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粉末冶金加工的常见问题分析(二)
发布时间:2023-09-19
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1、熔体粘度,扩散速率,形核速率,以及固相长大速率都与过冷度相关,它们各自对雾化粉末显微结构的作用如何?

1)形核率是过冷度的函数,在一定过冷度内(形核控制区内),过冷度越大第二个指数项越大,形核速率增加;形核速率 I 与过冷度 Δ T 之间的关系如下,过冷度与形核速率为负指数关系,I =Io D 2 exp(-Q L /kT)exp{-W M /(T Δ T 2 )}过冷度太大(扩散控制区内),原子排列时间不够,形核率降低 

2)将上式变形I/D2 = Io exp(-Q L /kT)exp{-W M /(T Δ T 2 )}晶粒直径与过冷度成正指数关系,增加过冷度,晶粒尺寸越小

3)通常地,过冷度越大,原子扩散速度越小,晶粒尺寸越小

4)通常地,温度越高,熔体黏度越小,过冷度大,溶体黏度变化梯度大,表面张力作用时间短,颗粒多呈不规则形状。

2、气体雾化制粉过程中,有哪些因素控制粉末粒度?

二流之间的夹角,夹角越大,雾化介质对金属流柱的冲击作用越强,得到的粉末越细;采用液体雾化介质时,由于质量大于气体雾化介质,携带的能量大,得到的粉末越细;金属流柱直径小,获得粉末粒度小;金属温度越高,金属熔体黏度小,易于破碎,所得粉末细小;介质压力大,冲击作用强,粉末越细。

 

3、用比表面吸附方法测试粉末粒度的基本原理是什么?

粉末由于总表面积大,表面原子力场不平衡,对气体具有吸附作用,在液氮温区,物质对气体的吸附主要为物理性质的吸附(无化学反应),经数学处理,若知道吸附的总的气体体积,换算成气体的分子数,在除以一个气体分子的体积,即获得粉末的表面积,通常采用一克粉末进行测量,因此我们将一克质量粉末所具有的表面积定义为比表面积,当我们知道了总表面积数值后,可以假设粉末为球形,然后根据球当量直径与表面积的关系(形状因子),获得粉末平均粒径。为了尽量获得准确的测量数据,被吸附的气体通常是惰性气体。这样一种由测量一定质量粉末总表面积,然后计算粉末平均粒度的方法,就是通过测试粉末比表面积,计算粉末粒度的基本原理。 

 

4、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。

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,σ 1= σ 2= σ 3 因此压坯中各处的密度基本一致。

 

5、分析还原制备钨粉的原理和钨粉颗粒长大的因素。

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, WO3WO2 W ;其中还有 WO2 90WO2 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 WO2 细颗粒进入气相,也是导致钨粉颗粒长大的重要因素。

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