粉末冶金工业

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李占荣，周友智，张敬国，张煦，付东兴，贺会军，汪礼敏

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 1-11.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200246

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中国是全球最大的铜基粉末生产国，技术上已经达到或超过其他发达国家。从铜基粉末产业现状、电解铜粉、雾化铜及铜合金粉末、扩散粘接预合金化粉末、铜铁复合粉及包覆粉末、超细铜基预合金粉末、超细及纳米铜粉、铜基增材制造8个方面，就铜基粉末产业技术、产品、应用和发展进行了综述，提出了铜基产业技术与装备、铜基粉末多元复合粉末、超细及纳米粉末、增材制造用球形粉末等制备技术与应用的发展方向。

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一种中部槽用激光熔覆合金粉的生产

刘增林，韩伟

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 12-16.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200057

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介绍了一种气雾化激光熔覆金属合金粉末的生产工艺，包括配料、熔炼、雾化、气流分级等工序，生产的金属粉末具有颗粒球形度高，松装密度高，流动性好，氧含量低等特点。通过激光熔覆实验，熔覆层致密均匀、无裂纹、无气孔，机体不会开裂，同基材之间为完全的冶金结合，硬度可达50HRC以上，所制成的刮板输送机中部槽使用寿命比原来中部槽寿命提高5倍以上，可为激光熔覆行业提供一种优质的金属粉末原料。

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基于热失重法的CO还原NiO粉末反应动力学研究

屈彦杰，钟武烨，郑剑平，郭志猛

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 17-22.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200014

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采用热失重方法对两种粒径的NiO 粉末与不同CO2/CO 气体比例的反应动力学进行研究，结合反应后NiO粉末的积碳特性表征，对NiO的转化率进行讨论。研究发现：NiO与CO反应的起始温度为420 ℃；随温度的升高，反应速度加快且转化率提高。NiO粉末颗粒外表的积碳是影响NiO转化率的重要因素，使反应从化学反应控制转化为扩散控制；降低CO的浓度可有效降低积碳过程对转换率的影响。

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钽钨合金Si-Ti-Hf高温抗氧化涂层的制备及性能研究

盛晓晨，孟佳，严彪，乐军

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 23-30.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200245

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钽钨合金（Ta-10W）具有较高的高温强度、优良的耐腐蚀性及良好的延展性、可焊接性，广泛应用于航空航天、原子能工业等领域，但在500 ℃时会出现“pest”氧化现象，成为制约其应用的主要因素，因此必须在其表面制备高温抗氧化涂层加以防护。主要采用料浆熔烧法，在钽合金表面制备出了均匀致密平整的Si-Ti-Hf 硅化物涂层，涂层的各项高温抗氧化性能优异，可以有效保护钽钨基材免受氧气侵蚀。

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磁场调控等离子喷焊制备Ni/WC复合涂层

仉会健，黄海鸿，赵伦武，刘志峰，朱利斌

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 31-36.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190235

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针对等离子喷焊制备Ni/WC复合涂层存在的WC沉底问题，采用外加磁场辅助等离子喷焊技术制备 Ni/WC复合涂层，研究了磁场作用下等离子喷焊Ni/WC涂层外加WC颗粒的分布调控问题。采用维氏硬度计、扫描电镜（SEM）、光学显微镜（OM）及能谱分析仪（EDS）表征涂层组织结构和性能。结果表明：未加磁场时WC 沉积在涂层的熔合线附近；在磁场作用下WC颗粒集中分布在涂层中间区域，WC底层距熔合线420 μm；有无磁场条件下的硬度值波动状况不同，无磁场时涂层硬度最大值为1 400HV，外加磁场时硬度最大值为 1 450HV。实验中WC颗粒几乎未发生热熔解，颗粒形貌保持完整。磁场细化了涂层组织，促进了硬质相的产生，提升了涂层的硬度。外加磁场解决了WC沉底问题，可根据工程需要对外加增强颗粒分布进行调控。

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稀土La对优化制备微细Fe-Cu预合金粉末的影响

孙卓男，李成威，宋依桐，刘谦，刘帅，刘宏伟

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 37-40.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200123

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运用机械-化学法并以氧化镧为辅助剂优化制备了Fe-Cu预合金粉末。研究了稀土La 的加入对还原温度以及还原后粉末微观形貌和粒度的影响。利用激光粒度仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪（EDS）、 X射线衍射仪(XRD)对Fe-Cu 预合金粉末的粒径分布、微观形貌、元素分布以及物相组成进行表征。结果表明，运用机械-化学法并以氧化镧为辅助剂在700 ℃，保温40 min 条件下制备的Fe-Cu 预合金粉平均粒度为 0.4 μm，呈均匀固溶态，且添加一定量的La不仅可以有效降低制备Fe-Cu预合金粉所需还原温度，还可以抑制粉末颗粒的长大，减小粉末粒度。

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消除粉末高温合金中原始颗粒边界机制

张梦迪，刘建涛，张义文，邢鹏宇，贾建

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 41-46.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200206

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采用SEM、TEM研究了高温合金粉末颗粒内部与合金中碳化物的类型和组成，采用热力学软件计算了不同Hf含量FGH4096 的碳化物组成，结果表明，粉末高温合金中原始颗粒边界上的析出物为以TiC 为主的 MC型碳化物，MC型碳化物(TiC、ZrC、HfC、NbC、TaC)在镍基高温合金中按溶解度从大到小为TiC>NbC> TaC>ZrC>HfC。TiC 在FGH4096 中的溶解度较HfC的大，雾化粉末快速凝固过程中，加入Hf的FGH4096 合金碳化物析出量大于不加Hf 的FGH4096 合金碳化物析出量，HfC均匀形核于整个粉末颗粒中。在热等静压过程中，Hf 与C的结合力强而形成HfC，最终在FGH4096 合金中形成(Hf，Ti，Nb)C，致使C元素无法扩散至粉末颗粒表面形成TiC，避免了原始粉末颗粒边界的形成。加入Zr 消除FGH4096 中原始颗粒边界的机制与添加 Hf的FGH4096 相同。

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真空热压烧结制备SiCp/2024Al 复合材料动态力学性能

谢文芳，王行

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 47-51.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200001

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通过真空热压烧结制备30%（体积分数）SiCp/2024Al 复合材料，采用分离式霍普金森压杆（SHPB）对其进行动态压缩实验，得到应变速率为1 600~3 800 s-1的动态应力-应变曲线。结果表明：在一定的高应变率范围内承受动态载荷时，30%SiCp/2024Al 复合材料在不同应变率下，应力-应变曲线趋势变化不大，基本表现为应变率不敏感材料。试样在动态冲击下均未出现宏观剪切破坏，采用扫描电镜（SEM）对压缩试样微观组织进行表征，高应变率试样内部出现孔洞和微裂纹等损伤，试样边界出现增强体颗粒脱粘现象，材料表现出良好的塑韧性。还讨论了动态载荷压缩变形机制。

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磁场流速对传感器用Cu电极电解过程及质量的影响

孙娟，孙栗，金晗

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 52-56.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200137

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在电解工艺制备铜的过程中加入磁场以达到协同强化效果，分析了磁场流速对传感器用Cu电极电解过程及质量的影响。结果表明：施加磁场后，形成了更复杂的铜电解反应。当提高磁场流速后，铜阳极质量损失减小，最大阴极析出量出现于流速为0.25 m/s 的情况下。磁场流速对Cu 电极电解阶段的杂质离子产生着显著影响。受到磁场作用后，杂质离子浓度减小，实际效果受到此磁场取向与流速的共同作用。处于0.25 m/s 磁场流速下，能够获得最大的阴极析出速率，从而减小电解液内的杂质离子浓度并降低铜损失。处于垂直磁场中，在0~0.75 m/s 范围的电解液黏度基本恒定，并在0.25 m/s 时达到最小值。垂直磁场可以对电子传输发挥抑制作用，增强扩散效果。随着流速的增大，阻碍了Cu2+扩散过程，在0.25 m/s速率下获得最大阴极析出量。

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激光直接沉积成形Ni3Al合金的裂纹分析

岳锦涛，庞建明，赵琳，朱逸超，梁耀健，周上程

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 57-62.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200277

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激光直接沉积成形技术给Ni3Al 合金提供了更广泛的应用场景，但成形过程中的热裂倾向限制了其应用。对Ni3Al 合金激光直接沉积成形热裂问题展开研究和讨论，通过微观表征及力学性能测试探究了裂纹形成机制，并提出了相应的成形工艺优化方案。结果表明：Ni3Al 合金在激光直接沉积成形时，会产生明显的宏、微观沿晶裂纹。枝晶偏析使得晶界上Ti、Al 富集，促进了γ/γ?共晶相的形成，弱化了晶界，在快速热循环带来的残余应力不断积累下，裂纹发生沿晶扩展。通过优化激光工艺合理降低激光线能量密度，改善成形气氛，可以有效克服Ni3Al 合金激光直接沉积成形的热裂倾向，实现构件的无裂纹增材制造。

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烧结温度对30TiC-0.5%C-Fe钢结硬质合金性能的影响

范兴平，王本菊，马兰，范维，李俊翰

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 63-67.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200034

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通过粉末冶金直接混合和真空烧结法制备TiC 钢结硬质合金，研究了烧结温度对30TiC-0.5%C-Fe 钢结硬质合金的微观组织和力学性能的影响。试验结果表明：随着烧结温度的提高，合金的致密度增大，硬度和冲击韧性增加。当烧结温度为1 400 ℃时，30TiC-0.5%C-Fe 钢结硬质合金组织致密，硬度及冲击韧性均达到最大值，分别为64HRC和25 J/cm2，当烧结温度达到1 450 ℃时，试样表面熔化，得不到预期形状。

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2A12 铝合金粉末与TC4钛合金热等静压粉-固扩散连接

郭彦青，王刚

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 68-73.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200038

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利用热等静压（Hot Isostatic Pressing，HIP）工艺实现2A12 铝合金粉末和Ti-6Al-4V钛合金的HIP 粉- 固扩散连接，对比研究了Cu作为中间层材料对扩散连接性能的影响。结果表明：对于2A12 铝合金粉末和Ti- 6Al-4V钛合金直接HIP扩散连接其连接接头处生成了3 种不同的金属间化合物，这些化合物的存在对扩散连接接头的连接质量有有害的影响；当以Cu作为中间层时，扩散主要发生在Cu/Al 一侧，Cu/Al 共晶反应生成的液相渗透到铝合金粉末颗粒之间。当以Cu作为中间层时，扩散连接区域的硬度下降，剪切强度增加，和直接扩散连接相比，剪切强度增加了64%，达到23 MPa。

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粉末烧结制备内燃机用Ti-22Nb-2.5Zr-1.5Mo合金组织与力学性能分析

李仕存

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 74-77.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190036

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采用放电等离子烧结（SPS）技术制备内燃机用Ti-22Nb钛合金，对其进行固溶时效处理，并观察其显微组织结构，测试其力学性能。结果表明，采用等离子旋转电极法制备的Ti-22Nb预合金粉末试样致密度高，未观察到孔洞，具有更好的球形度，流动性也更优；烧结态和固溶处理的组织均由β 相与α 相构成，SPS 法制备的Ti-22Nb合金经不同热处理由β 相转变为ω 相再转变为α 相。相对于常规工艺制备的Ti-22Nb合金热处理后的组织结构，采用SPS法制备的Ti-22Nb合金经550 ℃时效处理获得了尺寸更小的α 相；830 ℃固溶处理后的Ti-22Nb合金试样具有优异的力学性能，相对于常规方法制得的板材，拉伸强度增大了100 MPa。合理的固溶与时效处理可以使合金获得更优的综合力学性能。

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激光选区熔化参数及热处理工艺对TA15 钛合金组织和性能的影响

郭明海，高佩宝，刘斌，李广生，张英伟，相泽锋

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 78-84.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200082

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通过正交试验研究了激光功率和扫描速度对激光选区熔化成形缺陷的影响，采用最优参数制备了 TA15 钛合金，并进一步研究了热处理温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明：采用275~280 W的激光功率和1 150 ~1 250 mm/s的扫描速度匹配可以达到最佳成形效果。退火温度低于860 ℃时，随着退火温度的提高，合金的强度降低，塑性提高，采用840 ℃±20 ℃保温2 h 空冷的退火制度，可以获得满足锻件要求的强塑性组合性能。

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铁基粉末冶金零件加工用刀具选用研究

张小粉，白瑀

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 85-91.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190129

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铁基粉末冶金零件经过压制烧结成形，其工作表面精度难以满足使用要求，需要经过适当的机械加工以保证其精度与表面粗糙度。然而在切削加工过程中，发现刀具磨损严重、寿命不高，频繁换刀影响生产效率。为了选择出适合生产的刀具，传统的基于经验的试刀法有很大缺陷，耗费成本高，试验结果不稳定，实践中妨碍了企业组织高效低成本的生产制造。为了解决生产中刀具的选型与应用难点，本文依据其切削性能表现并结合车削刀具切削参数，运用deform 3D仿真对铁基粉末冶金零件切削过程中温度、磨损区域详细分析，实验中观察所用刀具的磨损表现，将仿真数据和实验结果对比分析，为选择合适的加工刀具提供实际可操作性依据。

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水热法制备防辐射外墙用SiC/r-GO复合材料结构及电磁特性

王宏，孙成

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 92-96.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200049

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选择水热工艺制备了以还原石墨烯对包裹碳化硅棒的三维网状结构（SiC/r-GO），采用这种特定结构可以获得更优的微波吸收效果。实验结果表明：受到羟基、羧基等含氧基团的作用后，石墨片层形成了更大的间距。SiC/r-GO表面形成了许多褶皱形态的r-GO，表现出三维交织的特征。SiC 棒形成了均匀结构，相互间呈现交织分布，在表面形成包裹石墨层。当温度升高到350 ℃以上时，曲线快速降低，此时复合材料内的 r-GO发生了分解。当填充比例增大后，形成了更大复介电常数实部，获得更强的极化作用。2~18GHz频率区间的复介电常数实部与虚部都随频率的提高而降低。采用水热工艺处理会导致r-GO纳米薄片表面形成残余官能团并产生许多缺陷，受到交变电磁场影响后出现空间电荷极化，从而导致介电损耗。

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处理方法对钛合金摩擦磨损性能影响的研究进展

郭小汝，陈百明，贾金龙，胡伟，张振宇

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 97-103.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200087

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钛合金具有高的比强度、抗疲劳强度和抗腐蚀性能，但其表面硬度及抗磨损性能较差，提高其抗磨损性能一直是研究的热点。对改善钛合金的抗磨损性能的研究主要分为表面处理和整体处理两种方法。表面处理主要通过在钛合金的表面形成具有特殊作用的涂层或加工硬化层以提高其表面抗磨损性能；整体处理主要通过加入或合成具有高硬度的陶瓷成分强化基体以改善材料整体的抗磨损性能。两种处理方法对钛合金的强化机制相似，但整体处理方法对钛合金在苛刻条件下的应用更具有工程实际意义。

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用转炉污泥制备铝合金添加剂用铁粉试验

石生荷，朱盼星，杨剑，杨玉，段慧特

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 104-108.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200215

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铝作为仅次于钢铁的第二大工业用金属，已得到广泛应用，随着铝合金行业不断发展，铝合金添加剂（铁剂）的需求量在不断增加，还原铁粉在铝合金添加剂（铁剂）中的使用量也在不断增加。以某钢厂现有转炉污泥为原料，通过创新球磨和还原工艺，制得了应用于铝合金添加剂用铁粉产品，该铁粉产品高度切合了铝合金添加剂（铁剂）的要求，为高效开发利用钢铁二次资源提供了一条良好途径。

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金属纤维毡过滤效率研究

陈金妹，李爱君，谈萍，皮艳霞

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 109-112.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200055

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选用5 种不同丝径的316L不锈钢纤维，通过配毡、铺毡、烧结和压制等过程制备出5 种不同孔径的纤维毡。根据GB/T34643 和GB/T18853 的要求分别在空气以及油液环境中对纤维毡的过滤效率进行了测试，研究了不同孔径、流量、粉尘浓度以及测试流体对纤维毡过滤效率的影响。发现随着孔径的增大，初阻力变小，过滤效率降低。对于同一样品，未加尘时测试流量越大过滤效率越低；粉尘浓度不变时，过滤效率几乎相同。在同一流量下，加尘时的过滤效率是不加尘时的2~3 倍。在不同的介质中过滤效率差别很大，对于同一粒径颗粒物的过滤效率在气体中要比液体中高得多。

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某钨渗铜燃气舵装配过程断裂原因分析

林冰涛，李洪波，辛飞飞，唐亮亮，李明，孙晓霞

粉末冶金工业. 2021, 31(02): 113-118.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200198

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以某型号钨渗铜燃气舵（牌号W-7Cu）为研究对象，针对产品在装配过程出现的断裂现象进行分析。结果表明：断裂方式以穿晶断裂为主，沿晶断裂并存；断口和其他部位的微观组织无明显区别；应力集中是导致材料断裂的原因，提出了加强对连接位置的防护或结构改进，避免应力集中造成破坏的建议。

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2021年, 第31卷, 第02期　刊出日期：2021-04-10

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