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文章快速检索     高级检索 粉末冶金工业   2022年 32卷 03期 刊出日期：2022-06-10 增材制造专栏 研究与开发 评述与进展 革新与交流 专家论坛 专家论坛 1 林涛，王浩，王雪婷，李强华，宋可，段晶，邵慧萍 挤出直写式增材制造的研究进展 Hot! 挤出直写式3D打印技术可用于制备高分子、金属、陶瓷以及复合材料等多种材料的复杂形状零件， 由于适应面宽、工艺灵活、设备简单等优势，在增材制造技术中占有重要地位。根据原料状态和原理的不同可 以分为熔融沉积成形（FDM）和料浆直写（DIW）技术。本文着重介绍了近几年国内外挤出直写式3D打印技 术在金属、陶瓷及复合材料、磁性材料制备上的发展和应用，总结了挤出直写技术制备的零件性能，对挤出直 写技术的优劣势进行了综述，并展望了挤出直写技术的发展前景和面临的挑战。 2022 Vol. 32 (03): 1-8 [摘要] ( 2 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 2 ) 增材制造专栏 9 许世娇，权纯逸，杨堃，赵栋，胡福常，邓希光 金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望 Hot! 增材制造技术与传统铸造、锻造等方式相比，具有成形时间短、成形精度高、设计更自由等优势，是材 料加工领域中最具有应用前景的技术之一，金属增材制造技术已在航空领域中得到广泛研究和应用。本文从 技术原理、研究现状、航空应用等方面介绍了5 种主要的金属增材制造技术，对比分析了国内外金属增材制造 技术在航空领域中的研究和应用现状，阐述了增材制造技术对航空领域发展的重要性，并对金属增材制造的 发展前景做出展望。 2022 Vol. 32 (03): 9-17 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 18 张新，林小辉，高选乔，薛建嵘，杨毅超，常恬 增材制造难熔金属材料及其应用研究进展 Hot! 传统难熔金属材料制备和加工周期长，效率低，损耗大，而且随着现代工业对零件的尺寸精度和复杂 程度要求越来越高，采用传统加工方式制备钽、钼、钨等难熔金属结构件更加困难。快速发展的增材制造技术 可以有效解决这些问题。本文介绍了适用于难熔金属材料制备的增材制造技术及其分类，并对采用增材制造 方法制备的难熔金属材料及其应用和发展前景进行了概述。 2022 Vol. 32 (03): 18-22 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 23 冯凌冰，刘丰刚 增材制造高强钢的研究进展及应用 Hot! 高强钢具有高的强度及韧性，在航空航天等领域具有重要地位。大型关键重载构件存在锻造难度 大、对热加工要求高等问题，限制了其进一步发展和应用。增材制造技术可以实现金属构件的高性能精确快 速成形，为高强度钢的制造提供了一条新途径。本文介绍了增材制造高强度钢的成形特性，综述了增材制造 高强度钢的组织演变规律和力学性能特征。研究表明，工艺参数对增材制造高强度钢的致密度、熔覆层宽度 和高度均影响较大，进而影响成形件内部质量。热累积会使层间组织变粗大，同时使不同部位的组织发生不 同的固态相变，使高强钢的组织更加复杂；热处理可以显著提高增材制造高强度钢的综合力学性能；最后对高 强度钢增材制造过程中需要进一步深入研究的问题进行了探讨和展望。 2022 Vol. 32 (03): 23-33 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 34 黄晓刚，何勇，王健，曹夕浩，梁祖磊，陈小龙 钛及钛合金粉末近净成形技术研究进展 Hot! 钛及钛合金制件具有诸多优异性能且比重轻，在航空航天、兵器装备、汽车工业等领域具有广阔的应 用前景。与传统锻造机加成形方式相比，钛及钛合金粉末近净成形技术具备材料利用率高、能实现复杂结构 快速成形等优势。本文介绍了近净成形用球形钛合金粉末典型制备技术及其特点，其中气雾化法得益于产量 大、制造成本较低的优点而使用最为广泛；等离子旋转电极雾化法具有粉末品质高、粒度分布窄等特点，在重 点领域、重点应用上受到青睐；等离子雾化法因兼顾细粉收得率和粉末品质而倍受行业及产业链关注。综述 了钛及钛合金粉末近净成形技术的研究进展，基于微观组织调控以进一步提升制件性能的研究思路为钛及钛 合金粉末近净成形材料及工艺的开发提供了理论支撑，并指出了制件性价比不突出、制造全流程连续性不高、 可选用材料不多是当前钛及钛合金近净成形技术存在的主要问题，并提出相应的解决措施。最后展望了未来 发展趋势，认为降低粉末制造成本，推进新材料、新工艺开发是钛及钛合金粉末近净成形技术今后的重要研究 方向。 2022 Vol. 32 (03): 34-43 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 44 胡娟，吕新峰，沈理达，冒浴沂，蒋威，高银涛 粉末床熔融金属粉末回收再利用研究进展 Hot! 粉末床熔融技术具有可快速成形复杂结构零件及成形的零件尺寸精度高、表面质量好等优点而在诸 多领域受到广泛关注，但相比传统方法，该方法仍具有较高的成本。粉末回收再利用是解决该问题的重要途 径之一，但回收粉末能否再利用受到诸多因素的影响。鉴于此，本文首先分析了影响回收粉再利用的因素，然 后基于文献资料，分析了不同回收策略对粉末及其打印成形件的影响，最后，提出了未来的研究方向和建议。 2022 Vol. 32 (03): 44-48 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 研究与开发 49 任俊，罗霞，蔡晓文，范舟，黄本生 半固态粉末压缩Mg-6Zn 合金过程数值模拟 Hot! 基于半固态热模拟压缩实验推导出的粉体材料本构方程，运用MSC.Marc 软件对半固态粉末成形医 用Mg-6Zn 合金的压缩过程进行了数值模拟，分析了致密化过程中相对密度、粉末位移变化情况，并对模型的 可靠性进行了实验验证，探究了温度对半固态粉末成形的影响规律。结果表明：液相分数低于10%时，成形 温度对相对密度的影响不大，且随着压缩的进行，相对密度逐渐增加并趋于稳定；半固态粉末成形应力集中在 圆柱压坯边缘两端处，应力最小值出现在圆柱坯的中心两端和边缘处“鼓肚”区；该模型在低液相分数下具有 良好的可靠性，而液相分数较高时误差很大，液相是产生误差的根本原因。 2022 Vol. 32 (03): 49-56 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 57 陈振磊，马世卿，张洛堃，王怡曼，焦朋港，杨治刚 开放体系下碳热还原氮化法制备Cr2(C,N)粉末 Hot! 开放体系下，采用碳热还原氮化法，以Cr2O3和炭黑为原料，制备了单相Cr2(C,N)粉末。通过TG-DSC、 XRD和SEM等测试手段，研究了合成温度、保温时间、氮气流量等工艺参数对制备Cr2(C,N)的影响规律。结 果表明，随着合成温度升高，物相演变遵循：Cr2O3→（Cr2O3、Cr3C2和Cr6.2C3.5N0.3）→Cr2(C,N)的规律，当合成温度 超过1 100 ℃，可获得单相Cr2(C，N)；合成温度为1 200 ℃、保温时间为2 h、氮气流量为2.5 L/min 时，Cr2(C,N) 粉的物相组成、粒径尺寸和氮含量等综合性能最优，制备条件最佳；适当提高合成温度、延长保温时间、增大氮 气流量有助于Cr2(C,N)中氮含量的提高。 2022 Vol. 32 (03): 57-62 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 63 王来稳，于建宾，马渭奎，王刚，杜鹏辉，王文武 气雾化制粉用小尺寸氧化锆质喷嘴的制备和性能研究 Hot! 以电熔氧化钇稳定氧化锆和单斜氧化锆为主要原料，氧化钇为稳定剂，加入量分别为2%、4%和6%， 采用热压铸工艺制备了小尺寸氧化锆喷嘴坯体，经脱脂后分别在1 650、1 700 和1 750 ℃下保温5 h 烧成，研究 了烧成温度和氧化钇加入量对氧化锆小尺寸喷嘴性能的影响，并对比了所研制氧化锆质小尺寸喷嘴上线服役 性能。结果表明，随着烧成温度和氧化钇含量的提高，试样的致密度和常温扛折强度也逐渐提高，结构更为致 密，c-ZrO2相含量增加，线膨胀率增大且氧化钇为6%的试样线膨胀率明显高于加入量为2%和4% 的试样；稳 定化利率过高和结构过于致密不利于氧化锆喷嘴的抗热震性能，氧化钇添加量为4%和1 700 ℃保温5 h 制备 的氧化锆小尺寸喷嘴的综合性能最佳，上线服役性能最优。 2022 Vol. 32 (03): 63-67 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 68 张小粉 汽车同步器锥环孔隙分布模型与切削特性研究 Hot! 汽车同步器锥环是典型的铁基粉末冶金零件，生产批量大，切削加工过程具有很多难题，其原因之一为 粉末冶金零件内部有大量孔隙结构，导致切削过程中刀具在材料基体、孔隙、硬质颗粒间切入切出，产生间断载 荷冲击，严重影响刀具寿命。本文就粉末冶金材料的多孔特性进行研究，选取粉末冶金材料密度与孔隙的对应 关系进行建模，由密度推出该种材料的孔隙率，通过正态分布随机点模拟材料的孔隙分布规律，采用DEFORM 3D切削仿真研究单孔、多孔材料切削过程中力、温度变化规律。计算结果表明：气孔引起的切削应力大幅波动， 产生微冲击疲劳损伤；孔隙结构造成热量的堆积，加剧刀刃氧化磨损，是造成刀具快速磨损的关键因素。 2022 Vol. 32 (03): 68-74 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 75 邓正华，尹海清，王海宝，李万全，纪安平 石墨对Cu-12Al-6Ni 粉末合金组织和性能影响 Hot! 研究了石墨的添加对Cu-12Al-6Ni 粉末合金组织和性能影响。结果表明：随着石墨含量增加，合金中 的孔隙、Al4Cu9和NiAl 相逐渐增多；合金的烧结密度、硬度和抗拉强度随着石墨的增加逐渐减小，而合金的摩 擦因数和磨损量都先增大后减小，当石墨含量为0.5%时磨损达到最大，当石墨含量为1%时摩擦因数达到最 大，当石墨添加2%时，磨损量比不添加石墨合金降低了约32%。 2022 Vol. 32 (03): 75-80 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 81 罗枫，黄帮福，李建立，王卓，王春良，汪德富 HNO3和NaOH改性椰壳活性炭吸附性能研究 Hot! 为提高活性炭吸附性能，对椰壳活性炭进行HNO3和NaOH改性，测定改性前后椰壳活性炭碘吸附 值，研究表明：HNO3改性后椰壳活性炭的碘吸附值降低20.81%；NaOH 改性后椰壳活性炭的碘吸附值提高 4.48%；两种改性方法对椰壳活性炭的总体吸附能力都有所改变，NaOH改性还可增强活性炭表面非极性和疏 水性，改变表面化学性质，使NaOH改性的椰壳活性炭吸附能力比HNO3改性活性炭更强。相关研究成果可为 活性炭净化工业烟气NOx和SO2提供参考。 2022 Vol. 32 (03): 81-85 [摘要] ( 1 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 86 彭钰洁，柳培，刘坤定，王杰，吴帅奎，周正 粉末冶金法制备石墨烯/2024Al 复合材料的组织及性能研究 Hot! 本文以石墨烯纳米片和2024Al 合金粉末为原材料，利用冷等静压+真空烧结+热挤压的方法制备了不 同质量分数的石墨烯/2024Al 复合材料，通过对复合材料进行SEM表征、能谱分析以及力学性能测试，研究了 不同质量分数石墨烯/2024Al 复合材料微观组织和宏观性能。结果表明：经过冷等静压+烧结后的石墨烯/ 2024Al 复合材料中石墨烯呈现随机分布，此时致密度较低。通过热挤压后，能够使石墨烯呈定向排列，且显 著提高复合材料的致密度。0.5%和1%挤压态石墨烯/2024Al 复合材料的抗拉强度可分别达到290.6 MPa 和 321.1 MPa，相比基体分别提高了48.8%和64.4%，表明石墨烯的引入以及质量分数的增加能显著提高复合材 料的抗拉强度。 2022 Vol. 32 (03): 86-90 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 91 董海涛 SiC颗粒增强2A02Al 基复合材料组织和性能的研究 Hot! 采用热压烧结工艺制备了30%SiCp/2A02Al 复合材料，对烧结试样进行热挤压变形，利用OM、SEM 和TEM观察了复合材料微观组织和断口形貌，并检测了密度和力学性能。结果表明：SiCp/2A02Al 复合材料 的基体与增强体界面结合良好，界面清晰平滑；热挤压后SiC颗粒偏聚减少，SiC均匀分布在基体中，在基体内 生成了高密度位错和亚晶；复合材料的致密度增加，力学性能显著提高；热挤压试样经过时效处理后在基体内 生成了圆盘状的沉淀析出相（Al2Cu 相）。 2022 Vol. 32 (03): 91-95 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 评述与进展 96 张雪良，陶宇，贾建，曲敬龙 气体雾化制粉技术研究综述 Hot! 气体雾化法制备的金属粉末具有粒度细小、球形度好、纯净度高的特点。近年来，随着3D打印技术 的发展，气体雾化制粉技术受到广泛关注。总结了目前国内外对气体雾化制粉技术的研究进展，主要包括雾 化工艺参数对粉末特性的影响以及气体雾化制粉过程中单相气体流场结构、高温熔体初次破碎过程和熔滴二 次破碎过程的模拟仿真。 2022 Vol. 32 (03): 96-106 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 107 毛兆明 碳纳米复合材料的电化学生物传感器检测技术应用研究进展 Hot! 介绍了伏安技术以及电化学生物传感器的应用，描述了如何把碳纳米材料融入到生物传感器的构造 中来调整灵敏度和检测极限，又分别对无酶和含酶的碳纳米材料传感器用于检测多巴胺、尿酸、蛋白质、酶和 过氧化氢等生物分子进行了介绍，重点介绍了碳纳米管生物传感器、石墨烯/碳纳米管生物传感器和石墨烯生 物传感器在相关检测的研究现状，最后对未来的生物传感的构造进行了展望，提出了目前使用材料存在的局 限以及如何采用新材料增强传感能力。 2022 Vol. 32 (03): 107-111 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 112 张腊梅，陈锦燕，苟鼎 基于新型纳米材料无酶葡萄糖传感器的研究进展 Hot! 葡萄糖浓度的检测方法在医学、食品、生物工程等领域备受关注。与目前使用的传感器相比，无酶葡 萄糖传感器具有检测灵活、稳定、成本低廉以及可重复使用等优点，因而是一种十分有前途的方法。随着现代 纳米材料功能化、精细化研究及电催化反应机理的研究，无酶葡萄糖传感器在未来能够快速、稳定的检测血糖 浓度，促进我国医学的进步。因此，本文主要从金属纳米材料、非金属纳米材料以及金属氧化物纳米材料3 个 方面综述了近年来纳米材料在无酶电化学葡萄糖传感器中的研究状况，介绍了新型纳米材料在无酶葡萄糖传 感器中的优异性能，并对今后的发展趋势和方向进行了展望。 2022 Vol. 32 (03): 112-116 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 革新与交流 117 杨志威，梁甫，刘一波 陶瓷切割低钴金刚石圆锯片配方开发 Hot! 选取了一种成本较低的超细铜钴铁合金粉去替代用于高硬瓷砖湿切的金刚石圆锯片刀头结合剂中 的钴粉，研究其对锯片性能的影响。研究发现，替代后，产品切速有了一定的下降，但当钴粉价格较高，超过 400 元/kg 时，产品的性价比有了较明显的提升，且替代比例越高，性价比优势越明显。该合金粉在钴粉价格高 时性价比高，更适宜通用金刚石工具；钴粉性能有优势，更适宜专业金刚石工具。 2022 Vol. 32 (03): 117-121 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 122 李子阳，骆文锋，左新浪，张坤，朱刚 铁基粉末冶金零件表面异物析出原因分析和改进措施 Hot! 某压缩机粉末冶金零件表面异物析出导致产品失效，通过扫描电镜对零件表面孔隙和氧化物进行观 察，结果表明由于零件内部蒸汽氧化反应不够充分，导致零件经过机加工后表面存在较多开放的孔隙。对失 效零件的蒸汽处理工艺进行分析，发现了其原因是由于蒸汽处理温度和时间设置不当，并进一步揭示了失效 机理。通过改善基体材料粉末比例、成形密度和蒸汽处理工艺，有效解决了零件表面异物析出问题。 2022 Vol. 32 (03): 122-126 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 ) 127 林冰涛，王娜，杨明珲，王承阳，张保红，熊宁 钼靶材溅射沉积效果差异原因分析 Hot! 采用粉末冶金法制备了不同晶粒度的钼棒并加工出靶材，通过金相技术、显微硬度测试和力学性能 测试等方法对产品的微观组织、力学性能进行分析，研究了产品在涂层制备过程中溅射沉积钼效果存在差异 的原因。研究结果表明，钼靶材组织的晶粒均匀细小，晶界所占面积率越大，钼靶材溅射沉积效果越好。钼靶 材抗拉强度、伸长率、硬度随晶粒尺寸的减小呈上升趋势。 2022 Vol. 32 (03): 127-130 [摘要] ( 0 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 0 )

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