粉末冶金工业
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粉末冶金工业
2016年 26卷 03期
刊出日期：2016-06-10
研究与开发
评述与进展
革新与交流
专家论坛
专家论坛
1
Dvid Whittker
2015欧洲粉末冶金大会的金属增材制造：高温合金、粉末雾化、喷墨和激光金属沉积工艺的进展
2015欧洲粉末冶金会议于2015年10月4—7日在法国兰斯(Reims)举行。本届大会报告的第二部分是关于金属增材制造的进展，David博士就会议中有关金属增材制造的6篇论文作了报告。这些论文涵盖了IN939高温合金制件的热处理、Ni718高温合金粉末的生产、喷墨金属增材制造和激光金属沉积（LMD）生产齿轮的进展。
2016 Vol. 26 (03): 1-12 [
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研究与开发
13
李欣芳，蒋武锋，郝素菊，张玉柱
水解沉淀法制备纳米α-Fe2O3的实验研究
α-Fe2O3是最稳定的铁氧化物，具有良好的耐腐蚀、耐光性、磁性、催化性等特性。以FeCl3·6H2O为主要原料，采用水解沉淀法在一定的实验条件下制备出了椭球体的纳米α-Fe2O3。根据水解沉淀法的基本原理，研究了溶液pH值、FeCl3溶液浓度、焙烧温度对纳米α-Fe2O3显微形貌和颗粒尺寸的影响，利用SEM和XRD表征纳米α-Fe2O3的微观形貌和相结构。结果表明：制备纳米α-Fe2O3的最佳实验条件是溶液pH值为2.0，FeCl3溶液浓度为0.05 mol/L，产物前驱体的焙烧温度为400 ℃，制得的纳米α-Fe2O3纯度较高，平均粒径30～50 nm。
2016 Vol. 26 (03): 13-16 [
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17
王 福，李 艾，郝玉翠，郝 斌，
碳热还原法制备SiC的热力学分析
对碳热还原法制备SiC进行了热力学分析。通过热力学计算，分析了CO分压、SiO2和C颗粒的粒度及其混合的均匀性对制备SiC反应的影响。结果表明：一定温度下降低CO的分压能有效增大反应生成SiC的热力学趋势；对碳热还原反应而言，SiO2颗粒和C颗粒的混合均匀性及其各自的粒度非常重要；通过控制温度和调整CO气体的分压，可以控制生成SiC的微观形貌。
2016 Vol. 26 (03): 17-20 [
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21
孟国奇，陈端峰，甘贵生，刘鲁亭，刘昭伟，王青萌
微量Ge对Sn-0.7Cu高温钎焊界面组织的影响
测试了Sn-0.7Cu和Sn-0.7Cu-0.012Ge钎料在不同钎焊温度下的润湿性，研究了Ge元素对老化过程中钎焊界面金属间化合物（IMC）层生长速率的影响。结果表明：2种钎料的润湿性相差不大，但添加了Ge元素的Sn-0.7Cu-0.012Ge钎料在不同钎焊温度下的漫流性得到了明显的改善，相应提高了约4.00%～5.00%；250 ℃和350 ℃钎焊温度下，Sn-0.7Cu/Cu钎焊界面IMC在150 ℃的老化条件下的生长速率分别为3.24×10－18 m2/s和2.50×10－17 m2/s，Sn-0.7Cu-0.012Ge/Cu钎焊界面IMC的生长速率分别为2.66×10－18 m2/s和1.48×10－17 m2/s。Ge元素在钎焊界面处富集，提高了界面IMC的致密性，阻碍了原子的扩散，在一定程度上抑制了界面IMC层的粗化与增厚。
2016 Vol. 26 (03): 21-27 [
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28
樊子源，叶亚平，王 晔，张肖璐，燕青芝
铁粉粒度对粉末冶金材料制动摩擦性能的影响
采用粉末冶金工艺制备含4种粒度（20 μm、30 μm、50 μm 、70 μm）铁粉增强的铜基摩擦材料，研究铁粉粒度对材料力学性能和制动摩擦性能的影响。采用TM-1型惯性试验台测试材料的制动摩擦性能，试验初速度为50~380 km/h。结果表明：铁粉粒度从20 μm增加到70 μm时，材料硬度从55.67 HRB 降低到31.83 HRB，剪切强度从12.56 MPa下降到10.27 MPa。这种硬度和强度的下降使大粒度样品表现出反常的摩擦特性：随着制动速度的提高，铁粉粒度为70 μm的F70样品的摩擦因数不降低反而升高，当制动速度从120 km/h上升到380 km/h时，摩擦因数从0.338持续升高到0.356，并且从350 km/h后摩擦因数稳定不变。这种高而稳定的摩擦因数是保证列车在高速下紧急制动、平稳停驶所必需的。
2016 Vol. 26 (03): 28-33 [
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34
邱 慧，班新星，刘建秀
SiC晶须含量对镁基复合材料性能影响的研究
采用加压烧结法制备镁基复合材料，研究不同含量的SiC晶须对镁基复合材料密度、硬度、抗拉强度、抗压强度、摩擦磨损等性能的影响。结果表明：镁基复合材料的致密度并不随SiC晶须质量分数的改变而发生规律性变化；材料的硬度随着晶须质量分数的增加而增大；与基体材料ZK60相比，添加SiC晶须的镁基复合材料的抗拉强度、抗压强度、弹性模量、压缩模量和伸长率都有一定提高，当SiC晶须的质量分数为20.0%时，复合材料烧结体的常温力学性能最好；通过对烧结材料磨损量变化的分析，发现当SiC晶须质量分数为10.0%时，摩擦磨损性能最好。综合比较分析，SiC晶须的质量分数为15.0%时，增韧增强效果最佳。
2016 Vol. 26 (03): 34-37 [
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夏 铭，王泽华，周泽华，邵 佳，胡亚群，盛 欢
反应等离子喷涂TiN复相涂层的组织与性能研究
采用工业纯钛粉，利用反应等离子喷涂技术，在45钢表面原位合成TiN复相涂层。利用X射线衍射仪分析了涂层的物相组成，采用扫描电镜观察涂层的组织结构、显微压痕、断口和磨损形貌，采用能谱仪分析压痕微区成分，测试了涂层的显微硬度和耐磨性能。结果表明：复相涂层由TiN、TiN0.3、Ti3O组成；涂层具有典型的层状组织结构，且层与层之间、层与基体之间结合较好；涂层的显微硬度为983～1 254 HV0.1；显微压痕形状清晰、规则，且压痕周围无翘边现象；断口形貌说明涂层具有一定的韧性，为介于陶瓷材料与韧性材料之间的混合断裂机制；涂层在低载荷时耐磨性能最佳。
2016 Vol. 26 (03): 38-43 [
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44
陈昌浩，金永中，陈 建，蔡 瑜，余学金，龙国俊
多弧离子镀TiN涂层的N2/Ar流量参数研究
利用多弧离子镀在硬质合金基体上制备TiN涂层，研究了N2/Ar流量比对TiN涂层表面大颗粒分布与力学性能的影响。通过扫描电镜观察TiN涂层的表面形貌，并利用ImageJ图像处理软件对大颗粒的数量和尺寸进行了分析，通过自动划痕仪和纳米压痕仪对涂层的力学性能进行表征。结果表明： 随着N2流量的增加，涂层表面沉积颗粒的最大直径和平均直径逐渐减小，涂层的附着力整体呈现增加趋势，显微硬度则先增大后减小。
2016 Vol. 26 (03): 44-48 [
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49
高 远，朱 刘
热压烧结P型碲化铋基热电材料的显微组织与性能
为克服目前市售单晶产品加工性能差、取向性高等问题，以高纯单质Te、Bi和Sb为原料，采用熔炼-冷淬-粉碎-热压工艺制备P型碲化铋基热电材料；用氧氮分析仪、粒度分析仪对热压烧结前粉料的氧含量和粒度进行了测定，用扫描电镜、X射线衍射仪对烧结块体沿不同方向的微观形貌、物相结构进行了表征。不同方向的热电性能测试结果显示，热压工艺制备的P型碲化铋基热电材料在不同方向上的塞贝克系数和[ZT]值基本相同，但电阻率和热导率有不同程度的取向；与市售区熔单晶相比，取向度明显降低，最终样品的相对密度高达99%，且最高[ZT]值为1.02。该热压烧结工艺的生产设备简单、生产成本低、工作效率高，适合推广至工业化规模生产。
2016 Vol. 26 (03): 49-54 [
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张红霞，陈 莉，陈 辉
Mo5Si3-Al2O3复合材料的制备及抗氧化性能研究
采用机械化学还原法结合热压烧结制备了Mo5Si3-Al2O3复合材料，并对复合材料在600 ℃下的氧化行为进行了研究。结果表明：以MoO3粉、Mo粉、Si粉和Al粉为原料，机械球磨10 h，可获得具有纳米晶结构的Mo5Si3-Al2O3复合粉体；相比纯Mo5Si3试样，Mo5Si3-Al2O3复合材料的烧结相对密度和硬度提高，分别达97.2%和1 350 HV；Al2O3的引入可有效防止Mo5Si3的低温“粉化”现象，使 Mo5Si3-Al2O3复合材料的抗氧化性明显提高，其氧化动力学曲线呈近似抛物线规律。
2016 Vol. 26 (03): 55-59 [
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60
黄 哲，任向远，邵慧萍，郑 航
不锈钢粉的3D凝胶打印成形技术研究
通过一种新型3D打印方法——3D凝胶打印，打印出不锈钢零件，并且对金属料浆的流变性能进行了分析研究。结果表明：固含量为61.5%（体积分数）的金属料浆具有较好的流变特性，适合3D凝胶打印技术；打印出的坯体表面质量较好，没有明显的分层现象；打印的不锈钢坯体在1 350 ℃保温1 h烧结后，相对密度可达95.7%。
2016 Vol. 26 (03): 60-63 [
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评述与进展
64
杨 锋，张 凡，王恩泽，张政权
有机-无机钙钛矿太阳能电池的研究进展
有机-无机钙钛矿材料作为太阳能电池的吸光层，具有吸收系数高，载流子迁移率大，稳定性高，独特的双极特性的特点，使钙钛矿太阳能电池成为新一代光伏电池的研究热点。总结了钙钛矿材料的结构和制备方法，详细介绍了钙钛矿太阳能电池的结构及其研究进展，并指出了钙钛矿太阳能电池发展中面临的问题以及对电池深入了解的途径。
2016 Vol. 26 (03): 64-68 [
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69
王连超，谢 佳，席 赟
多孔金属陶瓷膜研究进展
以多孔金属为基体的陶瓷膜具有力学强度高、过滤精度高和耐高温耐腐蚀等优点，已广泛应用于过滤、分离等领域。通过对比国内外多孔金属陶瓷膜的发展现状，综述了多孔金属陶瓷膜的结构特点、制备方法、对多孔金属基体的要求、研究现状和发展趋势，重点介绍了以多孔金属为基体的TiO2和Al2O3膜的制备和研究。
2016 Vol. 26 (03): 69-77 [
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革新与交流
78
徐 信，韩云娟，牛 森，刘 晶，胡欣欣
适用于工业制造的烧结硬化解决方案
在粉末冶金零件生产中，烧结硬化被认为是替代后续热处理工序的一种经济易行的方案。近年来烧结硬化材料和工业应用已取得很大进展，其中Ni和Mo是最常用的合金元素，然而Ni和Mo价格的增长和剧烈波动使制造商面临巨大的成本压力。含Cr合金材料虽然具备合理的价格和良好的淬硬性，但对烧结气氛类型和质量的严格要求限制了其更广的应用。为拓宽烧结硬化的应用范围和增强粉末冶金工艺的竞争优势，市场强烈需求同时具备成本效益和高度稳定性的合金材料。通过在工业条件下生产典型的粉末冶金零件，对比了Ni-Mo和Cr-Mo体系的传统粉末冶金材料与新开发的低合金材料的力学性能以及尺寸稳定性，从而给出适应不同工业生产条件的材料选择方案。
2016 Vol. 26 (03): 78-82 [
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