2019年, 第29卷, 第05期　刊出日期：2019-10-10

  

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  金属增材制造技术工艺及应用

  宗贵升，赵 浩

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 1-6.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190187

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  近年来，随着新材料、新工艺、新设备的迭代和升级，国内外对金属增材制造技术工艺的研究及应用也在不断深入与拓展。本文从间接制造和直接制造两种应用方式，简述了国内外几类主流金属增材制造技术的研究现状及最新进展。包括选区激光烧结（Selective Laser Sintering, SLS）技术、粘接剂喷射技术（Binder Jetting, BJ or 3DP）、定向喂料沉积（Directed Fusion Deposition, DFD）技术、选区激光熔融（Selective Laser Melting, SLM）技术、激光金属粉末沉积（Laser Metal Deposition，LMD）技术。
研究与开发
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  聚甲醛基17-4PH不锈钢喂料流变性能的研究

  丁楚雄，李笃信，张晨铭，卢仁伟，杨忠臣

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 7-11.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180036

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  采用PH-7D毛细管流变仪分析3种流动助剂对聚甲醛基17-4PH不锈钢喂料流变性能的影响。结果表明，3种喂料均为假塑性流体，喂料的流变性能与流动助剂的选取有关，且在温度185 ℃、剪切速率965/s的条件下，聚甲醛基粘结剂体系中加入流动助剂PTHF的喂料，其非牛顿指数n、黏流活化能E和综合流变学因子αSTV分别为0.387、21.49 KJ/mol、2.364×10^-4，具有更佳的综合流变性能。
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  氧含量对热等静压TC4钛合金力学性能的影响

  梁 超，刘文彬，王铁军，陈 伟，车洪艳

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 12-17.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180038

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  本文对热等静压工艺制备的TC4粉末钛合金材料进行力学性能、微观组织及断口对比分析，研究氧含量对其力学性能的影响。结果表明：热等静压态和退火态的TC4钛合金显微组织无明显差异，均为片层状组织；氧含量由0.11%上升至0.17%，钛合金强度明显提高，塑性略有下降，TC4钛合金的断裂韧度由101 MPa·m^1/2下降到95 MPa·m^1/2；TC4钛合金的室温拉伸的断裂机制是典型的微孔聚集型断裂机制，随氧含量的增加韧性断面上出现解理小面。
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  烧结工艺对铜基预合金粉性能的影响

  肖长江，窦志强，李 娟

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 18-21.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180033

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  用3因素3水平正交试验研究了烧结温度、保温时间和烧结压力3个工艺条件对粒度约为500 nm Cu-Fe-Sn-Ni四元铜基结合剂预合金粉性能的影响；测试了不同烧结工艺条件下的试样的密度、抗弯强度和硬度，用扫描电子显微镜观察试样的断口形貌。结果表明，各个因素对试样性能的影响程度不同，最优工艺参数组合为烧结温度820 ℃、保温时间5 min、烧结压力25 MPa，此时样品性能最佳，密度为8.21 g/cm³、抗弯强度为1 335 MPa、硬度为112.5HRB；试样断面扫描电镜结果显示，在最佳的烧结条件下，试样最致密且粉体之间结合最好。
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  不同气体条件对3D打印成形坯体烧结的影响

  汪传生，蔡 宁，王虎子，晁宇琦，张 伟

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 22-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180052

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  基于粉体喂料3D打印机成形技术，通过螺杆螺旋输送颗粒状金属-高分子材料产生压力，推动物料挤出喷嘴，再通过切片软件处理导入到粉体喂料3D打印机，在打印平台上层层堆积形成坯体结构，经脱脂-烧结工艺得到制品。在N₂、N₂+H₂、真空3种不同的气氛下进行烧结，对金属制品的致密度、屈服强度、硬度、延伸率、烧结密度、相对密度产生影响，结果表明真空烧结气氛对金属制品的致密度、烧结密度、延伸率、硬度较好，N₂、N₂+H₂气氛下烧结的金属制品硬度较好，但容易产生缺陷，导致坯体损坏。
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  Mn-Ce/AC催化剂的制备及对氮氧化物的催化性能

  李冰峰，常思源

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 27-30.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180170

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  采用浸渍法制备一系列Mn-Ce/AC催化剂，通过改变不同的锰铈比考察其催化性能。分别采用热重分析、BET及XRD测其失重曲线、物理性质及晶型，以寻找具有最佳锰铈比例的催化剂。结果表明：添加锰铈混合物后活性炭的亲水性增强，失重百分数增加；Ce的添加可以降低MnOx在活性炭上的聚集程度；当Mn/Ce为0.5时，其催化性能优于纯锰负载的催化剂，催化效果最佳，达到90.4%。
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  Fe含量对TiC基金属陶瓷力学性能的影响

  叶 旋，陈绍军，钟燕辉，凌雨湘

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 31-33.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180035

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  在TiC-2Mo2C-8Ni-20WC-8Co中引入Fe，制备了Co与Fe含量分别为8-X和X的TiC基金属陶瓷材料，X分别为0、2%、4%、6%、8%，测试了材料的密度、硬度与抗弯强度等性能。结果表明，引入Fe作为粘结剂以部分代替Co是具有一定的可行性的，相比于不含Fe的粘结剂的试样，含有Co与Fe比例为1∶1（质量比）的粘结剂的试样性能并没有大幅降低，相对密度为95.03%，硬度为73.6HRC，抗弯强度为838.4 MPa， 仍具有较高的实用性。
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  金属锡镶嵌不锈钢金属粉末的方法研究

  胡家齐，张 垒，魏 来，孙 玮，李宁栓，王长军

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 34-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180140

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  为了观察金属锡镶嵌不锈钢金属粉末内部组织，分别采用3种镶嵌方法，使用低熔点金属锡镶嵌不锈钢金属粉末，制备了高导电性的粉末镶嵌样品。结果表明：因不锈钢粉末与液态锡的润湿性差，且液态锡表面张力较大，采用常规镶嵌方法，不锈钢粉末不能镶嵌在锡内部，在打磨抛光的过程中，不锈钢粉末将从锡表面脱落。采用在较高温度的固态锡表面撒上一层不锈钢粉末，再将高温液态锡倒在其上表面，通过液态锡在固态锡表面的铺展完成锡对不锈钢粉末的完全包覆，完成金属锡镶嵌不锈钢粉末样品的制备。
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  Q235钢表面熔覆Fe-TiC-TiN等离子熔覆层的性能分析

  刘立新，唐 静，张洁溪

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 38-43.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180091

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  采用等离子熔覆技术，以Fe310铁基自熔合金粉+TiC粉末为熔覆材料，在Q235 低碳钢表面原位生成Fe-TiC-TiN熔覆层，在TiC添加比例为3%，6%，10%时，采用扫描电镜、X射线衍射实验手段，分析了熔覆层的相组成、微观组织，用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测量熔覆层显微硬度和耐磨性能，结果表明：熔覆层与基体之间为冶金结合；随着TiC含量的增加，熔覆层的硬度和耐磨性能提高，当TiC含量为10%时，熔覆层的硬度达到1 643HV0.5，是基体的6.3倍，耐磨性是基体的5.8倍。
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  基于EDEM的挤压粉碎磨机系统参数优化设计

  商竹贤，马 麟，刘 波，赵艳波

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 44-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180039

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  对一种基于研具和物料之间的相对运动从而粉碎物料的磨机装置，在EDEM（离散单元法软件）中对物料在转动研磨块和固定研磨盘间的挤压粉碎过程进行仿真，并运用正交试验和极差方差法讨论了转子转速、研磨块与研磨盘之间的相对锥度对研磨效率的影响。经分析表明：转子转速对黏结键的破坏随着转速的增加逐渐增大；角度越大，颗粒与研磨盘之间的剪切摩擦力越大，研磨效果越好；角度对研磨效果影响最大，其次是转速。考虑到系统稳定性及机械设备的效率，经仿真得出在转速800 r/min，研磨块与研磨盘之间的相对锥度为5°时研磨机效果最好，为研磨机提高效率提出参考依据。
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  单动力卧式行星球磨机的研制与球磨效率分析

  谢正川，刘梦茹 ，杨 嵩

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 49-52.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180031

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  针对常规卧式行星球磨机存在的缺点，研制了单动力卧式行星球磨机，并给出了临界转速的计算公式。利用研制的实验样机对石灰岩和花岗岩做了球磨实验，发现球料填充率在10%~60%时，球磨效率与填充率成正相关；当填充率高于70%时，球磨效率有所下降；填充率在45%左右为球磨机最合适的工作状态。
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  增强铁粉对货车制动器用铜基摩擦片摩擦磨损性能的影响

  杨彬彬，张京凯

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 53-57.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180153

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  通过热压烧结的方法将Fe粉添加到铜基体中，并测试其对基体产生的增强效果，通过实验测试摩擦片试样的摩擦性能与微观组织形貌。结果表明：当载荷上升后，A1与A2试样的摩擦因数明显变大，A3与A4摩擦因数表现为随载荷的增加而增大。A2摩擦稳定性优于A1，A3与A4试样的摩擦因数随着制动速度增大而降低。A1具有比A2更小的磨损率，A3与A4的磨损率表现为随制动速度的增大而上升，在高速下磨损率更高。A2具备更加紧致的机械混合层（MML），在摩擦表面形成了许多粘着坑，表现为粘着磨损的特点。A3试样表面比A4表面形成了更多的裂纹与磨屑。
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  选择性激光熔化3D打印4J32合金的组织和性能

  吴 楷，张敬霖，吴 滨，冯海波，张建福

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 58-62.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180053

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  选择性激光熔化（SLM）是一种利用高能激光束将金属粉末完全熔化，然后快速冷却成形得到高致密度、高精度金属零件的快速成形技术。本文以气雾化4J32预合金粉末为原料，研究了该合金SLM成形工艺参数及其相组成、力学性能和微观组织之间的关系。SLM成形态试样微观组织主要为细小枝晶，轴向晶粒轴向尺寸小于2 μm，晶粒内部存在大量位错。SLM成形过程中冷却速度极高，成形件内部晶粒细小、均匀，拉伸性能优于锻造合金；成形件内部存在残余应力，使塑性降低，经过固溶、时效处理后，塑性得到明显改善。同时，SLM成形态与热处理态试样力学性能呈现明显的各向异性。
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  基于TRIZ理论的双金属内衬套真空热压装置设计与工艺研究

  戚翠芬,李秀敏，陈存广，石永亮

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 63-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190003

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  为了制备出带有内壁耐磨金属层的双螺旋挤出机内衬套，设计了制备该内衬套用的真空烧结装置，在设计过程中引入了TRIZ理论对该装置进行了创新设计，将真空松装烧结改为真空热压烧结，并设计了陶瓷材料的双C型压头，压头与炉盖固定，炉盖设计有液压升降装置；在真空腔内设计了高频感应加热线圈，线圈与炉体固定；炉底与炉体分体设计，炉底上设计有夹具，用来固定内衬套，炉底下设计有液压升降装置。该真空热压装置能够在合金粉体填充满内衬套的“8”字型间隙后快速加热、加压完成烧结，炉体设计有循环冷却能够快速降温，最终启动炉底液压装置下降，将制备好的内衬套从炉底快速取出，将下一个待制备的内衬套重新由炉底进入，从而完成连续化制备。该装置制备效率高、成本低、能够满足连续化生产，不仅可以制备金属内衬，还能够制备金属陶瓷复合内衬。
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  一种铁基合金的粉末注射成形脱脂工艺研究

  罗 蒙，周 芬，宋希文

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 68-73.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180037

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  本文分别对蜡基粘结剂的3种不同脱脂工艺进行了研究。利用TG-DSC热重分析确定了热脱脂工艺中的升温速度、保温点和脱脂温度，结合扫描电镜图分析了两种溶剂脱脂工艺过程中脱脂温度和脱脂时间对脱脂率的影响，对比了3种脱脂工艺的优劣。并首次利用无水乙醇作为脱脂溶剂，采用溶剂脱脂+低温热脱脂方法成功制备出无缺陷制品。
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  气雾化制粉技术研究进展

  王博亚， 卢 林， 吴文恒， 王 滨

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 74-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180063

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  气雾化制粉技术能够制备粒度小、球形度好、纯净度高的金属与合金粉末，经过长时间发展，该技术已经成为大规模制备粉末，尤其是增材制造用金属与合金粉末的主要制备方法。本文综述了不同时期气雾化制粉技术的喷嘴结构及对应工艺特点，归纳了气雾化技术的机理研究脉络，对近年来新出现的雾化技术进行了介绍，指出随着气雾化新方法的不断出现，雾化机理研究的进一步深入，气雾化制粉技术有机会实现跨越式发展。
革新与交流
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  某型粉锻连杆成形压机模架的结构分析与改进

  王吉忠，高 丽，马玉跃

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 81-85.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180014

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  粉末成形压机在生产过程中的工作平稳性直接影响到产品质量和生产效率的高低。针对某型粉锻连杆压机模架在工作中存在变形较大，影响压机工作平稳性和产品一致性等问题，应用Pro/E三维建模软件建立了模架装配体模型，并将其导入ABAQUS有限元分析软件建立了模架有限元分析模型，采用有限元分析法研究了压机模架工作时的应力分布状态和位移量，找出了结构的薄弱环节，在此基础上，考虑经济、适用的原则，确定了对模架尺寸结构进行优化改进的方案。减小了阴模板到下模板的距离，适当增加了下模板尺寸和导柱间距，增大了模冲模板组件中垫圈的直径尺寸。结构改进后，模架的下一、下二、下三模冲模板组件中的最大应力较改进前分别减小了33%、21%、43%，模架的最大总体位移较改进前减小了64%。改进后的模架的强度得到大幅提高，整体刚度得到显著增强，工作稳定性可得到有效改善，为该款压机模架的实际改进提供了可行方案。
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  提锌尾渣制取硫酸法钛白用还原铁粉

  鲜中菊

  粉末冶金工业. 2019, 29(05): 86-89.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180004

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  提锌尾渣经过破碎、球磨、磁选等预处理后，可得到MFe（金属铁）达到45%以上的铁精矿，再将铁精矿经过二次球磨、一次磁选、一次摇选、烘烤，得到各项指标都满足标准的还原用铁粉，并送样品进行钛白粉生产还原试验，得到用户的认可。