2023年粉末冶金考卷及問題詳解

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁(yè)/共2頁(yè)精品文檔推薦粉末冶金考卷及問題詳解一、名詞解釋：（20分，每小題2分）

臨界轉(zhuǎn)速比表面積一次顆粒離解壓電化當(dāng)量氣相遷移顆粒密度比外形因子

二、分析研究：（25分）

1粉末冶金技術(shù)有何重要優(yōu)缺點(diǎn)，并舉例說明。（10分）

2分析粉末粒度、粉末形貌與松裝密度之間的關(guān)系。（10分）

3、分析為什么要采納藍(lán)鎢作為還原制備鎢粉的原料？（5分）

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)，問進(jìn)一步將粉末粒度削減至50微米，需要多少小時(shí)？提醒W=g（Dfa-Dia），a=-2

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秒鐘舉行固化，那么在同樣條件下，100μm粒度顆粒需要多長(zhǎng)時(shí)光固化：計(jì)算時(shí)需要作何種假設(shè)。

3、相同外徑球型鎳粉末沉降分析，沉降桶高度100mm，設(shè)一種為直徑100微米實(shí)心顆粒，一種為有徑為60的空心粉末，求他們的在水中的沉降時(shí)光。

d理=8.9g/cm3，介質(zhì)黏度η=1x10-2Pa·S

四、問答：（25分）

1氣體霧化制粉過程可分解為幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)是什么？（10分）

2熔體粘度，蔓延速率，形核速率，以及固相長(zhǎng)大速率都與過冷度相關(guān)，它們各自對(duì)霧化粉末顯微結(jié)構(gòu)的作用如何？（15分）

一、名詞解釋：

粉末加工硬化，二流霧化，假合金，二次顆粒，庇護(hù)氣氛（10分）

松裝密度，成形性，粉末粒度，粉末流淌性，粉末比表面積，（10分）

二、分析研究：

1、與傳統(tǒng)加工辦法比較，粉末冶金技術(shù)有何重要優(yōu)缺點(diǎn)，試舉例說明。（20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、分析粉末粒度、粉末形貌與松裝密度之間的關(guān)系。（10分）

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

研究還原溫度分離為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）

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干夠獲得松散粉末？（15分）假設(shè)K=0.80

四、研究題：

1、用比表面吸附辦法測(cè)試粉末粒度的基本原理是什么？（10分）

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、分析研究：

1、分析粉末冶金過程中是哪一個(gè)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(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)是什么？（10分）

3、分離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惟獨(dú)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干夠獲得松散粉末？（10分）

四、問答：

1、什么是假合金，怎樣才干獲得假合金？（10分）

2、氧化鐵氫還原辦法制備還原鐵粉：

FeO+H2=Fe+H2O

平衡常數(shù)：LgKp=-1000/T+0.5,Kp=PH2O/PH2

研究還原溫度分離為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）

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）

孔隙度，比表面積，松裝密度，標(biāo)準(zhǔn)，粒度分布

二、分析研究：

1、氣體霧化制粉過程可分解為幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)是什么？（10分）

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，說明圖中各條曲線的含義，表明各相穩(wěn)定存在區(qū)域并研究氧化亞鐵還原成鐵粉的條件。（10分）

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）

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)，問進(jìn)一步將粉末粒度削減至75微米，需要多少小時(shí)？（10分）

提醒W=g（Dfa-Dia），a=-2

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干夠獲得松散粉末？假設(shè)a=1（10分）

四、問答：

1、為什么采納環(huán)縫形噴嘴簡(jiǎn)單引起露嘴阻塞,采納什么方法可以解決這一問題？（10分）

2、氧化鎢氫還原辦法制備還原鐵粉：

WO2+2H2=W+2H2O

平衡常數(shù)：LgKp=-3225/T+1.65,Kp=PH2O/PH2

研究還原溫度分離為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）

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)，使球磨筒小球沿筒壁運(yùn)動(dòng)能夠正巧經(jīng)過頂點(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)，用來沖吉破裂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：粉末自由彌漫規(guī)定的容積所具有的粉末分量成為松裝密度

標(biāo)準(zhǔn)篩：用篩分析法測(cè)量粉末粒度時(shí)采納的一套按一定模數(shù)（根號(hào)2）金屬網(wǎng)篩

粒度分布：一定體積或一定分量（一定數(shù)量）粉末中各種粒徑粉末體積（分量、數(shù)量）占粉末總量的百分?jǐn)?shù)的表達(dá)稱為粒度分布。

二、分析研究：

1、氣體霧化制粉過程可分解為幾個(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，金屬流柱流淌受到妨礙，破壞了層流狀態(tài)，產(chǎn)生紊流；

原始液滴形成區(qū)：因?yàn)橄露遂F化氣體的沖刷，對(duì)紊流金屬液流產(chǎn)生牽作用，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，使之破裂，成為極小金屬液滴；

冷卻區(qū)。此時(shí)，極小液滴離開有效霧化區(qū)，冷卻，并因?yàn)楸砻媪ψ饔弥饾u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，說明圖中各條曲線的含義，表明各相穩(wěn)定存在區(qū)域并研究氧化亞鐵還原成鐵粉的條件。（10分）

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F

e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；惟獨(dú)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）才干使FeO被還原成Fe；即溫度高于680oC，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(zhǎng)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(jià)向低價(jià)改變，最后還原成鎢粉，

WO3—WO2—W；其中還有WO2。90—WO2。72等氧化物形式。因?yàn)楫?dāng)溫度高于550度時(shí)，氫氣即可還原WO3，因?yàn)楫?dāng)溫度高于700度時(shí)，氫氣即可還原WO2。由于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(duì)穩(wěn)定，WO3，WO2被還原，同時(shí)因?yàn)闇囟鹊淖饔茫杷煞勰┲羞€原產(chǎn)物簡(jiǎn)單經(jīng)蔓延排走，還原動(dòng)力學(xué)條件滿足，導(dǎo)致氧化鎢被氫氣還原；因?yàn)閃O3，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)停歇的時(shí)光長(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)，問進(jìn)一步將粉末粒度削減至75微米，需要多少小時(shí)？（10分）提醒W=g（Dfa-Dia），a=-2

解：

按照已知條件

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干夠獲得松散粉末？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才干夠獲得松散粉末.

四、問答：

1、為什么采納環(huán)縫形噴嘴簡(jiǎn)單引起露嘴阻塞,采納什么方法可以解決這一問題？（10分）

當(dāng)采納環(huán)縫形噴嘴時(shí),因?yàn)殄F型的氣流形成密閉的空間,導(dǎo)致金屬流柱下流受阻,而阻塞噴嘴.采納v型噴嘴可以解決這一問題。

2、氧化鎢氫還原辦法制備還原鐵粉：

WO2+2H2=W+2H2O

平衡常數(shù)：LgKp=-3225/T+1.65,Kp=PH2O/PH2

研究還原溫度分離為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,