粉末冶金工业

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吴文恒，张亮，卢林

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 1-10.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210090

摘要 ( )

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高熵合金打破传统合金设计的桎梏，以其优异的性能成为21 世纪热点材料之一，其中Al 系高熵合金尤为突出。选区激光熔化技术（Seletive Laser Melting，SLM）是一种可以直接制造出复杂三维金属零件的增材制造技术，无需制作模具，省去了模具设计和制造的时间，极大地缩短了产品研发周期，节约了研发成本，具有可行的经济效益，在挖掘新型合金的性能及应用潜力方面有得天独厚的优势。综上，将选区激光熔化技术应用到高熵合金的制备可谓是“强强联合”。本文将详细介绍近年来选区激光熔化技术在Al 系高熵合金制备方面的研究成果，评述Al 系高熵合金的组织特征和性能提升的研究进展，指出当前选区激光熔化Al 系高熵合金研究的重点和难点，并基于此，展望未来选区激光熔化成形高熵合金的研究、应用以及发展。性能有重要的影响。本文介绍了粉末冶金气门座圈零件的工作环境和服役特性、气门座圈用材料的种类和发展状况等，重点介绍了粉末冶金气门座圈的材料品种、主要性能特点，同时，对气门座圈零件的失效形式和失效机理进行分析，并对气门座圈材料的进一步研发进行了展望。

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VIGA法与PREP法制备不锈钢粉末的内部孔洞对比研究

胡家齐，王长军，魏来，杨哲，梁剑雄，董瀚

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 11-15.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190073

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本文通过金相法对比研究了真空感应熔炼气雾化法(VIGA)与等离子旋转电极法(PREP)制备不锈钢粉末的内部孔洞特征。结果表明：两种制粉工艺制备的粉末均表现出粉末粒径越大，空心粉数量越多的特点，粉末中孔洞形状基本呈球形。两种制粉过程中，粉末的内部孔洞形成机理不同：VIGA 法制粉工艺中，液滴雾化过程中伴随着快速冷却，二次破碎时袋状破碎进行不完全，气体留在液膜中，凝固后形成大量的空心粉。PREP 法制粉过程中，气体压力较低(0.1 MPa)，极少量气体在棒料高速旋转形成的负压作用下进入端面熔化液膜的中心位置，气体随液膜移动，包含气体的液膜在离心力作用下形成液滴，凝固后形成含有孔洞的空心粉，该工艺下含有孔洞的空心粉数量极少。

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镍基高温合金FGH96 粉末脱气行为研究

罗学军，张利冲，李周，陈昊

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 16-21.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210041

摘要 ( )

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通过程序升温脱附联合质谱仪（TPD-MS）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等分析手段，研究了脱气温度对镍基高温合金FGH96 粉末脱气行为的影响。结果表明：随着加热温度升高，在氦气吹扫的实验条件下，粉末表面发生了氢气（H2）、水（H2O）、一氧化碳（CO）以及二氧化碳（CO2）的脱附，氢气和一氧化碳的脱附主要发生在保温阶段，水和二氧化碳的脱附主要出现在升温阶段。在脱气过程中，粉末表面存在的TiO2、Cr2O3以及Nb2O5等氧化物基本不发生分解脱氧，而Ni(OH)2等氢氧化物发生水解脱氧，生成Ni 单质。脱气温度对FGH96 高温合金粉末脱气行为影响显著，对本研究所用的FGH96 高温合金粉末氦气吹扫时间少于1 h 时，建议脱气温度为350 ~ 450 ℃。

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增材制造用气雾化制粉工艺数值模拟及机理分析

王长军，刘雨，曹呈祥，郎童，马聪慧，谢琰军

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 22-28.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210071

摘要 ( )

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本文采用计算流体力学的数值模拟计算手段，结合实际工业生产数据，分析了雾化气体温度和压强对气雾化工艺过程中超音速流场分布的影响，以及其对最终金属粉末细粉收得率的综合作用。研究结果表明，随着气体温度增加，雾化区域平均温度升高，雾化区域平均气流速度增加，理论上更容易制备细粉；另外，随着雾化气体压强的增加，温度升高促进细粉收得率增加的影响程度逐渐减弱，甚至会导致在高压雾化气体情况下，升高温度导致细粉收得率降低。因此，雾化气体压强的增加对细粉收得率的提高起决定性作用。综合分析，需优化工艺参数，从而保证制备粉体的细粉收得率，以提高雾化效率和降低生产成本等。

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石墨烯含量对铜基复合材料硬度与导电率的影响

王少鹏，魏坤霞，贾飞龙，杜庆柏，魏伟

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 29-34.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200195

摘要 ( )

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采用粉末冶金法制备石墨烯铜基（Gr/Cu）复合材料，使用十二烷基硫酸钠（SDS）作为分散剂，研究石墨烯含量对复合材料显微硬度和导电率的影响，从而确定石墨烯在铜基体中的最优含量来获得高硬度、高导电率的石墨烯铜基复合材料。结果表明：石墨烯在复合材料中分布均匀。添加石墨烯后，铜基体的硬度增大，而导电率降低。石墨烯含量为0.5%时，石墨烯铜基复合材料兼具高硬度与良好的导电性能，显微硬度提高了 25%，达到57HV0.025，导电率为84%IACS。

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轴向涡轮结构对干法制备ZrO2陶瓷粉体混合效果的影响

余冬玲，朱祚祥，周贱根，黄佳雯，吴南星

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 35-42.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200151

摘要 ( )

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为探究轴向涡轮结构对干法制备ZrO2陶瓷粉体旋转耦合流场的影响，建立气-固两相流数学模型，采用CFD方法分别建立4 种不同的轴向涡轮结构ZrO2旋转耦合室粉体数值模型。分析了ZrO2粉体体积分数云图、速度场云图，探究ZrO2陶瓷粉体旋转耦合流场的混合效果与不同轴向涡轮结构的内在联系，同时搭建干法制备ZrO2粉体实验平台，实验分析粉体微观形貌及粉体球形度，以验证数值仿真的正确性。数值分析表明，轴向开启涡轮结构克服了径向流强、轴向流弱的困难，增强的轴向流更多的分布在旋转耦合室中上部， ZrO2陶瓷粉体均匀性最佳，体积分布为0.7~0.8 的粉体所占比例最大，且无明显堆积现象。实验结果表明，开启涡轮结构制备的ZrO2粉体粉体形状较规则，球形度约为0.72。实验结果与仿真结果一致，验证了数值仿真的准确性。

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Ce掺杂对Nd-Pr-Ce-Fe-Al-B快淬带微结构与磁性能的影响

贺有年，郭朝晖，方以坤，靖征，苑子凯，朱明刚

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 43-48.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200294

摘要 ( )

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采用熔体快淬技术制备了[(Nd0.76Pr0.24)1-xCex]12Fe79Al3B6 (x = 0~0.3)系列快淬薄带，对其微观结构和磁性能进行了研究。实验表明，随着Ce 含量增加快淬带磁性能整体呈下降趋势，x = 0.2 时其磁性能出现反常增大，此时Hcj=8.38 kOe，Br=8.68 kGs，(BH)max=14.42 MGOe。HRTEM/EDS 分析发现，x = 0.2 的快淬带平均晶粒尺寸在所有快淬带中最为细小均匀，约为28 nm，且其2:14:1 相晶粒存在较高的成分波动，表明出现了相分离。δM(H)曲线分析发现，x = 0.2 快淬带晶粒间交换耦合作用出现反常增大。晶粒细化和相分离是x = 0.2 快淬带磁性能反常增大的主要原因。

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WC/TiC 增强Fe基复合材料制备与性能

叶旋，秦岭

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 49-54.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190258

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在Fe 基复合材料Fe-1.5Cu-1.8Ni-0.5Mo-1C和Fe-1.5Cu-0.7C中分别添加TiC 和WC/TiC 颗粒，采用常规混粉与网带烧结工艺制备颗粒增强复合材料，观察和测试材料的显微孔隙形貌、密度、硬度与抗弯强度等性能。结果表明，TiC 与Fe-1.5Cu-1.8Ni-0.5Mo-1C和Fe-1.5Cu-0.7C之间的界面结合较WC差，仅添加TiC 时，材料性能最差，性能随着TiC 含量增加而下降；仅添加WC时，材料性能最优，性能随着WC含量增加而先增后降；同时添加TiC 和WC时，材料性能居中，性能亦随着TiC 和WC含量增加而下降。本文试验条件下，在 Fe-1.5Cu-1.8Ni-0.5Mo-1C和Fe-1.5Cu-0.7C中添加适量的WC作为增强颗粒是较佳的选择。

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发动机用镍合金表面烧结制备Cr3C2涂层组织和摩擦性能分析

刘灵歌，朱镜瑾，田海兰，刘玲玲

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 55-58.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190088

摘要 ( )

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运用等离子喷涂工艺与电接触烧结技术在发动机用镍合金表面制备Cr3C2涂层，同时对涂层显微组织、耐磨性及力学性能进行了测试分析。研究结果表明：采用电接触烧结工艺制备的涂层孔隙率比等离子喷涂工艺制备的更低，基体内形成均匀分布的碳化物，涂层组织的致密度获得显著提高。采用电接触烧结方法可以显著提高涂层结合强度。涂层的摩擦因数随温度先增加后降低；在各温度下涂层磨损率基本保持稳定。试样磨损形貌在室温至400 ℃之间并未发生明显变化，当温度到达600 ℃时引起基材与涂层的氧化和氟化物软化，并生成更多氧化物。随温度增加，Cr3C2涂层磨损面中Cr 和C元素先增加后降低，O元素先降低后增加。

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烧结工艺对多孔TNTZ合金压缩行为的影响

李伯琼，谢瑞珍，温凯，张晋辉

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 59-65.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200173

摘要 ( )

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多孔低模量Ti-Nb-Ta-Zr 钛合金含无毒元素，且具有优良的生物相容性、强度高、塑性显著等优点，成为目前生物医用植入材料的研究热点。为了提高植入体的骨整合能力，使其与宿主骨实现生物固定，本文采用添加造孔剂的粉末冶金工艺制备基体为β 相、含少量第二相的多孔Ti-Nb-Ta-Zr 合金。结果表明：随烧结温度的升高和时间的延长，多孔Ti-Nb-Ta-Zr 合金的致密度及结合强度增大，但当烧结温度超过1 200 ℃或时间超过2 h，其压缩弹性模量及屈服强度均下降，这与合金中晶体生长程度及第二相的组成及分布有关。多孔 TNTZ合金的压缩断口主要由解理面、棱锥形穿晶断裂面和大量韧窝组成，表明其具有较好的塑性。

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放电等离子烧结Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C合金的疲劳性能研究

唐愈，郑东海

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 66-71.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210012

摘要 ( )

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本文采用放电等离子烧结技术制备了Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C铁基合金材料，研究了不同烧结温度对材料性能及组织的影响，结果表明：820 ℃烧结制备的试样组织细小均匀，具有良好的横向断裂强度和硬度，分别为2 430 MPa和42HRC；在超声对称弯曲106循环周次下，其条件疲劳强度为694 MPa；断口形貌分析显示，疲劳裂纹萌生于材料表面，裂纹扩展区呈现韧性疲劳辉纹。

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转动轴上等离子喷涂MoS2/Ag 润滑涂层的摩擦性能研究

李参，张仲欣

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 72-76.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200255

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为了提高机械转动轴表面的润滑性能，采用等离子喷涂工艺（APS）在1Cr18Ni9Ti 不锈钢表面制备 MoS2/Ag 涂层，通过实验测试的手段研究其微观组织及摩擦性能。研究结果表明：MoS2/Ag 涂层内存在金属相成分，高温作用会引起两种金属粉颗粒的熔融，得到结构致密的涂层。Ag粉在高温环境中已经和MoS2发生了共沉积，各涂层的元素组成和喷涂粉末基本一致。当在涂层中加入20%Ag时，相对于其他Ag含量的涂层，各温度下摩擦因数都更小。温度升高到650~850 ℃，随着涂层内Ag含量的提高，磨损率明显降低。20% Ag涂层的磨损表面最光滑，该涂层也未发生剥落或产生犁沟，此时Ag可以对涂层起到良好的润滑作用。Ag 与Mo在高温环境中摩擦发生化学反应，形成了片层结构的Ag2MoO4，获得了良好的润滑性。

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AZ91D镁合金表面Ni基激光熔覆涂层的组织和性能

张立杰，王浡婳

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 77-81.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200279

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以Ni-Cr-Fe 合金粉末与铝包镍粉末作为涂层材料，采用激光熔覆技术在AZ91D镁合金表面制备熔覆合金涂层。测试熔覆涂层的微观组织及性能，结果表明：Ni-Cr-Fe 合金粉末占Ni 基涂层材料含量的30%时，熔覆涂层的综合性能最佳。此时熔覆层厚度为827 μm，稀释率为22.62%，熔覆涂层区域为1 000～3 000 μm，硬度为758～819HV0.5。熔覆涂层SEM显微组织中，由Ni、Cr、Al 组成的花瓣状组织最多；XRD分析表明，物相主要由γ-Ni，α-Cr，FeNi3，Fe3Ni2，Cr2Ni3和（Cr，Fe）7Al3组成。熔覆涂层磨损形貌测试中平均摩擦因数为0.28，磨损量约为2.7 mg。断裂韧性测试中压痕处未产生扩张裂纹，压痕厚度较为均一，形状清晰可见且对称度良好，在垂直界面方向表现出各向异性的断裂特征。高温氧化实验结果清晰地反映出熔覆涂层的增重速率趋缓，说明涂层提升了保护AZ91D镁合金不受高温影响的可能性。

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气体雾化技术制备金属粉末研究综述

朱盼星，石生荷，杨剑，张超，赵新明

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 82-87.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210003

摘要 ( )

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气体雾化技术已经成为生产高性能金属及合金粉末的主要方法，其中金属熔体的破碎机理和雾化工艺参数对所得粉体的性能有重要影响。为此，本文详细的综述了气雾化过程中金属熔体的破碎机理和影响粉体性能的因素，以期为气雾化技术的研究开发等提供一定的借鉴。

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等离子旋转电极雾化制粉设备国内研究现状

杨洪涛，卢志辉，孙志杨，张磊乐，游广飞，陈超

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 88-93.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200190

摘要 ( )

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增材制造和粉末冶金技术的快速发展和应用对金属粉末的需求日益增加，和其他制粉工艺相比，等离子旋转电极雾化工艺制取的粉末品质具有明显优势，是增材制造和粉末冶金理想的成形原料。本文介绍了国内外等离子旋转电极雾化制粉技术的发展现状，对其中的关键技术进行了分析，并对等离子旋转电极雾化制粉技术的发展进行了展望。

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走向人工智能时代的热喷涂技术发展现状与趋势

万伟伟，陈新华，屈炼石，贝国平

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 94-99.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210045

摘要 ( )

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热喷涂技术是材料表面工程的重要组成部分，在先进制造领域得到了普遍应用，并不断发展完善。人工智能这一新技术的出现为热喷涂技术的发展注入了新的生命力。本文首先介绍了热喷涂的基础研究现状及有待解决的技术性问题，其次，介绍了主要喷涂方法的原理、优缺点及应用，最后从工艺控制和喷涂设备两方面阐述了人工智能技术在热喷涂技术发展中的应用。

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粉末冶金发动机轴承座裂纹分析

丁霞，吴增强

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 100-104.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210031

摘要 ( )

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本文对发动机轴承座裂纹的化学成分、密度、硬度、金相、断口形貌等进行了分析研究，并讨论了精整模具和精整工艺的合理性，结果表明，精整模具设计不合理是造成轴承座表面裂纹产生的主要原因。对精整模具进行优化设计，经试验验证，产品各项指标都符合要求，改进效果明显。

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油气钻井极硬岩层钻头用孕镶齿研究

徐良，刘一波，孙延龙，周劲辉

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 105-109.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190226

摘要 ( )

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本文介绍了油气钻井极硬岩层钻头用孕镶齿的原材料和结构设计，并重点介绍了孕镶齿制备关键技术—金刚石“包裹球”技术和热等静压处理工艺对孕镶齿物理力学性能的影响。通过室内孕镶齿磨削试验验证了热等静压工艺对孕镶齿的致密度和耐磨性的影响；制备了6 吋孕镶钻头并在钻井平台试验，孕镶钻头在压力6.7（t 67 kN）和转速140 r/min的条件下，钻进10级硬度花岗岩平均机械钻速可达2.7 m/h。

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燃气舵用钼渗铜连接板超声波探伤不连续显示分析

郭颖利，邱相儒，盛喜，黄鑫，林冰涛，孙晓霞

粉末冶金工业. 2021, 31(04): 110-116.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200158

摘要 ( )

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以燃气舵系统中使用的钼渗铜（牌号Mo-10Cu）连接板为研究对象，对产品在超声波探伤过程中发现的不连续显示现象进行分析。结果表明，钼渗铜产品超声探伤标注的带状区域（不连续显示区域）存在直径约 2~5 μm的微孔，微孔是造成超声波探伤不连续显示的根本原因。带状区域与非带状区域，组织几乎相同，力学性能相近；并提出了针对钼渗铜产品超声波探伤进行分级的建议。

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2021年, 第31卷, 第04期　刊出日期：2021-08-10

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