2018年, 第28卷, 第06期　刊出日期：2018-12-10

  

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  俄罗斯粉末高温合金研究进展

  张义文，

  . 2018, 28(06): 1-9.
  https://doi.org/DOI：10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180131

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  介绍了俄罗斯复合材料公司（Композит）和全俄航空材料研究院（ВИАМ）近几年在粉末高温合金成分设计、新型合金研制、工艺对比等方面的研究进展。Композит公司研制的粉末高温合金НГК-6的力学性能优于ЭП741НП合金，ВИАМ研制了一种镍基粉末高温合金，室温抗拉强度和650 ℃持久强度高于ЭП741НП合金。另外，ВИАМ对比研究了氩气雾化法（AA）和等离子旋转电极法（PREP）制备的粉末经热等静压（HIP）、HIP＋等温锻造制备合金的组织和性能。AA粉材料的晶粒尺寸比PREP粉材料小，PREP粉材料的力学性能优于AA粉材料，粉末颗粒中存在的氩气孔隙是造成AA粉材料抗拉强度、持久强度、冲击韧性及硬度降低的原因。
研究与开发
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  初始相对密度分布对Ti6A14V粉末热等静压致密化过程影响的数值模拟

  马 雷，车洪艳，曹 睿，陈剑虹

  . 2018, 28(06): 10-14.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170061

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  为研究热等静压（HIP）过程中不同初始相对密度分布对钛合金粉末致密化行为的影响，采用有限元软件（MSC.Marc）对Ti6A14V合金粉末HIP过程进行数值模拟。对比分析了粉末合金在某一时刻的流变行为，同时对不同阶段的致密化机制进行研究，分析了不同初始相对密度分布对压坯最终成形的影响。结果表明：考虑初始相对密度分布，压坯的模拟结果更加接近试验结果，其中最大相对误差在1.2%以内。通过数值模拟可对零部件的HIP工艺过程进行预测，为HIP工艺提供指导，同时为复杂零部件的热等静压近净成形（NNS-HIP）奠定基础。
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  以镍磷粉末为催化剂制备螺旋状碳纤维的研究

  任 娇，金永中，陈 建，何 刚，潘银贵，龚 勇

  . 2018, 28(06): 15-18.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170062

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  以NiSO4·6H2O、NaH2PO2·H2O和形核诱导剂（NaBH4）为原料，通过液相还原法制备了不同物质的量比的镍磷粉末。用其作为催化剂，以石墨为基体，乙炔为碳源，氮气为保护气成功合成了螺旋状碳纤维，并用扫描电子显微镜（SEM）、扫描探针显微镜（SPM）对产物进行表征。结果表明：镍磷粉末粒径范围在100～300 nm之间，所制得的螺旋碳纤维直径在0.2～0.4 μm之间，说明碳纤维的直径与催化剂存在一定相关性。碳纤维的形貌与合成温度有关：当温度为700 ℃时，螺旋碳纤维呈现柱状形态，纤维缠绕十分紧密，纤维长度可达3～6 μm；温度为750 ℃时，产物为弹簧状的双螺旋纤维结构，长度可达40～100 μm。
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  雾化气氛对球形焊锡粉形貌粒度的影响研究

  普友福，段雪霖

  . 2018, 28(06): 19-22.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170055

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  球形焊锡粉的形貌和粒度对焊膏产品具有重要影响。对球形焊锡粉的雾化气氛进行试验研究，对比了空气、氦气、氮气、氩气、氮氦气混合、氮氩气混合气氛下雾化焊锡粉的显微形貌及粒度分布。结果表明，雾化气氛中的氧含量是影响粉末球形度、平均粒度和粒度分布的关键因素，综合比较得出，氮气较适合球形焊锡粉的离心雾化生产。
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  FGH4096合金γ’析出相的形态失稳研究

  田高峰，陈 阳，邹金文，胡本芙

  . 2018, 28(06): 23-27.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180126

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  对FGH4096镍基粉末高温合金在热处理过程中γ’析出相的两种典型形态失稳现象进行了观察和研究，揭示了其形态失稳机制和发生模式。结果表明：γ’相分裂作为一种“反粗化”现象，其驱动力是弹性应变能的释放，主要取决于γ’相间错配度与γ’相颗粒尺寸两个因素，当γ’相长大或粗化到一定尺寸，它需要通过自溶解释放弹性应变能以保证系统能量稳定；γ’相不稳定长出是当γ基体存在足够的过饱和度时，引起的点扩散效应造成相界面的不稳定性而形成的另一种γ’相形态失稳现象，由浓度梯度效应和表面张力效应两个因素决定。
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  st52-3G铁基板材成形过程中变形的有限元模拟

  李秀敏，郝志琴，戚翠芬，石永亮，杨晓彩，陈存广

  . 2018, 28(06): 28-33.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180015

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  st52-3G铁基板材冷弯成形过程是复杂的变形过程，对孔型设计依赖较大，孔型稍不合适就出现缺陷。采用有限元法对st52-3G铁基板材在不同角度下的冷弯成形过程进行有限元数值模拟，分析成形过程中变形区金属的应力变化规律和变形分布情况。结果表明：在坯料厚度方向，中性层内侧金属压缩变形，外侧金属拉伸变形，此方向变形不均是导致长度方向变形不均的根源，也是板型不良的根源；弯曲角度超过[25°]时，变形不均性开始增大；弯曲角度在26～29[（°]）时，变形不均性随着变形角度的增大而快速增大，但并未出现板型不良；弯曲角度在[30°]时，变形不均匀异常剧烈，并开始出现板型不良；孔型设计时可适当增大冷弯角度，但不能过大，过大易导致板形缺陷，合适的冷弯角度为25～29[（°]）。
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  Ag纳米粒子掺杂TiO2的制备及其光催化性能研究

  岑世宏，吕小改，许贝贝，许 英，

  . 2018, 28(06): 34-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180096

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  以钛酸四乙酯为钛源，3-氨丙基三甲氧基硅烷为反应物，用均匀水解-热分解法制备氨基化纳米TiO2，并掺杂Ag纳米粒子制备Ag/TiO2，研究其光催化性能。结果表明，掺杂Ag的纳米TiO2比不掺杂的TiO2对印染废水的光催化反应更好，经煅烧的Ag/TiO2的光催化降解率更高，其中掺杂量为3%（质量分数）的Ag/TiO2光催化效果最好。后掺杂Ag其实是把Ag包覆在纳米TiO2表面，比一次性混合制备的Ag/TiO2粉末更加节约原料。
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  pH值对溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的影响研究

  李伟伟

  . 2018, 28(06): 38-41.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170081

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  以废旧NiCoMn三元材料为原材料，采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2锂离子电池正极三元复合材料，通过TG、XRD、SEM、蓝电测试仪对其结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明，该材料不仅具有较好的层状结构，还具有多孔的特性；pH值为8时制备的样品，在0.2 C、2.75～4.30 V测试条件下，首次放电容量为164.6 （mA·h）/g，库伦效率约85.8%，经过30次循环后，容量保持率为94.9%，是一种电化学性能优良的三元正极复合材料。
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  高熔点纳米颗粒添加对热变形Nd-Fe-B磁体性能与微观结构的影响

  郑晓芬，陈仁杰，雷 芳，李 东，闫阿儒

  . 2018, 28(06): 42-46.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170064

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  在快淬粉中添加WC、BN 以及ZrO2等高熔点纳米颗粒，利用热压、热变形工艺，制备出具有各向异性的Nd-Fe-B磁体。研究了不同添加物对热变形磁体磁性能、微观结构的影响。结果表明，微量纳米颗粒的添加对热变形磁体的剩磁影响不大，添加氧化物纳米颗粒会明显降低磁体矫顽力，添加碳化物纳米颗粒的磁体矫顽力都有改善，尤其是添加WC纳米颗粒之后，热变形磁体获得了最佳的综合磁性能。添加WC颗粒后，热变形磁体的剩磁温度稳定性得到改善，而矫顽力温度系数几乎不受影响。对磁化行为研究发现，添加WC纳米颗粒后，热变形磁体的可逆磁化没有出现明显峰值，表明纳米WC颗粒的添加抑制了热变形磁体内粗晶区的生长，使热变形磁体微观结构更为均匀，同时磁体内部WC富集区还观察到Fe2W新相的生成。
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  洁净燃料发动机阀座熔渗烧结工艺影响因素研究

  肖紫圣，罗 成，华建杰，张 智，徐胜良，陶诗雨

  . 2018, 28(06): 47-51.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170057

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  采用合金混合粉和真空熔渗烧结相结合的方法制备了洁净燃料发动机粉末冶金阀座，研究了在单向压制条件下，不同渗铜量和熔渗烧结温度对阀座材料显微组织、密度、硬度和压溃强度的影响。结果表明：单向压制下，高合金阀座材料压制性差，压坯密度分布不均匀。随着渗铜量增加，阀座材料上下面硬度差距缩小，密度和压溃强度明显提升，渗铜量为20%（质量分数）时，阀座性能较好；随着熔渗烧结温度增加，阀座密度基本不变，硬度和压溃强度先提高后下降，最佳熔渗烧结温度为1 165 ℃。渗铜量为20%，1 165 ℃熔渗烧结40 min的阀座材料性能最佳，此时阀座密度为8.14 g/cm3，上下面硬度分别为31.25 HRC、30.48 HRC，压溃强度为1 244.17 MPa。
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  元素锆等离子渗入0Cr19Ni9N不锈钢及其摩擦磨损性能研究

  黄 敏

  . 2018, 28(06): 52-55.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180007

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  采用双辉等离子合金化技术，以705锆板为源极材料，在0Cr19Ni9N不锈钢表面制备含锆改性层，对渗锆层的显微组织及硬度等进行分析，并在干摩擦试验条件下测试渗锆试样的摩擦磨损性能。结果表明：等离子合金化渗锆处理后，0Cr19Ni9N不锈钢表面生成致密均匀的含锆改性层，该改性层可保护基体钢材，提高基体强度，改善其摩擦磨损性能。
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  热等静压制备硬质材料的耐磨耐腐蚀性能分析

  郑秉堃，车洪艳，

  . 2018, 28(06): 56-61.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180021

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  硬质耐磨层是核电机主轴上的重要部件，对其耐磨、耐腐蚀性能都有较高的要求。采用热等静压工艺制备钴基合金Co-1、Co-2（钨含量增加）、镍基合金Ni-1作为测试材料，并通过盘-盘摩擦试验和电化学腐蚀试验对材料进行性能分析。结果表明：钴基合金Co-2的摩擦因数0.08，点蚀电位0.55 V，更加适合作为耐磨层材料。
评述与进展
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  粉末冶金在汽车上的应用与展望

  高 阳，徐岳锋，田杰平

  . 2018, 28(06): 62-68.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170066

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  粉末冶金材料成功应用在汽车工业化零件上，拓宽了其应用渠道，降低了整车成本。介绍了粉末冶金材料、制造工艺及其检测内容，描述了整车上的零件对粉末冶金材料的性能要求，并列举了一些典型应用实例。比如，采用F50-N2U2-68制备的MA手动变速箱传动齿轮，密度为6.8 g/cm3，硬度为139 HV5，关键技术是将齿环与钢齿座激光焊接后进行整体碳氮共渗淬火，热处理后硬度（390±70）HV5，压溃力达10 780 N，满足最小破坏力矩3 000 N·m的要求，在行业内领先，每年实现了技术降成本超过400万元；采用双层粉末冶金材料与铜熔浸工艺制备的发动机排气阀座，孔隙率10%～15%，经过500 h耐久试验后磨损量不超过5 μm，替代原来昂贵的高合金（含Cr、Mo、W、V、Co等）材料可节约成本20元/车。
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  3D打印在模具制造中的应用展望

  范兴平

  . 2018, 28(06): 69-73.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180086

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  3D打印技术的出现，给复杂模具制造带来了新的思路。综述了国内外3D打印技术用于模具制造的发展现状，介绍了选择性粘合技术、选择性固化技术和选择性沉积技术3种3D打印技术在模具制造中的优缺点，指出了选择性粘合技术是目前利用3D打印技术制造模具的主要手段。最后展望了3D打印技术在模具制造领域的发展前景和趋势。
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  铜基粉末冶金摩擦材料成分设计概述

  刘建秀，张 驰，樊江磊，李育文，宋 阳，贾德晋

  . 2018, 28(06): 74-81.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170056

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  铜基粉末冶金摩擦材料由于具有优良的综合力学性能，成为高速列车安全制动的重要装置。综述了合金成分、摩擦组元、润滑组元配比对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦性能的影响；指出了其在制备方面存在的问题；展望了铜基粉末冶金摩擦材料的发展方向。
革新与交流
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  钻屑制备多孔吸附材料的工艺研究

  范思思，许同桃

  . 2018, 28(06): 82-84.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180048

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  石油开采中会产生大量的钻屑，用于制备多孔吸附材料可以有效地解决其处理问题。以钻屑为原料，经过焙烧制备多孔吸附材料，研究其最佳制备条件和最佳吸附条件。结果表明，吸附材料的最优制备工艺条件为：钻屑粒度150 μm，以食品级淀粉为造孔剂，添加质量分数12%，焙烧温度760 ℃，焙烧时间2.0 h。最佳吸附条件为：原液浓度10 mg/L，吸附剂用量0.20 g，吸附时间12 h，pH值大于10，温度为40 ℃，该条件下吸附剂对亚甲基蓝的去除率高达98.9%。