原氧化鎢粉的過程制得，還原過程中氧化物自高價向低價轉(zhuǎn)變，最后還原成鎢粉， WO3WO2 W ；其中還有 WO2 。 90WO2 。 72 等氧化物形式。由于當(dāng)溫度高于 550 度時，氫氣即可還原

29、 WO3 ，由于當(dāng)溫度高于 700 度時，氫氣即可還原 WO2 。因為在這種條件下水分子的氧離解壓小于 WO3 ， WO2 離解壓，水分子相對穩(wěn)定， WO3 ， WO2 被還原，同時由于溫度的作用，疏松粉末中還原產(chǎn)物容易經(jīng)擴散排走，還原動力學(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)致鎢粉顆粒長大。粉末在高溫區(qū)停留的時間長也會因原子遷移致使鎢粉顆粒長大。氫氣濕度大，導(dǎo)致 WO3 和 WO2 細(xì)顆粒進入氣相，也是導(dǎo)致鎢粉顆粒長大的重要因素。 三、分析計算：

30、1 、 機械研磨制備鐵粉時，將初始粒度為 300 微米的粉末研磨至 110 微米需要 8 個小時，問進一步將粉末粒度減少至 75 微米，需要多少小時？（ 10 分） 提示 W=g （ D f a -D i a ）， a=-2 解： 根據(jù)已知條件 W1= g （ Df a -Di a ） =9.8 （ 110-2-300-2 ） , 初始研磨所做的功 W2 =g （ Df a -Di a ） =9.8 （ 75-2-110-2 ）進一步研磨所做的功 W1/W2=t1/t2, t2=t1(W2/ W1)=11 小時 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

31、取鎳粉時，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 ）時等于 12/58.71=0.2051mol/L, 既 c=0.2051mol/L, 并已知 a=1 由 i=1/a C, I=1 x 0.2051=0.2051 A/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題 ？（ 10 分 ） 解： 當(dāng)采用環(huán)縫形噴嘴時 , 由于錐型的氣流形成密閉的空間 , 導(dǎo)致金屬流柱下流

32、受阻 , 而堵塞噴嘴 . 采用 v 型噴嘴可以解決這一問題。 2 、 氧化鎢氫還原方法制備還原鐵粉： WO 2 +2H 2 =W+2H 2 O 平衡常數(shù)： LgKp=-3225/T+1.65, Kp=P H2O /P H2 討論還原溫度分別為 700 o C ， 800 o C ， 900 o C 時，平衡常數(shù)變化趨勢和溫度對還原的影響。（ 10 分） 解： T= 973 LgKp=-3225/973+1.65=-1.66, Kp=PH 2 O/PH 2 =0.022 T =1073 LgKp=-3225/1073+1.65=-1.36, Kp=PH 2 O/PH 2 =0.044 T =11

33、73 LgKp=-3225/1173+1.65=-1.11, Kp=PH 2 O/PH 2 =0.078 計算表明 , 溫度月高 , 平衡常數(shù)值越大 ( 正 ), 說明隨還原溫度提高 , 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 、分析粉末冶金過程中是哪一個階段提高材料利用率，為什么？試舉例說明。（ 10 分）2 、氣體霧化制粉過程可分解為幾個區(qū)域，每個區(qū)域

34、的特點是什么？（ 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，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大的因素。（ 10 分） 三、分析計算： 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，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，至少需要多大的電流密度才能夠獲得松散粉末？（ 10 分） 四、問答： 1  什么是假合金，怎樣才能獲得

35、假合金？（ 10 分） 2  用氧化鐵氫還原方法制備還原鐵粉： FeO+H 2 =Fe+H 2 O 平衡常數(shù)： LgKp=-1000/T+0.5, Kp=P H2O /P H2 討論還原溫度分別為 500 o C ， 600 o C ， 700 o C 時，平衡常數(shù)變化趨勢和溫度對還原的影響。（ 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，保護氣氛 （ 10 分）松裝密度，成型性，粉末粒度，粉末流動性，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，試舉例

36、說明。（ 10 分） 2 、氣體霧化制粉過程中，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大的因素。（ 10 分） 三、分析計算： 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，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：   什么是假合金，怎樣才能獲得假合金？（ 10 分）   經(jīng)氧化鐵氫還原方法制備還原鐵粉： FeO+H 2 =Fe+H 2 O 平衡常數(shù)： LgKp=-10