2019年, 第29卷, 第02期　刊出日期：2019-04-10

  

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专家论坛
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  钢铁粉末的发展现状与展望

  李普明，张德金，袁 勇

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 1-6.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190026

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  对当前国内外钢铁粉末行业发展现状进行了相关介绍，重点介绍了中国粉末市场和技术发展趋势，包括：粉末冶金制品行业发展状况、钢铁粉末市场的发展趋势、钢铁粉末产品的技术发展趋势和钢铁粉末工艺技术和装备发展趋势，对钢铁粉末产品品种结构、质量状况和存在问题进行了分析，并对其今后发展提出了建议。
研究与开发
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  生物医用Ti6Al4V合金注射成形研究

  刘 超,孔祥吉，吴胜文，况春江

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 7-11.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170139

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  利用PEG基粘结剂体系和气雾化球形Ti6Al4V合金粉制备了成分均匀、流变性能及热性能稳定的注射料，并进行烧结。通过工艺参数调控，1 320 ℃下保温3 h的烧结试样相对密度97.6%，极限抗拉强度900 MPa，屈服强度867 MPa，伸长率为12%，力学性能整体满足ASTM F2885-11标准要求。高真空烧结条件加速了烧结件的致密化过程，而且能够有效降低氧、氮等杂质元素的含量，除氧元素含量（0.229%）略高于标准值（＜0.200%）外，其他杂质元素含量均满足ASTMF2885-11标准。
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  混料机的混合均匀度规律研究

  涂亚东，殷华锋，杜 娇，陈飞跃，邱 杰，徐小兵

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 12-15.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170140

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  采用离散元分析方法，利用EDEM软件模拟混料机的物料混合过程，得出工作过程中物料的运动情况和混合效果，分析了摩擦因数和上、下转体的旋转速度对混料机混合效果的影响。结果表明：靠近转体叶片部位的颗粒速度最大，靠近外壳体内壁的颗粒速度最小；且随着摩擦因数和上、下转体转速的增加，混料机的混合效果越好，即增加转速和摩擦因数能够提高混料机的混合效果。
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  靶材用氧化铌粉体的制备及表征

  高 远，彭 能，金明亚，唐仁衡，肖世文，王亮亮

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 16-20.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170131

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  采用酸洗除杂、氢氟酸溶解、氨水沉淀、水洗过滤、喷雾干燥，然后在氢气气氛中高温煅烧的还原脱氧工艺，制备出可用于制备靶材的铌氧化物粉体，通过差热分析、XRD、TEM、粒度分布测试等方法对产物脱水、脱氧情况，物相、颗粒大小及微观形貌进行研究，同时对粉体纯度、振实密度及氧含量进行测试。结果表明，产品颗粒呈球形，流动性好，纯度达到99.96%（质量分数）以上，振实密度1.88 g/cm³，失氧量为粉末中总氧含量（质量）的3.4%，达到靶材原料质量要求，证明了该工艺的可行性。
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  无氧铜表面钨涂层制备及结合性能研究

  张丹华，秦思贵，刘国辉

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 21-23.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180009

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  采用化学气相沉积（CVD）工艺在无氧铜表面制备钨涂层，利用热等静压扩散连接工艺对铜钨复合界面进行热处理，得到铜钨复合材料。采用SEM、金相显微镜观察涂层及铜钨界面微观形貌，用胶粘和钎焊两种测试方法评价铜钨界面结合强度。结果表明，钨涂层显微组织为柱状晶，涂层厚度及界面均匀；结合强度测试过程中涂层均未剥落或损伤，表明钨铜界面结合强度大于胶粘界面和钎焊界面的结合强度。
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  内氧化法制备Al₂O₃颗粒弥散强化Cu合金的组织性能分析与理论校核

  冯亚鹏，李美霞，谢 娟

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 24-28.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170133

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  以Cu-Al合金粉末为原料，采用内氧化方法制备出综合性能优异的Al₂O₃增强铜基复合材料。通过观察试样的显微组织，并测试其拉伸性能，分析存在的各种强化机制并定量计算综合强化效果。结果表明：Cu基体上均匀分布着Al₂O₃弥散相颗粒，颗粒尺寸约6 nm，颗粒间距为30～50 nm，冷拉拔后Cu丝屈服强度高达680 MPa；主要强化机制是弥散强化和热错配位错强化，均匀分布的细小Al₂O₃颗粒阻碍位错运动，强化效果显著；屈服强度实验值略低于理论值692 MPa，原因为Al₂O₃颗粒的团聚和存在多种变体造成的。
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  基于Rosin-Rammler函数的数值模拟对旋风除尘器粒径分布规律的研究

  熊 攀，鄢曙光

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 29-32.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170143

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  将实验室的一组颗粒进行筛分，运用Rosin-Rammler分布函数对所得到的颗粒累积粒径分布进行拟合，计算所得结果与实际的粒径分布具有较好的拟合性。将计算得到中位径和传播系数代入到fluent中进行数值模拟，得到的不同粒径的颗粒分布与实验数据有较好的吻合性，从而说明该颗粒分布模拟的可靠性；通过计算分级效率可以得出除尘器捕捉5 以上的颗粒效率较高，与试验较为吻合，同时该结论为旋风除尘器不同粒径的数值模拟提供了参考依据。
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  Ta含量对FGH4098粉末高温合金力学性能的影响

  邢鹏宇，张义文，贾 建

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 33-38.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170136

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  研究了不同Ta含量FGH4098合金的冲击韧性（室温），拉伸性能（室温、650 ℃、750 ℃）和持久性能（650 ℃、750 ℃），以及650 ℃疲劳裂纹扩展速率，并结合不同Ta含量合金的冲击、拉伸、持久断口和650 ℃/3 000 h、750 ℃/3 000 h两种时效处理制度后的显微组织，分析了Ta含量对合金力学性能的影响。结果表明：合金中Ta含量过高会显著降低合金的冲击韧性，Ta含量在1.2%~3.6%间的合金冲击韧性维持在较高水平；随着Ta含量的增加，FGH4098合金室温和高温抗拉强度逐渐增加，Ta含量为1.2%~3.6%（质量分数，下同）的合金，其室温和高温拉伸塑性较好；随着Ta含量的增加，合金650 ℃持久寿命显著增加，但在750 ℃下，过量的Ta会促进TCP相的析出，严重影响合金的高温持久性能，Ta含量在2.4%~3.6%时，合金的持久性能最优。随着Ta含量的增加，合金650 ℃疲劳裂纹扩展速率逐渐降低。综上，Ta含量在2.4%~3.6%间的FGH4098合金的综合力学性能最优。
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  石墨烯纳米粉末在太阳能集热系统中应用的试验研究

  赵金秀，任春立，史新立

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 39-43.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180123

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  利用石墨烯优异的高热导率，采用两步法将石墨烯纳米粉末加入去离子水中制成纳米流体；测试其稳定性和热导率，并同基液去离子水作比较；搭建太阳能集热系统试验台，在相同的太阳辐射下，以石墨烯纳米流体作为集热工质同去离子水作为集热工质进行试验比较。结果表明，添加石墨烯纳米粉末的纳米流体的热导率明显高于基液去离子水，以石墨烯质量分数0.1%、0.2%和0.3%纳米流体作为集热工质比基液去离子水作集热工质集热器进出口温差分别提高了9.2%、16.9%和12.8%；以石墨烯质量分数0.2%的纳米流体作为集热系统的工质比基液去离子水的绝热水箱水温高出13.2%，换热量提高30.5%。
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  超声辅助SAC0307无铅焊料低温钎焊研究

  甘贵生，刘 歆，陈 东，夏大权，杨栋华，刘 聪

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 44-49.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170124

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  采用SAC0307无铅焊料实现了Cu/Cu的低温互连，研究了纳米Ni颗粒和超声辅助共同作用下SAC0307低银无铅焊料接头的显微组织和力学性能。结果表明：两种焊料界面IMC厚度均随着超声时间的增加先升高后下降；低温时，焊料接头IMC成扇贝状，复合焊料接头IMC成锯齿状；随温度升高，锯齿状的IMC变得更显著。超声辅助下，钎焊温度为210~230 ℃时，随超声时间延长，两种钎焊接头剪切强度先增加后减小，均在超声5 s时剪切强度达到最高；钎焊温度为240 ℃时，两种焊料接头剪切强度随超声时间延长而下降。无超声时，240 ℃时两种焊料接头剪切强度均最高，分别为25.54 MPa和26.54 MPa；超声5 s时，220 ℃钎焊的焊料接头剪切强度最高，为31.31 MPa，210 ℃钎焊的复合焊料接头剪切强度最高，为35.26 MPa。焊料处在固态、半固态或黏稠液态，超声振动有助于焊料填缝，获得密实的接头，接头力学性能提高；而振动时间过长，焊料中气体和氧化夹杂等不容易溢出，会聚集长大造成力学性能下降。
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  变形加工工艺对钼棒力学性能和显微组织的影响

  董 帝，王承阳，康聚磊，林 婷

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 50-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170121

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  详细介绍了粉末冶金钼棒的轧制、快锻、空气锤自由锻、精锻等变形加工工艺，研究了不同变形加工工艺对钼棒力学性能和显微组织的影响。结果表明，轧制和快锻工艺可以获得组织均匀、性能优异的钼棒；通过严格控制加热温度和道次变形量，空气锤自由锻工艺也可以制备组织均匀一致的钼棒；精锻由于其自身的特点，制备的钼棒表层和芯部组织性能差别较大，但适合生产较长规格的钼棒。
评述与进展
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  注射成形用金属粉末的制备技术及性能研究进展

  张新涛，张科翠，张 东，赵 健，樊 昱，张 娟

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 55-59.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170146

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  不同的制备工艺生产的金属注射成形（MIM）粉末各有优缺点。对雾化法和羰基法制备MIM用粉末的工艺流程进行解析，重点介绍了金属粉末密度、粒度分布、化学成分、形貌、含氧量对MIM工艺的影响。指出在粉末的选择应用过程中掌握粉末的生产工艺和性能指标，使其在后续产品中发挥最大优势是未来MIM发展的关键方向之一。
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  雾化制粉原料中低碳铬铁的制备研究进展

  刘 花，郭胜惠，张利波，段 钰，代林晴

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 60-65.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170141

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  根据含碳量的不同，铬铁主要分为高碳铬铁（含碳4.00%～8.00%）、中碳铬铁（含碳0.50%～4.00%）、低碳铬铁（含碳0.15%～0.50%）（均为质量分数，下同），其中中低碳铬铁是雾化制粉的重要原料。主要综述了目前国内外中低碳铬铁制备的发展现状，分析了传统制备方法的优缺点，重点介绍了直接还原法和微波加热技术联合制备中低碳铬铁，以及制备过程中的一些影响因素，如还原温度、还原时间、还原剂、碱度、粒度以及其他的一些影响因素对金属化率及升温速率的影响，并展望了中低碳铬铁制备的发展方向与研究前景。
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  钕铁硼晶界扩散研究进展

  谭 敏，赵 扬，陈红升，席龙龙，李安华，冯海波

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 66-72.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170142

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  晶界扩散是通过热处理使扩散源沿晶界进入钕铁硼磁体内部以提高矫顽力的技术。该技术工艺简单、成本低廉、重稀土使用量少、能保持磁体的剩磁和磁能积基本不变，在制备小尺寸高矫顽力磁体时具有显著成本优势。对国内外研究成果进行了归纳总结，介绍了矫顽力提高原理及各向异性扩散机制，详细讨论了扩散工艺以及扩散源对磁体矫顽力提高的影响，并对晶界扩散的发展趋势进行了展望。
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  Al₂O₃陶瓷低温烧结性能影响因素的研究进展

  周彬彬，张 宁，赵介南，阚洪敏，王晓阳，龙海波

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 73-77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170122

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  由于Al₂O₃陶瓷烧结温度过高限制其应用发展，降低Al₂O₃陶瓷的烧结温度显得至关重要。综述了国内外研究者对低温烧结Al₂O₃陶瓷的研究近况，详细阐明了Al₂O₃颗粒尺寸、烧结助剂以及烧结方法3个因素对Al₂O₃陶瓷烧结温度的影响，论述了低温烧结Al₂O₃陶瓷的相关机理，并对以后低温烧结Al₂O₃陶瓷的发展进行了展望。
革新与交流
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  精益工艺对粉体硬化能力的影响

  苏凤戈，郑 卓，汪志荣

  粉末冶金工业. 2019, 29(02): 78-84.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20170160

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  采用复合法和扩散合金法制备两种成分相同的Fe-4.00Ni-1.50Cu-0.50Mo粉末，研究了冷却速率和含碳量对两种材料硬化能力的影响。采用光学显微镜、热膨胀仪和硬度计，观察材料金相结构，并测定其在1.06~1.94 ℃/s冷却速率下的连续烧结膨胀曲线及烧结后硬度，用于表征试样硬化能力。结果表明：粉末的硬化能力与烧结后的马氏体含量有关，马氏体含量能随碳含量和冷却速率的增加而提高，其硬化能力也相应提高。当碳质量分数为0.50%时，两种粉末的硬化能力相当。随着碳含量的增加，复合法制备粉末的硬化能力明显高于扩散合金法，完全预合金的Mo元素对材料的硬化能力起主要作用，碳含量对合金化程度高的材料硬化作用更为明显。