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2022年, 第32卷, 第02期 刊出日期:2022-04-10
  

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  • 肖志瑜,唐浩,席晓莹,张建涛
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 1-12.
    https://doi.org/:10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210176
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    铝合金及铝基复合材料具有比强度高的优点,完美地契合了工业领域对零件轻量化的要求。随着现 代工业的发展,各领域对具有复杂结构零件的需求越来越多,而传统加工方法难以制备成形。激光选区熔化 技术不仅可实现金属零件的一体化近净成形,且不受零件复杂形状结构的限制,在航空航天与先进交通等工 业领域有着广泛的应用前景。本文总结了近几年国内外激光选区熔化成形铝合金及铝基复合材料的研究,重 点介绍了激光选区熔化成形的几种典型铝合金体系及铝基复合材料的微观组织、力学性能及强化机理。最 后,简要概述了目前存在的问题以及未来的发展趋势。
  • 研究与开发
  • 穆洪亮,冯柳,吴立清,刘志超,郑飞,赵增典
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 13-20.
    https://doi.org/:10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210078
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    采用新型的磁悬浮碰撞研磨法制备了铜/石墨复合粉体,研究了研磨时间、石墨添加量对复合粉体颗 粒粒径、石墨缺陷等微观组织的影响,探讨了铜与石墨的结合状态,并分析了磁悬浮碰撞研磨法与高能球磨的 效率。结果表明:球磨时间为3 h 时,石墨添加量为10%的复合粉体粒径较小,均匀程度较高;复合粉体中铜颗 粒为具有微应变的面心立方结构纳米颗粒,石墨中部分碳原子固溶于铜的晶格间隙中,颗粒表面被很薄的石 墨层包裹;与高能球磨方法相比,磁悬浮碰撞研磨法具有更高的研磨效率。
  • 周芬,罗蒙,谢敏,包金小,郜建全,宋希文
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 21-26.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200302
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    针对常规方法无法制备出一种形状复杂及壁薄的铁基合金部件,本研究以氧化物为主要原料,以高 密度聚乙烯(HDPE)、聚乙烯-乙烯乙酸乙脂共聚物(EVA)、石蜡(PW)及硬脂酸(SA)为粘结剂,研究了注射成 形用喂料的最佳粘结剂的组成及最佳固含量。在此基础上,研究了正庚烷脱脂的最佳工艺,及热脱脂气氛对 制品中碳氧含量的影响规律。研究结果表明,粘结剂组成为15%HDPE-75%PW-8%EVA-2%SA且最佳固含量 为50%的喂料具有流动性好、注射坯强度高的特点。正庚烷脱脂的最佳工艺条件为40 ℃下脱脂80 min。热 脱脂的气氛对最终制品中的碳、氧含量有影响,氢气气氛下脱脂时,碳含量高,氧含量低,氩气气氛下相反。氢 气还原后的制品结构为铁相,且密度较高。
  • 徐吉元,徐雅芬,周鸣鸽,陈红升,韩瑞,董生智
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 27-33.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220012
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    本文采用粉末冶金工艺制备了含有混合稀土的烧结(MM,PrNd)-Fe-B磁体,并研究了富稀土合金添 加对磁体微观组织和磁性能的影响。未添加富稀土合金的MM7(PrNd)24Fe74.99B1.01磁体晶界相中存在La、Ce元 素聚集现象,添加6%的(PrNd)41Fe57.99B1.01富稀土合金能够部分消除这种聚集现象,同时矫顽力从11.15 kOe 提 高至11.98 kOe。微观分析表明,添加富稀土合金后,磁体具有双主相结构。晶界中的La、Ce 会置换 (PrNd)2Fe14B主相中Pr、Nd元素,同时Pr、Nd会置换(MM,PrNd)2Fe14B主相中La、Ce 元素。晶界中La、Ce 元素 的均匀分布和双主相结构有助于提升磁体的矫顽力。
  • 杨恒喆,张森铭,孙凤儿,刘和平
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 34-39.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210063
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    采用粉末冶金的方法制备了Al2CoCrCuFeNi 和Al2CoCrCuFeNiC0.02高熵合金,使用X射线衍射仪、金 相显微镜和显微硬度计等对高熵合金进行分析和测试。实验结果表明,经过20 h 球磨和烧结后,Al2CoCr- CuFeNi和Al2CoCrCuFeNiC0.02高熵合金分别形成了BCC+FCC和有序BCC(B2)+FCC的简单固溶体结构,硬度 分别为208 HV和328 HV。C元素的加入对高熵合金强度有明显的贡献,使其硬度比不含C的高熵合金提高 了约58%。
  • 汪金满,张克诚,马强,王健,卢强,魏智强
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 40-46.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210050
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    采用水热法和热处理工艺成功制备了不同Fe 含量的掺杂尖晶石结构ZnAl2- xFexO4纳米颗粒(x=0、 0.025、0.05 和0.10),研究了Fe 掺杂比例对样品微观结构和光学性能的影响。X 射线衍射(XRD)表明 ZnAl2-xFexO4纳米颗粒具有立方尖晶石结构,随着掺杂浓度的增加,平均晶粒尺寸减小,晶格参数增大。场发射 透射电子显微镜(FE-TEM)表明样品形貌呈规则球形颗粒,颗粒大小均匀。X射线光电子能谱(XPS)表明掺 杂的Fe 离子替代Al3+进入ZnAl2O4晶格,主要占据ZnAl2-xFexO4样品的八面体位置。紫外可见光谱(UV-vis)表 明样品的带隙随着Fe 离子浓度的增加而减小,并发生红移。光致发光光谱(PL)发现样品表现出猝灭现象。 傅里叶红外光谱(FT-IR)表明Fe3+取代Al3+没有改变ZnAl2O4尖晶石的结构。CIE 色度图显示所有样品均呈黄 绿色区域发射。
  • 裴燕斌,王铁军,葛启录,陈锦,曲选辉
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 47-51.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210046
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    本文采用粉末冶金技术制备了硼含量为3.29%的高硼不锈钢,并与硼含量0.3%和1.9%的高硼不锈 钢进行了对比,研究了其微观组织、物相、硼元素在组织中的分布及对合金性能的影响。试验结果表明:粉末 冶金工艺制备合金的硼相晶粒呈不规则的长条形,硬质的含硼相为Fe1.1Cr0.9B0.9,合金的抗拉强度达到了 900 MPa、伸长率为1.0%。
  • 张凤国,范晓文
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 52-56.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200029
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    研究了HfC 增强相含量、金属粘结相种类和含量对TiB2基刀具物相组成、显微组织和力学性能的影 响。结果表明,不同HfC含量的TiB2基刀具都主要由TiB2、HfC、少量Ni 和MoNi4相组成;在烧结过程中,Ni 会 与Mo发生化学反应而形成少量MoNi4相;当HfC含量达到20 %时,TiB2基刀具材料具有最高的抗弯强度、断 裂韧性和较高的硬度。对比以纯Ni、纯Co 和Ni+Mo 为金属粘结相的试样,以Ni-Co 合金为粘接相的试样 中TiB2和HfC 相分布更加均匀、润湿效果更好;此时TiB2基刀具材料的抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为 834 MPa、9.50 MPa·m1/2和22.92 GPa,具有最佳的综合力学性能。
  • 王耀辉,成凯,曹卜元,王叶
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 57-61.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200262
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    以316L不锈钢粉、PMMA粉末为原料,采用粉末烧结法制备多孔不锈钢盘。采用扫面电子显微镜、 泡压法孔径分布仪、透气测定仪等对不锈钢盘的孔径、渗透系数、微观结构等进行了表征。结果表明:随着 PMMA含量减小,多孔金属烧结盘厚度降低,其烧结后金属颗粒间距减小,更易形成烧结颈。最佳烧结温度 1 100 ℃,当PMMA含量最小时,其透气率达到最小值63 m3/(m2 ·kpa·h),平均孔径降低至2.79 μm。
  • 刘纪迎,吴靖
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 62-66.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200148
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    本文通过共沉淀实验,研究了反应条件中镍钴锰硫酸盐溶液浓度、温度、PH 和反应时间对小粒径 Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2产品振实密度、比表面积、硫质量分数的影响。结果表明:过高或者过低的镍钴锰硫酸盐溶 液浓度、温度、PH反应条件都不利于产品质量控制,当PH为12.00~12.20、浓度为2.5 mol/L、温度为35~40 ℃、 反应时间为30 h 时,可以合成较高性能的小粒径Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2产品。
  • 郭延磊,王绪科,卢振发
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 67-71.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200088
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    采用磁控溅射的方法在硬质合金加工刀具表面制备了AlCrN、TiAlSiN 和TiAlCrN 涂层,对比分析 了3 种涂层的表面形貌、涂层厚度、表面粗糙度、硬度、与基体结合力和耐磨性能。结果表明,硬质合金加工刀 具的3 种涂层表面都可见尺寸不等的显微凹坑与白色颗粒存在,TiAlSiN 涂层的厚度相对较小、粗糙度相对较 大;3 种涂层的显微硬度都明显高于基体,且显微硬度从高至低顺序为:AlCrN>TiAlCrN>TiAlSiN;AlCrN、 TiAlSiN 和TiAlCrN 涂层与基体的结合力分别为44、39 和48N。3 种涂层试样的摩擦因数都小于基体试样,且 相同载荷下的磨损率都明显小于基体试样,磨损率从小至大为AlCrN
  • 秦春丽,符浩,保安青
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 72-76.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200104
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    以M40J 碳纤维作为增强材料,在铝镁系ZL109 合金表面通过真空压力浸渗工艺处理得到体积比为 50%的纤维增强Cf/Al 基复合材料。通过实验测试手段研究其组织及力学性能,研究结果表明:Cf/Al 基材料 密度与基体合金相比发生了一定程度的减小,实现减重的效果。编织预制体经过浸渗处理后并未发生畸变, 纤维束间隙受到基体金属的紧密填充,各纤维束保持整齐排列状态。纤维偏聚部位形成了一些微孔并产生微 裂纹,纤维浸渗后引起了较大的畸变。C纤维与Al 基体之间出现了界面反应。复合材料室温拉伸发生脆性断 裂,在断裂区域纤维和基体达到了紧密结合状态。提高拉伸温度形成了更加不平整的断口组织和大量拔出纤 维,形成了剪切破坏类型的断口。
  • 评述与进展
  • 孙丽,崔晓明,白朴存,杜赵新,王争光,刘永宏
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 77-83.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210039
    摘要 ( )   可视化   收藏
    :镁合金具有密度低、比强度和比刚度高,良好的铸造、电磁屏蔽、阻尼减振、生物相容等性能,在交通、 航空航天、计算机、通信、医疗等领域得到了广泛应用。目前市场占有率最高的是AZ91 镁合金,然而,相对于 Al 合金而言,该镁合金的力学性能、耐腐蚀性能仍较低。本文从单一合金化、复合合金化和中间合金的角度, 论述了合金元素对改善AZ91 镁合金的微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的研究现状。现有研究表明,复合 合金化的效果最优,但是其添加量缺乏理论依据;建议基于材料基因工程开发相应的复合合金元素体系并揭 示其影响机理,为开发高性能AZ91镁合金提供借鉴。
  • 刘敏,郭瑜,甄珍,龙学湖,汪强兵
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 84-89.
    https://doi.org/10. 13228/j. boyuan. issn1006-6543. 20210028
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    钛及钛合金因比强度高、耐腐蚀、生物相容性好等特点被广泛应用于航空航天、生物医疗等领域。电 子束选区熔化技术(Selective electron beam melting,SEBM)是近年来发展起来的一种粉末床熔融增材制造技 术,具有能量密度高、生产效率快、成形应力低、真空环境下洁净度高等特点,利用该方法制备出的钛及钛合金 成为学术界及工程界的研究热点。本文综述了国内外电子束选区熔化技术制备Ti-6Al-4V合金的研究进展, 重点从缺陷、显微组织及力学性能进行了分析,最后对电子束选区熔化技术的发展及应用进行了展望。
  • 杨星波,朱纪磊,陈斌科,凤治华,李晓辉
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 90-95.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210047
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    本文对等离子旋转电极雾化技术(PREP)制备金属球形粉末的基本原理及粉末特征进行了介绍。综 述了现有的PREP技术分类、特点及设备现状。在介绍现有PREP技术的破碎机理和粉末形貌控制策略的基 础上,分析了粉末粒度预测的重要性以及现有PREP 粉末的粒度预测模型,分析了现有模型的不足,并对 PREP技术研究的发展方向进行展望。
  • 陈喜,王小宇,刘奇,扬子明,薄新维,王焱辉
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 96-100.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200207
    摘要 ( )   可视化   收藏
    镍基高温合金球形粉末制备方法主要有等离子旋转电极制粉技术(PREP法)、真空感应熔化气雾化 法(VIGA 法)、离子雾化法(PA法)和电极感应气体雾化法(EIGA法)等。本文归纳了镍基高温合金球形粉末 的发展现状,分别对球形粉末制备技术、粉末筛分和除杂、粉末相关设备及公司发展现状等进行介绍,分析了 镍基高温合金球形粉末面临的问题并展望其前景,以期为制备高品质球形粉末提供参考。
  • 饶建波
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 101-104.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200118
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    以NH3为还原剂的选择性催化还原(SCR)是目前研究最多也是最有效的燃煤烟气NOx脱除技术。 活性炭脱硝活性较低,在活性炭上负载金属氧化物能有效提高低温脱硝活性,是近些年来研究的热点。本 文主要总结了金属锰、铜、铈和钒的氧化物负载在活性炭上低温脱硝的性能,指出不同负载催化剂在实践 上应用的优势和技术上存在的不足,并提出脱硝机理,最后对活性炭负载金属氧化物在低温脱硝中的前景 进行了展望。
  • 刘悦,唐若兰,贾世召,郑妍,张德良
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 105-109.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200045
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    钛粉是钛和钛合金粉末冶金的重要原料,而氢化钛粉脱氢是用于制造低成本钛粉的氢化脱氢工艺关 键环节之一。球形钛和钛合金粉是用金属增材制造工艺制造高性能、形状复杂的钛和钛合金零部件的重要原 料。本文对氢化钛粉脱氢的原理、脱氢方法、球形钛粉制造方法进行了介绍和比较。目前常用的氢化钛脱氢 方法分为粉末冶金和松散粉末两种方法。目前常用的球形钛和钛合金粉制造方法主要包括雾化法,等离子球 化法和激光球化法。
  • 革新与交流
  • 陈英伟,邵玲
    粉末冶金工业. 2022, 32(02): 110-114.
    https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210042
    摘要 ( )   可视化   收藏
    采用不同球磨参数对CIGS靶材的Cu2Se、In2Se3和Ga2Se3原始粉料进行球磨混合,通过标准筛筛分法 和FESEM研究分析球磨时间、球料液配比对球磨后的CIGS靶材粉料的粒径和显微形貌的影响。结果表明: 随着球磨时间的增加,球磨粉料的300 目筛过筛率先增加后减小;而球料液配比的变化对球磨粉料的筛分过 筛率的影响没有规律性。球磨1 h 和2 h 时,球磨粉料团聚较少,粉料颗粒基本呈片状结构;球磨2 h 时,球磨粉 料粒径大小比较均匀;球磨4 h 时,球磨粉料团聚现象明显。