粉末冶金工业

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易健宏，赵文敏，鲍瑞，方东，游昕

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 1-8.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200235

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近年来，碳量子点（CQDs）作为一种新型的碳纳米材料，引起了人们广泛的关注。碳量子点除了具有独特而优异的光学性质外，还具有良好的水溶性、生物相容性、低毒性、成本低等优点。发现碳量子点以来，学者们开发了多种合成方法，例如模板法、微波法、水热法、磁控热法等，且因其优异的性质而被广泛应用于生物、环境、能源等相关材料领域。阐明了碳量子点的合成路线、主要性质及其在能源、电子及生物材料中的应用与前景。

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纳米NbC-Co复合粉末的原位合成及其在烧结硬质合金中的应用

王海滨，占王彬，刘雪梅，刘超，侯超，宋晓艳

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 9-16.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200103

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首先探究了以Nb2O5、Co和炭黑的原位反应制备纳米NbC-Co复合粉末的最佳工艺，然后以此复合粉作为添加剂，研究了其对低压烧结制备WC-Co硬质合金组织和性能的影响。热力学计算和原位反应实验结果表明，原料粉末中未添加Co 时存在明显的Nb2O5→NbO2→NbC两段反应过程，而添加Co 不仅显著降低了反应发生温度，还使Nb2O5的还原、碳化两步反应几乎同时进行。通过优化原料粉末的配碳量、反应温度，制备的NbC-Co复合粉物相纯净，具有较低的氧含量，平均粒径为82 nm。添加纳米NbC-Co使制备的WC-Co硬质合金的晶粒尺寸由0.7 μm降低至0.48 μm，组织更为均匀，室温和高温硬度均明显提高。即使温度达到 800 ℃，制备的WC-12Co-1NbC硬质合金的硬度仍维持在890HV30。

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TiO2-WO3-NiO-C制备（Ti，W）C-Ni复合粉体的还原过程研究

陈敏，肖玄，刘莉，代云瑜

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 17-20.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190207

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结合SEM、TG-DSC和X-ray 衍射分析方法研究了TiO2-WO3-NiO-C体系还原过程的物相演变。结果表明：混合粉料中部分NiO首先还原成金属Ni，WO3和剩余NiO在低温下结合形成结构较稳定的NiWO4固溶体。继续升高反应温度，NiWO4经碳热还原反应形成Ni 和WC。TiO2的晶体结构在加热过程中由锐钛型转变为晶红石型，当还原产物TiC形成后，TiC和WC固溶形成（Ti，W）C。

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铜基粉末冶金刹车块与不同制动盘配副的制动摩擦行为

赵三庆，燕青芝，彭韬

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 21-27.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200063

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稳定制动和减轻簧下质量是高速列车制动系统的发展方向。碳陶材料（C/C-SiC）由于质量轻、强韧性好、耐高温等性能特点，已用于跑车、飞机等先进制动体系，但其应用于高速列车制动系统的可行性尚待评估。本研究采用粉末冶金刹车块与碳陶制动盘配副，在初始制动速度为80，120，160，200，250，300，320，350，380 km/h 下进行了制动摩擦实验，并与钢制动盘的制动行为进行对比。结果表明：粉末冶金块与碳陶盘配副进行制动摩擦实验，不仅展现出了整体更高的摩擦因数，且摩擦因数随速度的衰退小、摩擦稳定性高，在低速到高速的初速度范围内摩擦因数稳定因子为0.908，高于钢盘的0.895。磨损测试显示，与碳陶盘配副的刹车块磨损率最高为0.147 cm3/MJ，而与钢盘配副的磨损达到0.338 cm3/MJ，为碳陶盘配副的2.3 倍。观察刹车块摩擦表面，与碳陶盘配副时，高速制动后表面轻微破损，保持着较高的摩擦面积，因此摩擦因数衰减较小。同时，刹车块材料向碳陶盘转移少，因此磨耗低。根据实验结果，碳陶制动盘应用于高速制动系统具有显著优势。

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粉末冶金齿轮模具齿形的精确设计

叶汉龙，程继贵，陈鹏起

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 28-33.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200272

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从圆柱形产品的模具设计公式出发，针对粉末冶金齿轮成形模具的不同设计方法计算其设计误差，并组合不同设计方法以减少设计误差，最终得到设计误差为0 的优化设计方法，实现对粉末冶金齿轮模具齿形的精确设计，可以为粉末冶金齿轮模具设计提供一种切实可行的解决方案。

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粉末冶金换挡棘爪断裂失效分析

赵红利，吴眉，王元浩，罗成

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 34-38.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200008

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对某汽车的换挡棘爪断裂零件进行失效分析，通过失效棘爪的宏观断口形貌、微观断口形貌、金相组织、硬度分布、致密性等进行检测和分析研究。结果表明：换挡棘爪所承受的破坏载荷，主要来自行车换挡过程中由棘轮逆向反转所产生的力。棘爪的断裂部位在棘爪摇臂附近的台阶中部，断口粗糙，无明显塑性变形，棘爪的断口处烧结颈形成很不充分，在棘爪的断口附近孔隙比正常部位大而多，分布不均匀，局部区域甚至有连通孔隙，显微金相主要为回火马氏体＋富铜相＋富镍相，不同区域的硬度值存在明显偏差。并对引起棘爪断裂的原因进行探讨，提出改进措施，将压制工艺由常温压制改为140 ℃温压；将烧结工艺的烧结温度由 1 140 ℃提高到1 160 ℃，可以弥补这一缺陷。

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掺杂CeO2对制备ZrO2陶瓷轴承颗粒分散性的影响

余冬玲，张小辉，吴南星，廖达海

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 39-45.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190261

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为探究掺杂CeO2与ZrO2陶瓷轴承干法制粒分散性的关系，制备了掺杂不同含量CeO2的ZrO2陶瓷轴承干法制粒坯料颗粒，采用高精度网筛对坯料颗粒进行筛分、扫描电子显微镜观测微观形貌。通过Image J 图像分析软件将SEM图转换为二值图，得到分散性参数。应用颗粒级配分析法、分散度D法评价坯料颗粒分散性。结果表明：当掺杂CeO2质量分数为7%时，颗粒级配曲线近似呈正态分布，颗粒合格率最高，分散度D0.1、 D0.2值最大，分别为9.67%、17.35%，坯料颗粒分散均匀性最好。CeO2掺杂能有效改善ZrO2陶瓷轴承干法制粒过程坯料颗粒分散性。

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低压烧结温度对WC-6Ni 无磁硬质合金性能的影响

李金普，施瑜蕾，柳学全，姜丽娟，李彪

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 46-50.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190183

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以超细WC粉和羰基镍粉为原料，通过添加少量添加剂、碳粉、钨粉，并采用低压烧结的方法制备出 WC-6Ni 无磁硬质合金。研究了低压烧结温度和配碳量对WC-6Ni 无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度的影响。结果表明：随着烧结温度的提高，WC-6Ni 无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度呈现出不同的变化趋势，当配碳量为5.98%时，合金的金相孔隙度评级为A02B00C00。

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混料工艺对稀土添加SiCp/Al基复合材料组织性能的影响

谢文芳，柳培

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 51-55.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190211

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以SiC 粉末、Al-Si 合金粉末及CeO2粉末为原料，采用3 种混料方式（机械混合法、球磨干混、球磨湿混）、在球磨干混条件下采用不同混料时间进行混料，并采用粉末冶金法制备了稀土添加SiCp/Al 基复合材料，对复合材料进行SEM表征及力学性能测试，研究了混料工艺对稀土添加SiCp/Al 基复合材料组织性能的影响。结果表明：球磨干混能够同时细化SiC 和Si 相颗粒，对提升复合材料力学性能有利。球磨湿混因介质酒精对磨球的阻碍作用，对SiC 和Si 相颗粒细化效果最差，不利于提升复合材料力学性能。机械混合法则介于二者之间。球磨干混条件下，球磨时间延长有利于SiC 颗粒的破碎细化，从而对提升复合材料力学性能有利。但球磨时间超过6 h，SiC细化效果不大，复合材料的性能提升效果不明显。

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固溶与时效温度对新型粉末高温合金组织和性能的影响

钟治勇，刘建涛，张义文，李晓鲲，贾建

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 56-63.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190069

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采用JMatPro、光学显微镜（OM）、场发射扫描电镜（FEG-SEM）、电子探针（EPMA）和透射电镜（TEM）研究了固溶与时效温度对新型粉末高温合金NPM01 显微组织的影响，分析了合金组织和性能的关系。结果表明：NPM01 合金经1 160～1 190 ℃亚固溶＋740～920 ℃两级时效热处理后，合金中有热等静压过程中未溶解的大尺寸一次γ′相，导致二次γ′相析出数量减少，减弱了γ′相的强化作用；经1 190～1 220 ℃过固溶＋740～920 ℃两级时效热处理后，二次γ′相长大至240 nm，沿<100>晶向的棱边中心向内凹陷，出现分裂的现象，三次γ′相粗化至70 nm；经1 190～1 220 ℃过固溶＋740～890 ℃两级时效热处理后，二次与三次γ′相体积分数之和达到56%，二次γ′相形态稳定，排列整齐，显著增加了γ′相的强化效果，提高了合金高温强度， 750 ℃/750 MPa条件下持久寿命达到437 h，综合力学性能最佳。

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固溶处理对冷等静压成形双相不锈钢显微组织和耐腐蚀性能的影响

张鹏，王智勇，尚峰，李化强，贺毅强

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 64-68.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190079

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将316L和430 水雾化不锈钢粉末按照65：35 的质量比混合，采用冷等静压-真空烧结工艺制备了双相不锈钢，在1 150～1 300 ℃进行固溶处理，每次保温1 h。研究了不同固溶处理温度双相不锈钢显微组织的演变，利用动电位极化和电化学阻抗谱研究了固溶处理温度对双相不锈钢耐腐蚀性能的影响。结果表明：随着固溶处理温度增加，铁素体含量逐渐增加，奥氏体含量逐渐减少，晶粒逐渐长大；1 300 ℃时，铁素体与奥氏体两相比例为39.1：60.9，此时双相不锈钢具有较好的耐腐蚀性能。

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Zr对车身用烧结Al-5Si 铝合金组织和力学性能的影响

吴志光，周建民，张方东

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 69-73.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200013

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通过添加Zr 元素的方式提高车身用烧结Al-5Si 铝合金的综合性能，采用微观组织测试和慢应变速率拉伸（SSRT）试验等方式对其进行组织和力学性能分析。结果表明：Zr 可以抑制再结晶过程，使再结晶晶粒尺寸减小。在Al-5Si-Zr 板材内形成了更多的黑色第二相颗粒，再结晶晶粒数量也明显增加。板材内都存在弥散分布第二相组织，具有明显的针形结构，添加Zr 之后其数量减少。Zr 可以对Al-5Si-Zr 板材的淬火空位产生钉扎作用，形成更少的可动空位，使晶界相难以发生形核。板材在NaCl溶液内中相对于空气环境达到了更低拉伸强度与伸长率。添加Zr 后，空气中板材拉伸强度从346 MPa 减小至321.5 MPa，同时伸长率从原先的 12.2%减小至11.41%。Al-5Si-Zr 板材断口部位形成了密集分布的韧窝，发生了穿晶韧断的结果，断裂尺寸与深度都发生了降低。

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Al 粉含量对汽车用Al2O3粉末热压注成形组织和性能的影响

李扬，杜少杰

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 74-77.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190032

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选择Al 粉作为Al2O3粉末的改性剂，测试不同Al 粉添加量时Al2O3粉末的收缩率、显微组织结构、力学性能。结果表明：当Al 粉添加量变化后，烧结收缩率发生明显改变，宽度上的烧结收缩率最大，厚度方向的最小。随着Al 粉添加量的增加，Al2O3粉末试样抗弯强度及密度都明显下降，气孔率增大，Al2O3粉末挠度明显提升，试样结构的孔径也明显增大，并且形成了更大尺寸的孔径。随着Al 粉添加量的逐渐增加，氧化铝衍射峰强度也随之升高。未加入Al 粉时试样在断口部位形成了一些大颗粒，表现出穿晶断裂的特点；添加Al 粉后断口表现为沿晶断裂。

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粉末粒度对发动机钼护板力学性能的影响

弓艳飞，曲斌瑞，梁艳明，王承阳，董帝，孙晓霞

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 78-81.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200149

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通过对由不同费氏粒度的钼粉粉末制备的钼护板，在工作时间60 s 的固体火箭地面发动机试车试验进行测试，通过对烧蚀结果的金相组织、力学性能测试、断口组织分析，获得了粉末粒度与钼护板力学性能的相关性。结果表明：对于工作时间60 s 的固体火箭发动机中搭载使用的钼护板，随着原始粉末粒度的增大，抗烧蚀效果相应提高，力学性能表现也越好。

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纳米Sb2Se3掺杂PZT铁电陶瓷材料的热电性能

吴亚丽，岳彩霞，金宏

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 82-85.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200068

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采用固相烧结法将Sb2Se3掺杂入PZT铁电陶瓷，以期提升PZT铁电陶瓷的热电性能。对掺杂后的样品材料进行了XRD分析，发现Sb2Se3掺杂融入PZT 的效果良好，之后对样品材料的热电性能进行了重点分析。结果表明：随着温度的升高，样品材料的赛贝克系数的绝对值均逐渐增大，且均为负值，掺杂样品的赛贝克系数的绝对值较未掺杂样品降低；体积较小的掺杂样品材料的热导率明显低于体积较大的样品热导率；在添加不同量Sb2Se3的PZT铁电陶瓷电导率与温度的阿伦尼乌斯图中可以观察到，随着掺杂量的增大，电导率出现先增大后减小的趋势；掺杂量为0.3 的PZT材料在温度为615 K（342 ℃）时的ZT值最大为0.28。

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汽车领域铝基粉末冶金的研究与进展

王琪，江峰，孙军

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 86-90.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190224

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汽车轻量化是降低能耗、减少排放的有效措施之一，使用铝合金粉末冶金零件替代汽车上用的铁基粉末冶金零件是目前的发展趋势。主要介绍了铝基粉末冶金材料和制备工艺的研究与发展现状，并就该技术在国内汽车领域的发展及应用方向提出了一些建议。

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金属钽粉的生产及提纯工艺进展

苏龙兴，颜晓勇

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 91-97.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190104

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系统介绍了目前工业生产原生钽粉的不同方法，主要包括氟钽酸钾钠还原法、氧化钽钠/镁还原法、氧化钽电脱氧法（FFC）等，并从生产效率、反应机理等几个方面分析了这几种方法的优缺点；介绍了原生钽粉的酸浸、水洗以及降氧等提纯工艺的进展；对Fe、Ni、Cr、Cu等金属杂质和C、O、Si 等非金属杂质的除杂机理和提纯工艺进行了系统介绍和评价。

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多孔金属烧结粉末滤芯在E-Gas气化焦过滤器上的应用

周建欣，熊江，王海庆，胡博，郭宗斌，王琨

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 98-102.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200084

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对惠州石化E-Gas 气化装置焦过滤器滤芯在运行中出现的问题进行了分析和研究，借鉴国内多孔金属烧结粉末滤芯在煤气化飞灰过滤器上的运行经验，经过优化和改进，在E-Gas 气化装置的焦过滤器上进行了首次应用。结果表明：多孔金属烧结粉末滤芯在焦过滤器上的性能要优于原装的烧结金属纤维滤芯，并且使用国产多孔金属烧结粉末滤芯还可以显著降低气化装置的生产成本。

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俄罗斯新型粉末高温合金研究最新进展（下）

张义文，贾建，刘建涛，曲敬龙

粉末冶金工业. 2021, 31(01): 103-114.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200193

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介绍了俄罗斯在2015—2019 年间粉末高温合金的研究进展。综述了全俄轻合金研究院（ВИЛС）研究的ВВ750П、ВВ751П、ВВ752П、ВВ753П 等ВВП 系镍基粉末高温合金、全俄航空材料研究院（ВИАМ）最新研制的ВЖ178П 新型镍基粉末高温合金的组织和力学性能。ВИЛС 采用等离子旋转电极法（PREP）制粉＋热等静压（HIP）成形工艺生产粉末高温合金盘坯。从2014 年10 月，ВИЛС 使用粒度不大于70 μm的粉末开始生产ПД14 发动机用ВВ751П 合金盘坯。ВИАМ 采用氩气雾化法（AA）和PREP法制备ВЖ178П 合金粉末，对比分析了AA粉末和PREP粉末的粒度分布、粉末中的气体含量、粉末收得率、工艺性能及组织特性、HIP 锭坯的组织和工艺塑性、锻造饼坯组织和力学性能。ВИАМ 采用HIP＋等温锻造工艺研制出了ВЖ178П 合金模拟盘坯（直径320 mm），其力学性能超过俄罗斯和国外同类合金，与AA粉末相比，PREP粉末保证变形盘坯具有比较高的室温力学性能；采用PREP 法制备ВЖ178П 合金粉末，用HIP 工艺研制出首次实验批ВЖ178П 合金全尺寸盘坯（直径600 mm），其力学性能符合航空发动机对盘件材料的最新要求。

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2021年, 第31卷, 第01期　刊出日期：2021-02-10

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