粉末冶金材料学复习内容..doc

“粉末冶金材料学”复习内容 一、粉末冶金材料学概述 1. 简介粉末冶金的特点 粉末冶金技术：是以金属粉末或非金属粉末或其混合物为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。 粉末冶金材料：是用粉末冶金技术制得的近全致密或多孔材料（包括制品） 特点: 1)技术多样性；粉末制备技术, 成形技术, 烧结技术 2)工艺复杂性；制粉,制备金属粉末、合金粉末、金属化合物粉末以及包覆粉末;成形,分加压成形和无压成形两类, 其他加压成形方法有等静压成形、粉末轧制、粉末挤压等;烧结, 单元系烧结和多元系烧结，其烧结温度都比所含金属与合金的熔点要低。 烧结后处理, 有精整、熔浸、机加工、热处理（淬火、回火 和化学处理）和电镀等. 3)性能优越性；材料具有特殊结构和性能, 能制造性能更优的材料（与熔炼法比）粉末高速钢、粉末超合金可避免成分的偏析，保证合金具有均匀组织和稳定性能，同时，这种合金具有细晶粒组织使热加工性大为改善 4)零件复杂性；零件的孔隙度可控, 零件的形状、结构复杂 5)手段先进性； 6)规模扩大性； 7)成本低廉性。 2. 粉末冶金发展趋势与学科前沿 发展趋势 辐射领域越来越广(研制新材料、开发新应用)； 新技术层出不穷（如喷射成形、注射成形等)； 多学科交叉（材料、化学、化工、冶金、物理、机械等）； 高致密化、高性能化、集成化和低成本化； 非平衡及超细材料和制品的制备，如非晶、微晶、纳米晶、准晶等； 具有独特组分的复合材料设计与制备。 学科前沿 粉末制取新技术、新工艺及其过程理论。向超细、超纯、粉末特性可控方向发展。 建立以“近净成形”技术为中心的各种新型固结技术及其过程模拟理论，如粉末注射成形、挤压成形、喷射成形、温压成形、粉末锻造等。 建立以“全致密化”为主要目标的新型固结技术及其过程模拟技术。如热等静压、微波烧结、高能成形等。 粉末冶金材料设计、表征和评价新技术。粉末冶金材料的孔隙特性、界面问题及强韧化机理的研究。 3. 粉末冶金的优缺点 优点: 1]致密度可控，如多孔材料、高密度材料等； 2]晶粒细小、显微组织均匀、无成分偏析； 3]近净成形，原材料利用率95%（表1）； 4]少无切削40~50%； 5]材料组元可控，利于制备复合材料； 6]利于难熔金属、陶瓷材料与核材料的制备。 不足: 1]原料粉末价格较贵； 2]残余孔隙影响其性能，材料韧性较差； 3]氧和杂质含量较高，制备高纯活性金属困难； 4]制品大小和形状受到一定限制 二、粉末冶金材料的孔隙特征及影响 1. 孔隙对粉末冶金材料力学性能的影响 孔隙的共性影响 孔隙大小与形状：烧结后较大孔隙一般呈不规则形状，较小孔隙一般呈规则的球形或近球形形状，而不规则孔隙会使应力集中更加严重，从而使力学性能降低，孔隙大小与形状对冲击韧性和延伸率的影响尤其明显； 孔隙分布：孔隙分布越不均匀，越易发生聚集成为大孔隙或缺陷，从而引起应力集中，并使力学性能下降； 孔隙度：孔隙度越高，粉末冶金材料力学性能越低，材料磨损率越高，传导性越差，强度、塑性、冲击韧性、硬度、传导性与孔隙度均存在非线性关系。 在上述三种影响因素中，孔隙度最为重要 力学性能包括断裂韧性、静态强度、塑性、动态性能、硬度和弹性模量等 粉末冶金材料的平面应变断裂韧性随着孔隙度的降低而增加 粉末材料的静态强度包括抗拉、抗弯和抗压强度.它与孔隙度的关系大体可用下式表示： σb ＝Kσ0f(θ) 在粉末材料中，孔隙不会引起相当大的应力集中 此公式可以解释同成分、同孔隙度材料，由于制造工艺不同所得的不同抗拉强度值 塑性包括延伸率和断面收缩率 粉末材料由于孔隙的存在，有利于裂纹的形成和扩张，所以表现出低拉伸塑性和脆性 延伸率强烈地依赖于试样密度，它受孔隙度的强烈影响，并对孔隙形状很敏感 主要包括冲击韧性和疲劳强度，它们强烈地依赖于材料的塑性，因而也象塑性一样强烈地依赖于孔隙度 孔隙度为15％～20％的粉末材料的冲击韧性值很小，纤维材料的冲击韧性比粉末材料高得多。 材料对能量很大、次数很少的冲击抗力主要决定于材料的冲击韧性；对小能量、次数很多的冲击抗力主要决定于材料的强度 多孔材料冲击韧性虽然很低，孔隙的存在使材料的弹性内耗很大，减震性能好，小能量多次冲击性能很好。 烧结钢疲劳强度低的主要原因是孔隙起了断裂源的作用 硬度对孔隙形状不敏感的性能，主要取决于材料的孔隙度。如烧结铁的HB硬度值对孔隙形状不敏感，主要依赖于孔隙度 弹性模量表征着点阵中原子间的结合强度，是应力－应变曲线在弹性范围内直线段的斜率 烧结多孔铁的弹性模量随孔隙度的增加而降低 2. 孔隙对粉末冶