粉末冶金工业

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鲍瑞，李兆杰，易健宏，陶静梅，郭圣达

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 1-11.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210157

摘要 ( )

可视化

电子器件芯片功率的不断提高对散热材料的热物理性能提出了更高的要求。将导热性能、力学性能优异的铜作为基体，加入高导热、低膨胀的增强体得到的铜基复合材料，能够兼顾热膨胀系数可调和高热导等特点，是理想的散热材料。重点对近年来以金刚石、石墨烯、石墨、碳纳米管、SiC为增强体的铜基复合材料的研究进展进行综述，并就高导热铜基复合材料目前存在的问题及未来的研究方向进行了展望。

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大气等离子喷涂流场特性及颗粒流动特性

张勇，郭龙龙，鞠录岩，吴恒

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 12-18.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210110

摘要 ( )

可视化

利用数值分析结合实验的方法研究大气等离子喷涂流场特性及颗粒流动特性。结果显示，氩氢混合气情况下的喷涂温度比纯氩提高了约30%。当喷涂距离小于70 mm时，颗粒温度速度低于主气，颗粒处于加热加速过程。当喷涂距离为70～90 mm时，颗粒的温度速度达到最高，接近于主气。当喷涂距离大于90 mm 时，主气温度速度低于颗粒，颗粒处于降温降速过程。实验结果表明，颗粒速度和温度的计算值和实验值具有相同的变化趋势，在距喷嘴 70～90 mm 处达到最大值，验证了数值计算结果的准确性。当主气流量一定时，射流体的温度和速度随着电流功率的增大而增大。流体速度随主气流量的增加而增加，流场温度随主气流量的增加而降低。

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ZrO2/不锈钢不同电导率复合材料的设计和制备

赖旭平，刘禧莉，王良辉

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 19-23.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210141

摘要 ( )

可视化

针对普通材料无法同时兼顾导电性能与力学性能这一问题，以316L不锈钢粉末和ZrO2粉末为原料，采用真空热压烧结的方法，制备了具有梯度特征的ZrO2/316L复合材料，其中316L不锈钢粉末的体积分数分别为 50%、60%、70%、80%、90%，对复合材料的表观形貌和性能进行观察测试。结果表明，当烧结温度为 1 300 ℃，316L体积分数为50%时，该复合材料属于陶瓷基复合材料。当体积分数增大至60%后，复合材料开始形成 316L骨架，并且随着 316L体积分数的增加，其内部的不锈钢形态由弥散分布的独立球形转变为成片的连结状，最终变成金属基复合材料。复合材料的硬度和电阻率均随316L体积分数的增加而降低。

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高能量高功率密度湿式铜基摩擦材料的研制

吕波，王三全，林浩盛，周菊英

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 24-30.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210062

摘要 ( )

可视化

采用粉末冶金方法，添加Sn、Zn、Ni、Ti合金元素作为合金组元，添加不同颗粒形态、粒度的鳞片石墨和人造石墨作为润滑组元，添加 ZrO2作为摩擦组元，通过对铜基粉末冶金摩擦材料进行成分设计及工艺优化，制备出高能量高功率密度的湿式铜基粉末冶金摩擦材料，提升湿式铜基摩擦材料的摩擦磨损性能。结果表明：铜基摩擦材料基体中同时添加Sn、Zn、Ni、Ti等多元合金元素可以提高材料的摩擦因数及稳定系数，基体硬度显著提高。添加ZrO2对提高材料高速下摩擦因数的稳定性效果明显。大比例的鳞片石墨和人造石墨搭配使用可以显著提高材料的耐热性能。研制的摩擦材料能量吸收水平和功率水平得到有效提高，能量负荷许用值提升了30%，摩擦因数高且稳定，磨损率显著降低。

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粉末冶金制备多孔NiTi形状记忆合金的差热分析

林岳宾，刘爱辉，庄治平

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 31-35.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200291

摘要 ( )

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借助扫描电子显微镜和差热分析仪，研究Ni-Ti混合体系在不同加热速率下的显微组织和反应温度，考察了加热速率对Ni和Ti化学反应进程的影响，并利用Kissinger方程对Ni-Ti混合体系的反应动力学参数进行计算，以期进一步调控粉末冶金过程中Ni与Ti间的化学反应，制备优质的多孔NiTi形状记忆合金。结果表明：随着加热速率的提高，Ni-Ti混合体系的化学反应显著增强，反应放热量明显增大，但初始反应温度变化不大；Ni-Ti混合体系的反应活化能为130 kJ/mol，反应速率常数为5.6×10-3，反应级数为1.26。

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放电等离子烧结制备NiFe2O4陶瓷的工艺优化及性能研究

颜亮，严彪

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 36-40.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210070

摘要 ( )

可视化

以粒径为50 nm的NiFe2O4粉末作为原料，制备出单相NiFe2O4陶瓷，优化放电等离子烧结工艺，研究升温速率和保温时间对烧结块体物相、微观结构、致密度及磁性能的影响。结果表明，升温速率从30~60 ℃/min升高至60 ℃/min，致密度显著升高至97.7%。当升温速率升高100 ℃/min时，致密度升高至98.3%。且升温速率提高，块体的磁滞损耗下降；保温时间从4 min延长到12 min时，块体的磁导率和密度皆增大，但当保温时间超过 12 min后，其密度及磁导率不升反降。并得出升温速率为100 ℃/min和保温时间12 min为最佳烧结工艺，所制备出的NiFe2O4陶瓷烧结体致密度为98.3%，磁导率为13 000 H/m。

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ZrO2粉体含量对AZ91D镁合金微弧氧化膜特性的影响

赵昊宇，陈伟东，刘硕，李锦涛

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 41-45.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210115

摘要 ( )

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为改善 AZ91D 镁合金微弧氧化的性能，向硅酸盐体系电解液中添加 ZrO2粉体来制备微弧氧化膜，对制备膜层的表面形貌、粗糙度、厚度及耐蚀性等性能进行了表征。结果表明：随电解液中 ZrO2加入量由 0.5 g/L增加至 2.5 g/L时，膜层的粗糙度由 2.0 μm 逐渐增大至 3.3 μm，厚度由 115 μm 逐渐减小至 85 μm；EDS 结果显示，氧化膜的主要组成有O、Mg、Al、Si、Zr等元素；SEM观察显示，ZrO2加入量较少时，微弧氧化膜表面裂纹较多，当其含量增加到1.5 g/L及以上时，氧化膜表面的微裂纹显著减少；电化学腐蚀结果表明，ZrO2加入量为2.0 g/L时，膜层的腐蚀电流密度最小，耐蚀性最优，仅为0.93 μA/cm2。

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V/AC催化剂改性机理及其CO脱硝活性

李建立，黄帮福，王卓，文桢晶，李婉君

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 46-51.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210097

摘要 ( )

可视化

为探明不同钒负载量对活性炭的改性机理和所制备催化剂的 CO脱硝活性，选用椰壳活性炭为催化剂载体，先用硝酸活化活性炭，再用 VOSO4溶液浸渍并煅烧，制得 V/AC 系列催化剂。对 V/AC 进行 SEM、 EDS、BET、XRD 和 FTIR 表征研究，探究 V/AC 改性机理，结果表明，催化剂表面活性组元均含有 V 及其氧化物。10%V 负载量所制备催化剂能高效利用活性炭孔容并构建出新结构，比表面积和孔体积得以提高。 V/AC系列催化剂表面均可观察到V2O5和V2O3活性组元。随负载量增加羧基和O-H官能团逐渐减少，过多负载量会破坏 C-OH、C-O和 C=O键。分析脱硝活性可知，具有较优理化参数的 10% V负载量催化剂脱硝活性高于其他催化剂，同时 15% V负载量催化剂的 CO脱硝活性又高于 5% V负载量催化剂。相关研究成果可为低温催化剂制备和CO脱硝技术应用提供借鉴。

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高硼钢的微观组织和性能

裴燕斌，王铁军，葛启录，曲选辉

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 52-55.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210038

摘要 ( )

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采用铸造和粉末冶金工艺制备硼含量分别为1.04%、1.50%和1.86%的高硼钢，研究了合金的微观组织、物相、硼元素在组织中的分布和物理、力学性能。实验结果表明：粉末冶金工艺制备的合金硼元素分布均匀、而铸造合金硼元素偏聚在晶界，所以前者制备的合金塑性明显优于后者。检测了304B7高硼钢的线膨胀系数和热导率，与普通304不锈钢性能无明显区别。

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SrO对镁铝尖晶石烧结性能的影响

曾海燕，张汪年，方燕，邓淑娇

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 56-60.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210052

摘要 ( )

可视化

以Al2O3、Mg(OH)2和SrO为原料，引入质量分数分别为0、0.25%、0.5%、0.75%、1%的SrO制备镁铝尖晶石。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显气孔率、体积密度测定仪和图像处理软件，对烧结后的试样进行分析。结果表明：不同烧结温度煅烧后，随SrO含量逐渐增加，试样烧结后线收缩率和体积密度先增大后减小，显气孔率先减小后增大，当SrO添加量为0.5%时，线变化率和体积密度最大，显气孔率最小。试样在1 600 ℃ 下保温 3 h时，未添加 SrO制备的镁铝尖晶石烧结后线变化率为 4.9%，显气孔率为 50.1%，体积密度为 1.64 g/ cm3；而添加了0.5% SrO制备的镁铝尖晶石线变化率为5.4%，显气孔率为44.3%，体积密度为1.89 g/cm3。

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Cr2AlC/Ni5Al复合涂层组织及性能研究

张伟平，张鹏林，牛显明

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 61-67.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210123

摘要 ( )

可视化

采用无压烧结的方式制备纯 Cr2AlC（MAX 相）粉末，将其作为 Ni5Al 粉体材料的增强相。采用大气等离子喷涂（APS）制备不同Cr2AlC含量的Cr2AlC/Ni5Al自润滑复合涂层，对涂层的组织和性能进行了分析，重点研究了复合涂层的摩擦性能。结果表明：涂层整体致密，各组分间表现出良好的润湿性，Cr2AlC显著提高了复合涂层硬度。10%Cr2AlC-Ni5Al的复合涂层具最低的摩擦因数和磨损率，分别为 0.45、1.82×10-5 mm3/ (N·m)，该涂层表面裂纹明显减少，Al2O3的自愈合特性起到了很好的保护作用。随着Cr2AlC含量的增多，涂层孔隙率增加导致了复合涂层摩擦学性能降低。

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Ni3Al基合金激光熔覆组织特征与耐磨性能

屈岳波，刘振波，韩伟，赵琳，李长海，田志凌

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 68-73.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220100

摘要 ( )

可视化

利用Ni3Al/25%Cr3C2混合粉末和激光熔覆技术，在45钢表面制备了Ni3Al基合金熔覆层，研究了熔覆层组织特征与耐磨性能。结果表明，Ni3Al基合金熔覆层组织主要为 Ni3Al、NiAl和原位自生 M7C3型碳化物。熔覆层显微硬度为599.6 HV0.1，约为45钢基板平均显微硬度的2.73倍。由于细小M7C3弥散分布于熔覆层中， Ni 3Al基合金熔覆层具有良好的磨损性能。熔覆层磨损机制为磨粒磨损，摩擦因数约为 0.55，磨损率为 1.12× 10-5 mm3/N?m，约为蠕墨铸铁磨损率的28.6%。

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7075铝合金激光熔覆Al-Cr复合涂层

曾小平，王秋林，马亚鑫，张宏

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 74-79.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210088

摘要 ( )

可视化

为了对7075铝合金进行表面强化，采用激光熔覆技术制备了Al-Cr复合涂层，采用扫描电镜（SEM）和光学金相显微镜（OM）观察复合涂层组织结构，采用能谱仪（EDS）进行元素分析，采用X-射线衍射仪（XRD）做物相分析，并测试了复合涂层的显微硬度。结果表明，通过激光熔覆技术制备的Al-Cr复合涂层较为平整，无明显裂纹，与基体形成了良好的冶金结合；复合涂层由金属相（Al和少量的Cr）、陶瓷相（AlxCry金属间化合物）共同组成；涂层中的Cr、Al反应有2种机理：液-固反应和固-固反应；金属Al相的作用为粘结涂层与基体、增加涂层的韧性和减少裂纹产生；涂层经历激光作用道次不同，各部位的组织结构和物相组成存在着差异，导致性能发生了变化，涂层的显微硬度沿熔池深度方向呈梯度分布，逐渐下降，其表面硬度最大为977.4HV0.5，相对于T6态的7075 提高了6.88倍。

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AZ91D镁合金喷涂WC/Al2O3复合金属陶瓷涂层及其摩擦磨损性能

周军晖，黄聪

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 80-84.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220056

摘要 ( )

可视化

采用超音速等离子喷涂技术在 AZ91D 镁合金上喷涂 WC/Al2O3复合金属陶瓷涂层，利用 XRD 衍射仪、SEM扫描电镜、涂层测厚仪、涂层粘结强度测试仪等设备测试涂层的表面结构、涂层厚度以及涂层与基体之间的结合强度，并通过涂层磨损测试仪测定了涂层的摩擦磨损性能。结果表明：涂层厚度控制在 0.8～ 1.0 mm，结合强度约为 35 MPa 时最适宜；XRD 的测试表明涂层主晶相为 WC 相和 Al2O3相；SEM 的分析表明涂层有稳定的层状结构，孔隙率较低；喷涂温度控制为 400 ℃，涂层可获得较优异的耐磨损性能（磨损率 13.9×10-3 mm3/(N·m)）；当摩擦磨损实验机的实验载荷为 5 N，实验时间为 2 h 时，涂层的摩擦因数稳定在 0.272，磨损量为0.003 5 g，磨损机理为磨粒磨损。

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聚合物改性阳极对PEMFC电化学性能及钴浸出的影响

郭禧斌，王瞧，程晓琦

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 85-89.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200152

摘要 ( )

可视化

在电化学工作站上完成苯胺与噻吩单体的电化学聚合反应，使其在碳纸表面发生沉积，制得经过聚合物改性的阳极，并将该阳极用于 PEMFC 对钴酸锂进行浸出回收，分析了影响 PEMFC 产电能力的各项因素，并测试了阴极钴酸锂浸出状态。研究结果表明：采用PTh改性后碳纸经过电沉积后形成了褶皱表面，比表面积迅速增大，可以推断已经通过电化学聚合方式制备了PTh改性碳纸。经过改性处理后形成了面积更大的 CV曲线。采用电化学聚合方式使阳极获得更大比表面积，显著改善装置产电性能，表现出了比聚苯胺更高化学稳定性与储电能力。PTh改性后碳纸运行周期为 245 h时达到了最大的 Co2+增长速率，更易实现 Co(Ⅲ)浸出的效果，获得了更强产电能力。

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压制压力对Cu60Cr40合金微波烧结组织的影响

王杨，董中奇，李天宇，张保玉，刘浩

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 90-95.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200165

摘要 ( )

可视化

采用机械合金化和冷压微波烧结法制备了Cu60Cr40合金，并测定合金的致密度和相组成，研究了不同压制压力下 Cu60Cr40合金组织的演变规律。结果表明：Cu60Cr40合金粉体和冷压坯组织呈层片状；随压制压力的提高，Cu60Cr40合金冷压坯的致密程度逐渐提高，冷态下由疏松逐渐密实，成形性提高；在微波烧结后 Cu 60Cr40合金组织呈现层片状，随压制压力的增加晶界逐渐明显，空隙减少，致密度增加。

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粉末挤出3D打印技术研究现状

胡建斌，刘晓静，杨建明，尚峰，贺毅强

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 96-102.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210119

摘要 ( )

可视化

粉末挤出3D打印是近年来出现的一种3D打印新技术，结合了粉末注射成形和3D打印的思想，可利用粉末材料制备金属、陶瓷或复合材料零件，并较好地避免了粉末注射成形和此前的主要3D打印方法所存在的一些不足。通过与粉末注射成形作对比，介绍了粉末挤出3D打印的原理，总结了粉末挤出3D打印相对于粉末注射成形和其他一些主要3D打印方法而言具有的特点。给出了现有主要研究中粉末挤出3D打印用喂料、粉末挤出3D打印设备的结构组成和喂料的挤出方式，阐述了喂料和设备的发展与研究现状以及对制品的影响，最后针对粉末挤出3D打印目前尚存在的问题提出了未来的研究方向。

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雾化制粉过程模拟仿真研究进展

胡家齐，程宗辉，白兵

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 103-109.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210142

摘要 ( )

可视化

球形金属粉末是重要的工业原材料，广泛应用于增材制造、热等静压、金属注射成形，喷涂等领域，其主要制备工艺包括常规气雾化法、电极感应熔炼气雾化法、等离子旋转电极法、等离子雾化法。制粉过程是十分复杂的物理化学过程，为了更深入地了解复杂的粉末制备过程、优化制粉工艺与装备，综述了近年来粉末制备过程相关的模拟仿真研究，并展望了未来雾化制粉过程模拟仿真研究的发展方向，以期为生产实践提供坚实的理论依据。

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多孔金属材料的制备工艺研究进展及应用

赵立杰，张芳，彭军，明守禄，朱瑞宗

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 110-116.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210128

摘要 ( )

可视化

多孔金属作为新型轻质金属,具有传统金属不具备的优点，如比重小、比表面积大、散热能力强等，是一种兼具结构性和功能性的金属材料，已成为当今新型功能材料领域研究的热点。简述了多孔金属材料的制备方法及原理，包括烧结法、铸造法及其他方法；详细介绍了多孔金属材料在过滤分离领域、隔音降噪领域、催化剂载体及医用生物材料等诸多领域的发展状况及广泛应用；提出了以轧钢过程中产生的氧化铁皮为主要原料，以粉末冶金方法经过高温真空还原烧结得到多孔不锈钢的新技术，该技术将氧化铁皮的还原和金属颗粒的烧结整合为一步，在一定程度上简化制备工艺、缩短了制备时间，提高了生产效率；最后对多孔金属材料未来的发展趋势进行了展望。

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铜渣高价值化利用研究进展

唐超凡，张荣良

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 117-123.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210129

摘要 ( )

可视化

铜渣是冶炼铜产生的固体废物，因富含有价金属成分被成为“人造矿石”。堆积的铜渣给环境和生态带来了巨大的负担，侵占土地资源，污染水环境，大气环境。为寻找铜渣的高效处理方法，综述了铜渣综合利用的最新研究成果，分析了物理利用、火法、湿法、联合法、生物法处理铜渣的优势与不足，为未来铜渣的处理提供研究方向，实现铜渣的资源化利用。

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钛白粉的生产工艺研究与发展概况

张红英，王光惠

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 124-129.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200224

摘要 ( )

可视化

二氧化钛俗称钛白粉，是仅次于合成氨与磷化工的第三大无机化工产品，而我国是世界第一大钛白粉生产国和消费国。综述了钛白粉冶炼的硫酸法工艺、氯化法工艺、盐酸法工艺等，详细分析了各个工艺的优缺点。我国正大力发展钛白粉的清洁生产工艺，在努力提升现有硫酸法工艺水平的同时，应坚决淘汰落后产能，着力向氯化法生产工艺调整和布局，研发高品质钛白粉生产的新工艺、新技术，以实现我国钛白粉产业的绿色可持续发展。

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纳米材料疾病标志物的电化学检测研究进展

郭小慧，樊滢玮

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 130-135.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200292

摘要 ( )

可视化

疾病标志物是一种可以客观反映正常生理状况、病情发展情况的一类指示物，在临床医学诊断中起着关键作用。电化学生物传感器以独特的分析检测方法以及在临床医学中的潜在应用，近年来广受研究者关注。阐述了基于石墨烯、贵金属纳米粒子、碳纳米管、量子点材料和纳米氧化物材料纳米材料所构建的电化学生物传感器对疾病标志物的检测，最后展望了电化学生物传感器检测疾病标志物的研究方向以及未来的发展趋势。

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不同齿占比对薄壁金刚石钻头钻切性能的影响

曹彩婷，刘一波，徐燕军，何文凯，裴有东

粉末冶金工业. 2022, 32(05): 136-150.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20210120

摘要 ( )

可视化

选择适用于 2.0~3.5 kW 钻机、加工钢筋混凝土的薄壁金刚石钻头，进行不同齿占比对钻切性能影响的研究。结合前期实验基础，选用FS型尖顶、尺寸为24 mm×3.5 mm×11.5 mm、金刚石定位排列的钻齿，分别焊接在?63、?83、?102、?152和?200 mm规格的钢基体上，每种规格3种不同齿占比，对C45钢筋混凝土在湿钻条件下进行钻切性能测试。结果发现：当 ?63 mm 规格齿占比为 72.79%、?83 mm 规格齿占比为 73.67%、 ?102 mm规格齿占比为74.93%、?152 mm规格齿占比为70.39%、?200 mm规格齿占比为68.78%时，钻进速度最快且手感平稳。由于客户使用时优先重视钻切速度其次是手感，故实验范围内可概括认为齿占比为 70% 左右时综合性能最优

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2022年, 第32卷, 第05期　刊出日期：2022-10-10

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