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文章快速检索     高级检索 粉末冶金工业   2023年 33卷 01期 刊出日期：2023-02-10 研究与开发 评述与进展 革新与交流 专家论坛 专家论坛 1 李晓峰，赵宇霞，郭子傲，刘斌，白培康，刘彬 基于增材制造的硬质合金粉末研究现状 Hot! 硬质合金是由难熔金属碳化物（WC，TiC，NbC 等）和金属粘结相（如Fe，Ni 和Co）组成，通过粉末混 合、压制然后烧结而成。然而传统的粉末冶金成形方法模具成本高，难以形成复杂零件。相比之下，增材 制造（3D 打印）采用数字化叠层加工技术，能够实现快速精准的成形。研究与开发适于增材制造的硬质合 金粉末是其中的关键一步，目前，增材制造的硬质合金粉末制备方法主要分为以下4 类: 机械合金化法、球 形WC 粉末表面包覆技术、喷雾干燥技术、等离子体球化技术，这4 种方法在制备原理、成本和成形方法的 灵活性上均有所不同。因此，综述了适用于增材制造成形的硬质合金粉末的4 种制备方法，并对制备粉末 的特性以及成形性能进行了对比，总结了粉末制备原理、各自的优缺点以及适用的增材制造成形工艺，希 望可以推动增材制造成形硬质合金的研究发展。 2023 Vol. 33 (01): 1-9 [摘要] ( 2 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 研究与开发 10 郝素菊，刘政，蒋武锋，薄荷，高一策，张玉柱 生物质碳包覆球状纳米氧化铁非等温还原动力学 Hot! 采用水热法，以九水硝酸铁和尿素为原料成功制备出球状纳米氧化铁。以生物质葡萄糖为碳源， 采用水热炭化法制备了碳包覆球状纳米氧化铁。在N2气氛下使用高温综合热分析仪测量了不同升温速率 下的TG-DTA 曲线，通过Flynn-Wall-Ozawa 法和Coats-Redfern 法相互验证确定碳包覆纳米氧化铁还原的动 力学参数。结果表明：包覆生物质碳与纳米氧化铁在180 ℃就可以发生反应，降低了还原温度，反应活化能 约为79.48 kJ/mol，反应模型为三维扩散模型。 2023 Vol. 33 (01): 10-16 [摘要] ( 4 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 17 闫浩，王世鑫，李晓峰，王建宏，徐宏，刘斌 SLM成形Al-Cu-Mg 合金的摩擦磨损性能 Hot! 铝合金具有低密度、高比强度、较好的耐蚀性等优点，被广泛应用于航空、船舶和汽车等领域；选区激 光熔化成形可以一次性成形复杂零件，具有良好的应用前景。对选区激光熔化（SLM）成形的Al-Cu-Mg 合金 摩擦磨损性能进行了研究，并与成分相近的铸造ZL205A合金性能进行对比，结果表明，采用SLM工艺成形可 细化合金晶粒，改变Al2Cu 的尺寸与分布，使晶粒细小均匀。与铸造ZL205A合金相比，SLM成形Al-Cu-Mg 合金的磨损率和摩擦因数均有不同幅度的降低。SLM成形Al-Cu-Mg 合金横截面的耐磨性最好，纵截面耐磨 性次之，铸造ZL205A的耐磨性最差。SLM成形Al-Cu-Mg 合金的磨损机制随着载荷的变化而不同：低载荷时 的磨损机制以磨粒磨损为主，粘着磨损和塑性挤出磨损并存；中载荷时的磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损并伴 随氧化磨损；高载荷时的磨损机制主要为剥层磨损、粘着磨损和氧化磨损的综合作用。 2023 Vol. 33 (01): 17-23 [摘要] ( 3 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 24 林驰皓，胡可，王明辉，雷久淮，林波 铜粉对MIM钨铜合金组织和性能的影响 Hot! 采用金属注射成形（MIM）技术制备了钨铜合金，定量表征了铜粉的粉末粒度和粒形，重点研究了铜 粉粒度和粒形对MIM钨铜合金组织与性能的影响。通过对比铜粉的粒径、粒度分布宽度、长宽比、粗糙度、赘 生物指数和钝度等特征参数，破碎铜粉与水雾化铜粉颗粒呈枝晶状，粒径远小于还原铜粉，但破碎铜粉粒度分 布宽，微观结构上的规则度、表面光滑程度以及分散程度最佳。破碎铜粉混合钨粉为原料，通过MIM技术制 备钨铜注射生坯致密度高、缺陷少，烧结后钨铜合金的组织与性能最优，致密度为96.2%，硬度为235HV，抗弯 强度为1 200 MPa，热导率为128 W/(m·K)，电导率为30% IACS。 2023 Vol. 33 (01): 24-30 [摘要] ( 12 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 31 王庆相，朱振，李鑫，吴昊，张鹏 制粉方法对Inconel718 合金粉末组织和性能的影响 Hot! 以Inconel718 合金为研究对象，分别采用等离子旋转电极法（PREP）和气体雾化法（VIGA）制备了 金属球形粉末，研究了不同制粉方法对粉末在热处理前后的组织和成分分布的影响，采用对流热交换原理 对两种制粉方法对应的冷速进行了模拟计算。分析结果表明：采用PERP 法制备的Inconel718 合金粉末在 氧增量、球形度及流动性方面具有一定的优势，而VIGA 法制备粉末有利于提高粉末的显微硬度、细粉粒 径；两种粉末经过相同的热处理工艺后，其组织变化规律相同，均析出富Nb 和Mo 相。模拟计算结果表明： VIGA法制备细粒径粉末的冷速明显高于PREP 法对应的粉末，与实验对应的性能数据结果相吻合。 2023 Vol. 33 (01): 31-38 [摘要] ( 4 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 39 李靖宇，王耀民，姜锋，李艳国，杨志南，张福成 粉末冶金马氏体-奥氏体复合钢的组织与性能研究 Hot! 近年来，汽车、建筑等领域对高强度-高塑性金属材料的需求日益增长，为了获得高强度-高塑性的金 属材料，粉末冶金技术发挥着越来越重要的作用。通过放电等离子烧结技术（SPS）烧结质量比为2:1 的马氏 体钢和奥氏体钢混合金属粉末，复合钢的奥氏体相均匀分布于马氏体相当中，试样致密度高达95.5%，并通过 后续的热轧处理，提高复合钢的烧结质量，致密度提高至98.9%。热轧后复合钢的屈服强度、抗拉强度、均匀 伸长率和总伸长率分别为960 MPa、1 529 MPa、6.7%和6.7%。在热轧的基础上引入冷轧+短时间高温回火处 理，粉末冶金复合钢性能进一步提高。其中冷轧30%/500 ℃回火5 min 的复合钢，屈服强度、抗拉强度、均匀 伸长率和总伸长率分别为1 899 MPa、1 964 MPa、9.2%和10.0%。 2023 Vol. 33 (01): 39-44 [摘要] ( 2 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 1 ) 45 张乐乐，郭英健，沈鹏，孙齐松，朱明刚 高Ce 含量的速凝带及其磁性能 Hot! 近年来，Nd-Fe-B磁体需求量的与日俱增间接地造成了稀土Ce 金属的大量积压，为提高稀土Ce 的利 用率，并降低Nd-Fe-B磁体的生产成本，可采取双主相合金法制备（Nd, Ce）-Fe-B磁体，为解决上述难题提供 了一种有效途径。通过对高Ce 含量速凝带的成分及速凝工艺的探索，成功制备出了具有较好枝晶且几乎 不含α-Fe 相的Ce-Fe-B 和（Nd, Ce）-Fe-B 速凝带。在制备的烧结磁体中，（Nd, Ce）-Fe-B 磁体的剩磁达到了 11.33 kGs，Ce-Fe-B磁体的剩磁达到了8.037 kGs，为后期制定制备高Ce 含量的高性能双主相磁体的热处理工 艺提供了数据参考。 2023 Vol. 33 (01): 45-50 [摘要] ( 3 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 51 钟建强，孙长龙，王美玲，马飞，何雪溢，吴松岭 高钨含量先进屏蔽材料的力学性能研究 Hot! 采用粉末冶金法制备了具有吸收中子和屏蔽γ 射线的优异屏蔽性能的钨硼铝材料，研究了高钨含量 对钨硼铝材料显微组织结构和力学性能的影响。结果表明，在选定的钨含量范围内，钨硼铝材料中大部分Al 和W以单相存在，其中出现了WAl12 相，这对钨硼铝材料起到了有效的增强作用。而随着钨含量增加，抗拉 强度呈现降低的趋势。铝含量的减小不利于钨硼铝材料的结合强度，当含钨量为80%时，即80W1.46B4C/Al， 具有最优的综合力学性能，抗拉强度Rm为252 MPa，屈服强度Rp0.2为209 MPa，伸长率A50mm为2.1%，冲击韧性 为3.0 J/cm2，硬度HV5为95.7。 2023 Vol. 33 (01): 51-55 [摘要] ( 5 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 4 ) 56 张新，梁静，林小辉，高选乔，薛建嵘，杨毅超 低氧MHC合金板材的制备及力学性能 Hot! 采用粉末冶金方法和热轧工艺制备了低氧MHC 合金轧制板材，通过化学分析、金相分析、硬度测 试、拉伸力学性能测试研究了低氧MHC 合金的显微组织和力学性能。研究表明：通过调节C/Hf 原子比、钼 粉还原并结合真空烧结等手段，可以有效降低合金中的氧含量。不同温度下退火后样品显微组织分析和 力学性能测试结果对比表明，合金板材在1 300 ℃以下为回复阶段，随着退火温度的增加，1 300 ℃开始发 生再结晶，强度和硬度逐渐下降，塑性提高，在1 600 ℃时再结晶完成，完全再结晶的低氧MHC 合金板材塑 性优异。 2023 Vol. 33 (01): 56-59 [摘要] ( 3 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 60 闫贞，姜凤阳，付翀，王金龙，刘鑫，张思瑶 球磨时间对RGO-Ni/Cu 粉体形貌及复合材料性能的影响 Hot! 为了有效改善球磨过程中石墨烯结构被破坏的问题，采用静电自组装、球磨与粉末冶金相结合的工 艺制备还原氧化石墨烯-镍/铜（RGO-Ni/Cu）复合材料，并分析了球磨时间对RGO-Ni/Cu 粉体形貌及RGO-Ni/ Cu 复合材料的显微组织、电导率、硬度和耐磨性能的影响。结果表明，随球磨时间增加，RGO-Ni/Cu 复合粉体 的形貌由团聚状转变为片层状再转变为碎片状，同时仍保留了自组装RGO-Ni 粉体的二维褶皱状形貌。随着 球磨时间的延长，RGO-Ni 相在RGO-Ni/Cu 复合材料中的分布形式由团块状分布逐渐转变为条状分布。球磨 时间为4 h 时RGO-Ni/Cu 复合材料的综合性能最好，摩擦因数(COF)为0.456，RGO-Ni/Cu 复合材料的磨损机 制与石墨烯润滑膜的形成程度有关，且石墨烯润滑膜的形成受RGO-Ni/Cu 复合材料相对密度的影响。 2023 Vol. 33 (01): 60-66 [摘要] ( 5 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 67 邹勇，陈明英，王秋林，张宏 超高速激光熔覆316L涂层的组织与性能 Hot! 采用超高速激光熔覆技术，在45 钢轴上制备了316L 涂层；利用扫描电镜（SEM）观察了涂层的显微 组织，用能谱仪（EDS）和X-射线衍射（XRD）进行元素及物相分析，并测试了涂层的显微硬度和耐磨性。结 果表明，超高速激光熔覆技术的光斑直径小、搭接率高，故涂层的平整度高；能量密度高（约9×104 W/cm2）， 粉末完全熔化，故涂层的致密度高；熔体的体量小，冷热转换速度快，过冷度△T 大，晶粒细化明显；涂层中 下部由快速凝固产生的细小枝晶以及枝晶间共晶相组成，中上部的晶粒逐渐向等轴晶粒转变；搭接分界处 和熔覆层/基材界面处，两边的晶粒尺寸差异较大；激光对基材有一定的稀释作用；涂层厚度不均匀，与基材 结合良好，为冶金结合；316L 涂层物相由γ-Fe、Cr0.19Fe0.7Ni0.11、Fe63Mo37 组成；由于细晶强化和第二相强化机 制，316L 涂层的平均硬度（634.12HV0.5）是45 钢基体的3.07 倍；耐磨性提高了31.8%，其磨损的机制主要为磨 粒磨损。 2023 Vol. 33 (01): 67-72 [摘要] ( 4 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 73 黄旭刚，李志年，刘兆刚 机械加工对粉末冶金铍材表面残余应力的影响 Hot! 铍具有低密度、弹性模量高的特性，常用于航天结构件。粉末冶金铍材在机械加工时，表面会产生残 余应力，对铍结构件的尺寸稳定性和使用寿命造成直接影响。因此，使用X-ray 衍射仪测量铍材表面残余应 力，测量了粗车、精车、时效工艺下残余应力沿表面的分布情况；进一步研究了不同机加工艺对铍材表面残余 应力影响。结果表明，机械加工时，粉末冶金铍材残余应力均表现为压应力；残余应力与加工线速度负相关， 与进刀量正相关，时效处理可有效降低铍材表面残余应力，还能有效提高残余应力的均匀性。 2023 Vol. 33 (01): 73-77 [摘要] ( 4 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 78 王红伟，李永华，郑庆松，陈小龙 造孔剂法制备多孔镍及其性能 Hot! 添加氯化钠作为造孔剂，采用粉末冶金方法制备高孔隙率小孔径多孔镍。对多孔镍的孔隙特征、 力学性能进行了研究。结果表明：通过调整造孔剂比例、烧结温度及冷却时间工艺参数，可以制备出孔隙 率为60.84%~64.92%，平均孔径为0.20~8.80 μm，小于20 μm孔径占比为92.0%~96.1%，压缩屈服强度为8.9~ 13.4 MPa 的多孔镍；随着烧结后冷却时间的增加，平均孔径减小，压缩强度呈增加趋势。 2023 Vol. 33 (01): 78-83 [摘要] ( 3 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 4 ) 84 韩俊峰，马越超，姜子明 液相烧结制备电力开关用W-7Cu-xNi 合金微观组织及性能分析 Hot! 为了提高电力开关用W-7Cu 合金的综合性能，通过添加Ni 元素方式对其进行加强，以液相烧结、机械 球磨方式制备得到包含不同Ni 含量的W-Cu 合金。通过实验测试手段对其微观组织及物理性能进行了施压 测试分析。研究结果表明：逐渐提高Ni 含量后，形成了更大尺寸W颗粒，相邻颗粒间距降低。W-Cu-4%Ni 合金界面形成更优润湿角，获得具有连续网状分布的Cu 相，改善了W-Cu 组织的分布均匀性，此时Ni 元素 已经完全与Cu 相相溶。当Ni 含量提高后，W-Cu 合金获得了更大的硬度与致密度，热导率下降，相对密度增 加。当加入4%的Ni 时，致密度达到了95.6%，热导率从161 W/(m?K)降低为96.4 W/(m?K)，获得了致密度更 大合金。 2023 Vol. 33 (01): 84-88 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 4 ) 89 黄建娜，张洁溪，马玉琳 立方氮化硼超硬刀具材料的合成与性能研究 Hot! 以CBN微粉、WC粉和Co 粉为原料，在六面顶压机上合成PCBN复合片。研究了立方氮化硼超硬刀 具材料（PCBN复合片）的合成规律，对PCBN复合片的微观结构和性能进行了分析。研究发现，当烧结温度 为1 750 ℃时，WC/Co 结合剂对CBN颗粒的结合力增强，此时样品的磨耗比最大，为7 750。将1 750 ℃烧结 出的PCBN复合片做成刀具，连续切削球墨铸铁，切削里程为20 km时，PCBN刀具后刀面磨损量（VB）最小， 为0.272 mm。随着温度升高，样品中的颜色偏差越来越少，厚度分布越来越均匀，平整度逐渐变好，说明提高 烧结温度有助于提高复合片中CBN聚晶层的平整度。 2023 Vol. 33 (01): 89-93 [摘要] ( 5 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 4 ) 94 苏小莉，蔡天聪，张文生 不同沉淀剂水热法制备氧化锌研究 Hot! 以硝酸锌为锌源，氨水、氢氧化钠、碳酸钠为沉淀剂，利用水热法制备了氧化锌。研究了不同沉淀 剂得到的相应前驱体及其水热产物晶体生长规律，借助X 射线衍射仪、透射电子显微镜对产物进行了表 征。结果表明，以碳酸钠为沉淀剂生成的前驱体经水热得到的是碱式碳酸锌，而以氨水、氢氧化钠为沉淀 剂生成的前驱体通过水热可以得到氧化锌。其晶体生长规律分别符合不同的线性关系，并具有不同的产 物形貌。 2023 Vol. 33 (01): 94-98 [摘要] ( 3 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 评述与进展 99 李艳敏，柳学全，李金普，施瑜蕾，姜丽娟 高温固体自润滑复合材料研究进展 Hot! 随着科技的快速发展，航空航天、金属成形、电力能源等工业领域对高温固体自润滑复合材料的需求 逐年增多，高温固体自润滑复合材料已成为润滑领域研究的热点。主要综述了近年来高温固体润滑剂、高温 固体自润滑复合材料及制备技术的研究现状，并对新型高温固体自润滑复合材料设计理念进行了归纳总结。 2023 Vol. 33 (01): 99-106 [摘要] ( 3 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 4 ) 107 黄西娜，曹煜博，岳文，翟月雯，羊浩，王成彪 外加物理场对激光熔化沉积内部缺陷控制 Hot! 激光熔化沉积技术是基于“分层—叠加”原理，在高能激光束作用下、按照预定的路径，将同步送给的 金属粉末逐层熔化并快速凝固成形的先进制造技术，具有成形精度高、加工柔性好、内部组织均匀、力学性能 优异、适用难加工金属材料制备等优点，在航空航天等领域具有广阔的应用前景。但是激光熔化沉积过程中 容易产生未熔合、微裂纹、气孔等缺陷，限制了这项技术的大规模应用。其中，激光熔化沉积构件的微观组织 存在明显的各向异性，沉积过程中的快速加热和冷却使构件内部产生较大的残余应力从而导致其变形和开 裂。学者就如何改善激光熔化沉积构件的内部缺陷进行了广泛研究。因此，综述了通过在成形过程中外加温 度场、超声场、电磁场以及复合场的方法改善激光熔化沉积制件的内部组织和性能，以期为激光熔化沉积构件 综合性能的提高提供指导。 2023 Vol. 33 (01): 107-114 [摘要] ( 5 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 ) 115 侯庆玲，葛亚琼，畅泽欣，马明锋，李济鹏 选区激光熔化CoCrFeNi-X高熵合金的研究进展 Hot! CoCrFeNi 高熵合金因其单一稳定的面心立方固溶体结构，具有优异的塑性变形能力和较高的屈服强 度，已成为众多追求高韧性制件研究的热门体系之一。同时选区激光熔化技术因其成形尺寸灵活和超快加热 冷却速率，具备传统制备方式不可比拟的优势。通过梳理近些年选区激光熔化技术成功制备出的CoCrFeNi- X高熵合金体系，首先针对8 种不同合金体系的相结构和组织形貌，分析了组织结构对力学性能的影响；其次 针对3 种采用不同工艺参数制备的CoCrFeNi-X高熵合金成形件，分析制备工艺对成形密度及力学性能的影 响；最后就合金成分设计对CoCrFeNi-Alx、CoCrFeNi-Mn 两种主流合金体系做了详细研究现状分析。期望对 采用选区激光熔化技术制备CoCrFeNi-X体系高熵合金的实验研究和工业应用提供一定的理论指导。 2023 Vol. 33 (01): 115-119 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 1 ) 革新与交流 120 何明倩，钟华 惰气熔融-热导法测定高含氮量碳氮化钛粉末中氮含量 Hot! 由于传统碳氮化钛中氮元素的测量方法有一定局限性，仅在氮含量5%及以下时才能保证测量精度， 基于此，建立了一种惰气熔融-热导法测定高含氮量碳氮化钛粉末中氮含量的方法，可有效解决传统方法的不 足，检测上限可增加至14%。检测设备使用ONH分析仪，测试条件优化为试样称取0.1 g，助熔剂采用0.65 g 镍囊与0.16 g 锡囊组合形式，将试样与助熔剂混合置于高温石墨坩埚内，载气可将熔融状态下释放的氮气输 送至热导池进行含量测定。此外，采用“分段式升温”方法，调节仪器分析功率，由1.5 kW梯度增加至3.8 kW， 可有效增加试验样品中氮元素的释放率及测量稳定性。测量结果采用钒氮合金与氮化钒铁标样确定样品中 氮的校正参数，测定结果的相对标准偏差为0.3%，分析结果与蒸馏滴定法的测定结果一致，该方法的准确度 及稳定性完全能满足5%～14%的高含氮量碳氮化钛的测定需要。 2023 Vol. 33 (01): 120-124 [摘要] ( 3 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 3 )

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