粉末冶金材料学.docx

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：与外外表连 通的孔隙，半开孔：孔隙只有一端与外外表连通的孔隙，闭孔：与外外表不连通的孔隙，连通孔：互相连 通的孔隙4. 孔隙对材料性能影响的根本理论；减小承载面积；应力集中剂〔减小孔隙尺寸、孔隙球化、孔隙内外表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展加热、保温和冷却，以改变金属或合金的 内部组织构造，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根本类型及对应组织构造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考前须知工艺特点：奥氏体化温度高：致密钢为AC+30〜50C烧结钢为AC+100〜200C密度的要求：烧结钢 密度过低〔＜6.0g/cm3〕淬火无任何效果，淬透性比致密钢差考前须知：(1)孔隙率＞10%易腐蚀，不能在盐浴中加热(2)外表热处理前应进展封孔处理：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系构造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、石墨参加量，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^^^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y - Fe中的溶解度，增 加液相含量，促进收缩；3、C参加可显著改变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.铝、镍、锰、铬在烧结钢中的作用及工艺考前须知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,选用共复原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，在一定添加量内镣可提高强度而不降低韧性。

考前须知：镣在奥氏体铁中的扩散系数低于碳和铜，选 用细镣粉并在较高温度下烧结〔1200C〕；当镣含量超过2〜3%时，镣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AMn应 注意：锰与氧亲合力强，在一般烧结气氛下易氧化且难以复原，应以含碳的母合金形式引入^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ACr应注意：易氧化，采用混合粉烧结时Cr以Fe-Cr中间合金或相粉形式参加 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参加P可改善和提高强度和韧性1〕固溶强化；2〕与Fe在1050C共晶反响，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，可分别或同时参加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，合金粉烧结时的考前须知1、锌在烧结时易挥发，故常用雾化合金粉，但仍存在烧损。

考前须知：1〕气氛枯燥；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100C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？将黄铜中的锌用镣替代10%〜20%就得到镣黄铜，Cu-NI-Zn三元合金呈银白色，故又称镣银合金29. 什么是烧结铝，烧结铝的根本工艺过程铝合金 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%,进展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. 铁基粉末冶金构造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响以及合金化，并决定最终的组织构造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段是氧化物复原区，此段 需要复原性气氛通常采用吸热性气氛或复原性氮基气氛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响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， 需要维持一定的碳势，通常采用可控碳势气氛，如吸热性气氛或添加有甲烷的氮基气氛，并通过调节气氛 中CO2、H2O或CH4的含量来维持一定的碳势4 .预冷区：对烧结钢而言，这一区为重新渗碳区在烧 结区产生脱碳的烧结零件，可在这一区域采用渗碳性气氛.如CO、CH4含量较高的吸热性气氛或含甲烷 的氮基气氛，恢复或增加烧结钢零件的碳含量5.冷却区：这一区的气氛主要起保护作用，防止烧结零件 氧化（变黑或变蓝），以便获得正常的显微构造、性能稳定、再现性好的烧结零件通常采用氮气和有轻度复 原的烧结气氛32. 铁基粉末冶金零件的水蒸气外表处理的热力学和动力学原理：3FeO+H2O=Fe3O4+H2 ； Fe+H2O=FeO+H2 ； 3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2 〔低于 570C°〕根据热力学原理^ Z = RTlnKp, Kp=pH2O/pH2反响取决于蒸汽压与氢的气压比和温度。

在570C下，只要不断地通入水蒸气， 反响便会连续地朝生成Fe3O4的方向进展，因为水蒸气中不存在氢动力学：水蒸汽首先吸附于铁的外 表，发生氧和氢的分解反响，氧原子具有很强的活性，与铁反响生成Fe3O4的速度很快由于Fe3O4膜比 拟致密.在铁的外表形成连续的氧化膜33. 烧结减磨材料常用的润滑剂石墨，硫和硫化物，硒化物和碲化物，氟化物，六方氮化硼，一些有机物34. 烧结含油轴承自润滑的原理1〕热的作用：轴旋转时，因摩擦使轴承升温，导致润滑油粘度降低并同时受热膨胀，油便从孔隙中渗出渗 出形成油膜、维持润滑轴停顿工作，轴承温度降低，油因冷却而收缩，在毛细管吸力下进入轴承内的孔 隙内储存起来2〕泵的作用：轴旋转时，把润滑油从一个方向压入孔隙，油通过轴承内的孔隙通道渗至较 远处后又益处到工作面，使润滑油不断循环使用、35. 钢背轴瓦复合减摩材料的种类：1〕铜铅合金〔铅青铜〕；2〕多孔铜镣合金，孔隙中浸渍巴氏合金；3〕多孔锡青铜浸渍易熔减摩合金〔或 浸渍氟塑料、浸油〕；36. 钢背-烧结铜铅合金双金属带材生产工艺：粉末冶金+压力加工+机械加工1〕制粉：雾化法制取铅青铜粉铅含量可达50%以上，粉末粒度控制在0.40mm左右；2〕钢带去锈，调 平，根据需要可以电镀铜或锡；3〕布粉，布粉厚度在0.4至1.5mm之间，可预先在钢带上涂胶以稳定粉 末；4〕复原气氛下预烧，温度780〜850C。

保温时间15〜20分钟；5〕轧制，准确控制压下量，以保证 全致密，但压下量过大会导致二次烧结出汗；6〕二次烧结，工艺同预烧；7〕二次精轧制至预定尺寸；8〕 后加工成轴瓦、轴套：下料、打弯、成形、整形和机械加工；9〕电镀Cu-Sn、Pb-Sn-Cu或Pb-In合金保 护膜，膜厚0.05mm37. DU和DX复合减摩材料的性能DU：1〕可在枯燥条件下工作，2〕在-200〜280C范围内减摩性能和耐蚀性根本不变，3〕强度高，可承受 高的动负荷和静负荷；4〕滑动平稳，5〕对绝大多数溶剂和和许多工业液体〔包括水和油〕与气体都是稳 定的，6〕可用于粉尘浓度高的场所，7〕适用于转动、摆动、往复运动和滑动等，8〕也可在液体润滑条件 下使用DX : 1〕不适用于干摩擦，2〕涂润滑脂后寿命比DU长，3〕适用范围不及DU广，3〕在聚甲醛减摩层参 加固体润滑剂，如Pb、PbI2，以改良减摩性能；38. 摩擦材料的分类：1〕石棉摩擦材料2〕半金属摩擦材料3〕粉末冶金摩擦材料4〕碳-碳摩擦材料39. 粉末冶金摩擦材料的组成及各组元的作用1.基体组元：其成分、构造决定了摩擦材料的强度、耐热性和耐磨性2、润滑组元：其成分、构造决定了摩 擦材料的强度、耐热性和耐磨性3、摩擦组元：提高摩擦系数，消除摩擦对偶件外表从烧结摩擦片转移过 来的金属，减少对偶外表的擦伤和磨损。

摩擦组元不是对配偶件的磨料磨损，而是保证与对偶件到达最正 确啮。