2025年, 第35卷, 第06期　刊出日期：2025-12-10

  

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  中国粉末冶金制品产业发展的机会和挑战

  曹阳, 赵瑞文

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 1-10.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20250183

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  本文简要介绍了中国粉末冶金制品产业整体发展及产品结构情况,介绍了中国传统粉末冶金零件产业增长和市场结构情况,以及近年传统粉末冶金中汽车零件、家电零件和含油轴承的发展情况;简要介绍了中国粉末冶金零件主要技术发展情况;简要介绍了中国新能源汽车快速发展对传统燃油汽车市场的影响,以及对传统粉末冶金零件产业的影响;简要分析了在中国新兴产业快速发展中,粉末冶金制品产业在未来将面临的机会和挑战。
研究与开发
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  二维颗粒尺度铁粉压制中力学拓扑特征量化

  张炜, 龚旭, 海博展, 吴威昌, 林晨康, 刘焜

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 11-19.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240130

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  为阐明铁粉压制过程中力学拓扑特征,以离散元理论为基础建立铁粉压制颗粒尺度数值分析模型,并通过万能试验机进行纯铁粉压制实验结合压制方程验证模型可靠性。通过研究和模拟不同摩擦因数工况,结合复杂网络定义方式,并通过改变拓扑相关参数如聚类系数、平均度及结构路径长度等探究粉末压制过程中的拓扑特征。研究结果表明：随着压制过程进行,不同颗粒连接组成的环的数量表现各不同,3个和4个颗粒组成的L3、L4环的数量均逐渐增加,相反多个颗粒组成的L5、L6、L6+环的数量发生减少,表明颗粒系统稳定性提升。此外,粉末颗粒接触间隙减小,体系平均度以及聚类系数趋于减小,而结构路径逐渐变短,其体系逐渐趋于致密化。随摩擦因数降低,平均度和聚类系数增大,结构路径变短,体系致密性也得到改善,但同时流动性变差。本研究揭示了铁颗粒材料细观结构演化,拓展了粉末压制细观力学及拓扑学研究理论基础,并对铁粉致密成形改善以及不同压制过程具有指导意义。
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  铝粉粒径及形貌对多孔毛细芯孔隙特征和吸液性能的影响

  华琦, 莫文剑, 王安东, 陆伟红, 陈朋飞, 王致远

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 20-27.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240091

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  随着高功率电子设备对轻量化相变散热器件的需求日益增长,Al基毛细芯因自身低密度的特点,具有极高的应用潜力。渗透率和毛细力作为毛细芯的关键性能,直接影响散热器件的传热性能,然而因测试方法的局限性,粉末特性对渗透率和毛细力的影响鲜有报道。本文以不同粒径及形貌的Al粉为原料,添加合适的助烧剂,采用松装烧结制备Al基毛细芯,对比其孔隙特征、渗透性能、毛细性能及抗弯强度差异,探讨主体粉末粒径及形貌对Al基多孔毛细芯孔隙特征及吸液性能的影响。结果表明,粉末粒径及形貌对毛细芯的孔隙特征具有显著影响,粒径180~106 μm的不规则Al粉,制得的毛细芯在具备高强度的同时可维持较高孔隙率,其综合性能最优,孔隙率为40.84%,渗透率为2.94×10^-11 m²,毛细力为0.92 kPa,抗弯强度为26.05 MPa。
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  316L-ZrO₂复合梯度多孔膜的制备及其水处理应用

  张铭隽, 刘忠军, 荆远, 王闫莹, 李琪, 孟宪涛

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 28-36.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240135

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  将冷等静压成形与离心沉积成形技术结合,采用真空烧结成功制备了管状316L-ZrO₂复合梯度多孔膜材料。使用X射线衍射仪、扫描电镜和多孔材料完整性测试仪对多孔材料的物相组成、微观孔结构形貌和孔隙性能进行了分析,研究了烧结温度对316L-ZrO₂复合梯度多孔膜材料孔结构形貌、透气系数和孔径分布的影响,并采用死端过滤方式考察了其在含油含盐废水处理中的过滤效果。结果表明：通过在梯度膜层厚度计算公式中引入修正系数K,可以实现对膜层厚度的准确调控,本实验中K值范围为0.21~0.25;膜材料的透气性能随着烧结温度的升高而逐渐降低,且在700~800 ℃时透气系数的降低幅度更大,但膜层对应的平均孔径值更小,从0.28 μm减小至0.18 μm;316L-ZrO₂复合梯度多孔膜可以有效去除含油含盐废水中的悬浮物,但对COD、氨氮及溶性盐的去除效果较差。
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  球形钆粉的制备工艺及粉末特性

  陈喜, 谭建均, 胡鹏, 邓波, 龚佳诚, 黄渤翔

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 37-40.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240115

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  采用电极感应熔化气雾化（electrode induction melting gas atomization,EIGA）技术成功攻克了球形稀土钆粉制备的技术难题,研究了不同雾化压力对通粉粒度的影响,本实验优选的稀土钆雾化工艺：雾化功率43 kW、棒料下降速度20 mm/min、旋转速度5 r/min、雾化压力5.0 MPa。采用扫描电子显微镜、粒度分析仪和霍尔流速计等对球形粉末的表观形貌、粒度和流动性等性能进行了测定,60目筛分后钆粉性能：粉末粒度D₁₀=22.29 μm、D₅₀=59.71 μm、D₉₀=121.3 μm、流动性为28.33 s/50 g、松装密度为4.36 g/cm³、振实密度为5.15 g/cm³,球形度良好,无非金属夹杂引入。
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  超细银粉制备工艺

  刘纪迎, 刘飞

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 41-45.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240100

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  本文通过液相化学法制备超细银粉,研究了硝酸银加料速度、反应温度、硝酸银浓度、细化剂量、碱液温度对超细银粉性能的影响,并采用扫描电镜进行形貌观察。结果表明：硝酸银的浓度、硝酸银加料速度、反应温度、细化剂量、碱液温度分别为0.15 mol/L、200 L/s、55 ℃、35 g、30 ℃时所制备的超细银粉团聚现象少、粒径均一、分布集中,性能指标优异。
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  粉末性能对钽阳极块成形性的影响

  秦媛媛, 李仲香

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 46-50.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240157

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  分析了钽粉物理性能对钽阳极块成形性的影响,研究发现,在相似化学成分的条件下,钽电解阳极块的压制成形与钽粉的流动性、粒度分布及后续团聚处理的颗粒大小等物理性能密切相关。当样品的费氏粒径从6 μm增加到16.4 μm,粒度分布跨度从1.76降低到0.96时,流动性得到改善,同时钽粉压制成形性也明显提高,抗压强度从4.6 MPa提升到了14.6 MPa,并且与做为引线的钽丝的结合也更牢固。
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  超音速火焰喷涂制备铁基非晶涂层工艺

  袁大鹏, 杨文安, 南健, 胡家齐, 谢亮军, 刘庆伟

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 51-56.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240156

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  本研究采用HVOF超音速火焰喷涂工艺制备了铁基非晶涂层,研究了氧气流量、送粉速率对涂层单层平均厚度、孔隙率、维氏硬度的影响规律。涂层单层平均厚度主要受到航空煤油与氧气反应的程度和送粉量的影响。在氧气流量为0.849 6、0.873 2 m³/min时,即接近氧气与航空煤油完全燃烧比例时,涂层单层平均厚度较高,随着氧气流量继续增加涂层单层平均厚度降低。随着送粉速率的增加,涂层单层平均厚度逐渐增大。涂层孔隙率受粉末颗粒表层氧化与粉末颗粒在喷涂过程中的受气体加热加速后的温度、速度的共同影响。孔隙率与送粉速率并未表现出较为明显的数学规律。随氧气流量变大,孔隙率先增加后降低,在0.896 8 m³/min达到峰值。涂层显微维氏硬度主要受到高温高速气体对粉末颗粒的热输入的影响,热输入越高,涂层硬度最低。送粉速率的增加导致涂层硬度较低。随氧气流量增加,显微维氏硬度先降低后增加,在0.873 2 m³/min达到谷值。重点考虑涂层的孔隙率结果,确定当氧气流量为0.849 6 m³/min、送粉速率为3.8 g/min时,获得了孔隙率最低（1.8%）的涂层,该工艺下单次喷涂涂层厚度为21.4 μm、硬度为810.8HV。
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  Ti65/Q355D合金梯度材料的增材制造及组织性能

  孟奎, 范晨阳, 汪成松, 宋涛, 王佩, 韩天

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 57-64.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240138

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  多金属激光增材制造是一种新兴的综合性能优异的复杂部件制造技术。采用激光直接能量沉积法制备Ti65/Q355D成分变化率100%的突变功能梯度材料。采用显微组织分析、能谱分析、透射电镜分析、显微硬度和摩擦性能试验对材料的组织演变、成分偏析、微裂纹形成和力学性能进行表征和分析。结果表明:Ti65和Q355D的显微组织形态存在柱状枝晶和等轴枝晶。Marangoni对流效应促使Ti65在Q355D侧发生成分偏析。两种金属的成分偏析和不同的物理性能是导致界面附近产生裂纹倾向的主要原因。两种金属在高温下发生相互扩散,显微硬度从Q355D(163HV)到Ti65(529HV)近线性上升。Q355D的磨损表面由磨粒磨损、黏着磨损和微切削共同作用导致出现沟槽、碎片、剥落和微裂纹。Ti65的磨损表面存在细小的碎屑和光滑的浅沟槽,发生磨粒磨损和轻微的粘着磨损。在Q355D表面沉积Ti65可以显著地提高样品的显微硬度和摩擦磨损性能,为梯度材料的实际应用提供数据支撑。
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  稀土永磁铁氧体耐压特性及磁性

  王自敏, 廖建文, 邓志刚

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 65-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240050

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  采用陶瓷工艺制备了高耐压稀土永磁铁氧体Ca_0.85-yLa_ySr_0.15Fe_2n-0.3Co_0.3O_19-δ,采用耐压测试仪、永磁铁氧体测量仪、扫描电子显微镜对产品磁特性、耐压特性及显微结构进行了检测与分析,结果表明,在特定工艺条件下,随主配方n、La的取代量y及适当SiO₂的添加,材料的磁性能、耐压特性得到明显改善。当n=5.3,y=0.36,预烧温度为1 260 ℃时获得的预烧料,细粉碎时添加0.15%的SiO₂,结合成形压坯在1 100~1 180 ℃这一温区,v_升=1 ℃/min、v_降=10 ℃/min的慢升温、快降温烧结工艺,可获得（BH）_max为36.37 kJ/m³、AC1 500 V,漏电流为2.4 mA的磁性能优良、具有高耐压特性的稀土永磁铁氧体。
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  基于响应曲面法的铁基记忆合金粉末烧结工艺的优化分析

  张亮, 万浩, 陈悦, 刘光磊

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 70-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240182

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  为进一步提升Fe-Mn-Si系记忆合金成分控制的精度以保证其性能,采用粉末烧结的方法,借助响应曲面法研究了球磨时间、烧结温度、烧结时间3种主要工艺参数的交互作用对铁基记忆合金致密度、显微硬度、抗拉强度和形状回复率的影响规律。结果表明：球磨时间、烧结温度、烧结时间均对合金性能产生重要影响。通过设计响应曲面法实验与结果分析,可以获得一套较为准确的数学模型,用来反映工艺参数对合金性能的影响幅度和作用规律,还可以建立工艺参数与性能之间对应关系。实验验证了所得模型推荐的实验范围内和范围外的两组最优工艺参数制备的试样,各项性能指标的模型预测值与真实实验值间的误差最大值为4.67%,最小值为0.77%,合金成分得到了较为精准的控制。基于响应曲面法的铁基记忆合金粉末烧结成形工艺对工程应用具有指导意义。
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  热处理对选区激光熔化Al-Mg-Er-Zr合金性能的影响

  刘怡然, 李磊, 李芸瑾, 裴昊昱

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 81-86.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240140

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  利用光学显微镜、扫描电镜、摩擦磨损试验机和拉伸试验机等手段,研究了退火温度对添加微量元素Er（质量分数0.14%）和Zr（质量分数0.2%）选区激光熔化Al-Mg合金的微观组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,晶界析出相弥散均匀分布,Al₃(Er,Zr)第二相颗粒尺寸逐渐变大,表面柱状细长晶逐渐融合,组织逐渐均匀;断口韧窝的平均直径和深度逐渐变大、变深;合金的抗拉强度和显微硬度逐渐降低,而伸长率逐渐增大,塑性变形能力显著提高。
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  选区激光熔化成形工艺对GH3625合金显微组织及持久性能的影响规律

  刘俊, 霍俊美, 刘金旭, 刘伟, 李哲琨, 余海

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 87-94.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20250147

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  本文主要研究了选区激光熔化工艺参数对GH3625合金成形缺陷、显微组织及高温持久性能的影响规律。研究结果表明：选区激光熔化过程中,体能量密度过低时,金相中观察到少量未熔合缺陷和较多孔洞缺陷;随着体能量密度的增加,金相中仅存在少量孔洞缺陷,无未熔合缺陷。固溶处理后,不同体能量密度试样的微观组织均表现为横向等轴晶和纵向柱状晶的形貌。并且纵向试样的高温持久寿命和断后伸长率均高于横向试样。试样中仅存在微小孔洞缺陷时,横向和纵向的持久寿命均超过70 h,纵向的断后伸长率也超过23%,持久断口显示裂纹均起源于试样表面,横向试样以晶界微裂纹扩展连通成主裂纹为主要断裂模式,纵向试样以晶界扩散型孔洞汇集微裂纹连通成主裂纹为主要断裂模式。试样中存在条状未熔合缺陷时,高温持久寿命显著降低,横向和纵向试样的持久寿命分别低至19.0 h和28.7 h,纵向的断后伸长率更是降低至9%,这主要是因为条状未熔合缺陷作为微裂纹加速了持久裂纹连通和扩展。
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  时效处理对选区激光熔化成形AlMgScZr合金组织与拉伸性能影响

  肖玉斌, 李林, 田凯, 雷进, 刘子聪, 袁剑平

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 95-100.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240097

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  本文通过改变时效处理的时间,对比研究时效处理对选区激光熔化成形AlMgScZr合金的组织与拉伸性能影响,分析组织形貌与拉伸性能变化趋势,为选区激光熔化AlMgScZr热处理工艺提供数据参考与理论支撑。结果表明：经过时效处理2、4、6 h,合金的抗拉强度达到507.9、538.5、575.4 MPa,相比于未经过时效处理的合金增幅分别达到35%、43%、52%,这是由于合金随着时效处理的时间增加析出大量析出相,Al₃(Sc,Zr)含量增加,阻碍位错运动,产生沉淀强化与细晶强化。合金断口形貌中存在大量韧窝,随着时效处理时间增加裂解面含量增加。
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  93WNiFe 合金拉伸性能对拉伸速率的敏感性及机制分析

  李明, 商传豹, 刘顺, 张慧娟, 孙晓凤, 商玉涛

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 101-106.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230164

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  针对WNiFe合金对拉伸速率的敏感性,以93WNiFe合金为研究对象,通过不同拉伸速率下的单向静拉伸试验,结合断口形貌分析,探究拉伸速率对其拉伸性能（抗拉强度、断后伸长率）及断裂机制的影响,并引入敏感性系数量化敏感程度。结果表明：93WNiFe合金对拉伸速率具有高敏感性,且呈现“低速率区间高敏感、高速率区间低敏感”特征。随拉伸速率从0.18 mm/min增至19.29 mm/min,抗拉强度由889 MPa增至940 MPa（增幅5.7%）,断后伸长率由32.5%降至22.0%（降幅32.3%）;敏感性系数显示,0.18→0.45 mm/min区间的敏感程度最高（抗拉强度S≈48.15 MPa‧min/mm,断后伸长率S≈-11.11%‧min/mm）,而12.06→19.29 mm/min区间敏感程度显著降低（抗拉强度S≈0.28 MPa‧min/mm,断后伸长率S=0）。微观机制上,拉伸速率增加导致断裂模式由“钨-钨界面分离为主”转变为“钨颗粒穿晶断裂为主”,是抗拉强度提高的主因;而断裂相占比从3.68%降至0.66%,导致断后伸长率降低。研究结果可为93WNiFe合金在不同服役速率条件下的应用提供理论参考。
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  高温高速对镍铝氧化铝涂层刮削性能的影响

  吴超, 刘通, 刘建明, 张鑫

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 107-114.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240146

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  篦齿封严是航空发动机中重要的气路动密封结构,为了防止篦齿在运转过程中与金属蜂窝发生磨损损伤,通过等离子喷涂在篦齿表面制备了镍铝氧化铝耐磨防护涂层,涂层涂覆完整、结合良好。采用高温高速可磨耗试验机对涂层进行了模拟工况服役性能测试,结果表明：篦齿与蜂窝刮削后,蜂窝发生明显的塑性变形;篦齿主要发生切削和磨耗,表面有明显蜂窝材质的涂抹、粘附和积聚,提高线速度和进给深度可加重蜂窝破坏变形和对篦齿表面的粘附。篦齿尖端未发生明显的磨损变形,表明涂层在对磨刮削过程中未发生大块剥落,而是被蜂窝层层循环磨耗,涂层对篦齿起到了良好的保护作用。在测试条件线速度为300 m/s、进给深度为300 μm时,碰磨的切向力和径向力极值最大,分别为999.51和582.52 N,实现转静子的小间隙结构,有效保证气路封严效果。
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  机械涂覆法二氧化钛涂层制备及光催化性能

  吴开霞, 查五生, 方秀梅, 夏怡文, 郭丽红, 黄晖, 胡莉

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 115-119.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240127

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  论文采用机械涂覆法在直径为1 mm的氧化锆球体表面制备钛涂层,然后在500 ℃下烧结5 h制备了钛氧化物涂层。利用金相显微镜分析了钛涂层的截面形貌,并研究了不同球磨转速和球磨时间对钛涂层形成的影响。利用X射线衍射仪对钛氧化物涂层进行了物相分析并测定了不同涂层厚度和不同涂层用量的光催化性能。结果表明,球磨转速的增加会增加单位时间内球磨体系能量的输入,从而增加粉末材料的沉积率,使涂层增厚;在一定球磨时间内,涂层厚度随球磨时间增加而增加,且涂层光催化性能随涂层厚度增加而升高,最后趋于稳定;催化剂用量的增加会使溶液降解率增加,但过多催化剂用量会降低溶液降解率。当涂层为球磨30 h,用量为1 g/mL时,溶液降解率最佳,为88.4%,且涂层具有良好的可重复使用性。
评述与进展
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  光固化3D打印技术研究进展及其发展应用

  张嘉, 张俊豪, 贾庆功, 焦华

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 120-129.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240141

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  本文系统综述了光固化3D打印技术的研究进展及其在多领域的应用。首先,介绍了光固化技术的原理及主要方法,包括立体光刻、掩模投影立体光刻、双光子聚合和数字光处理等,并分析了各自的技术特点。其次,详细讨论了光敏树脂的组成、改性方法及其增强性能的研究现状。重点探讨了光固化技术在医学领域（如齿科修复、组织工程支架、肿瘤模型和柔性监测传感器）的应用,并扩展到电子信息和机械制造领域。最后,对光固化技术的未来发展方向进行了展望,强调材料创新和工艺优化在推动医工融合和智能制造中的关键作用。
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  烧结硬化粉的研究及现状综述

  苏凤戈, 郑卓, 何山海

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 130-141.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20250031

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  烧结硬化通常是指在连续烧结冷却后期（650~315 ℃）,在相对较低的冷却速度下（1~3 ℃/s）,材料的大部分或全部转变为马氏体。与传统热处理工艺相比,只需要控制烧结后期的冷却速率就可以实现材料强化,具有工艺成本优势,因此也被称为One Step工艺。通过分析近些年国内外学者对烧结硬化粉的研究工作,讨论了烧结硬化材料成分设计,合金元素加入方式、烧结工艺等对硬化性能的影响,总结了目前烧结硬化粉中出现的一些技术问题,提出扩大合金元素的选择,有针对性的改善烧结硬化工艺将是未来烧结硬化粉的发展方向。
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  Fe基粉末冶金含油轴承材料研究进展

  叶旋, 陈艳芳, 秦岭

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 142-155.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240059

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  Fe基粉末冶金含油轴承材料存在着力学性能与自润滑性能不能兼顾的问题,严重阻碍了Fe基含油轴承的发展与应用。从增强相、润滑相、制备工艺和孔隙结构等方面,介绍了Fe基粉末冶金含油轴承材料研究进展,并指出,研究并开发一种润滑性能好、力学性能高的Fe基粉末冶金含油轴承材料是Fe基复合材料未来发展的趋势之一。
革新与交流
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  DSC法测定自熔合金粉固液相线温度方法探讨

  李红, 张晓丹, 张超, 邢鑫涛, 闫振华, 张淑兰

  粉末冶金工业. 2025, 35(06): 156-164.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240060

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  自熔合金粉末的固液相线温度是其焊接工艺参数设置的重要考虑因素,也是影响该类材料性能以及喷涂、激光熔覆粉、3D打印等加工效果的重要参数,准确测定自熔合金粉末固液相线温度区间尤为重要。主要依据自熔合金固液相线温度测试标准YS/T533-2006,利用DSC差热分析法测试了自熔合金粉末的熔化和凝固曲线,探讨了如何正确测定固液相线的方法以及合适的测试参数。实验结果表明由于凝固过程中过冷度的存在,所得的凝固起始温度低于其升温过程中的熔化起始温度,与二元相图中液相线高于固相线的特征不符。自熔合金粉末的固液相线应根据熔化曲线进行测定,熔化起始温度和熔化终止温度分别对应为固相线温度和液相线温度。此外,不同升温速率、试样量的实验结果表明,升温速率在4~10 ℃/min、试样量在5~50 mg范围内,测试结果重复性好。推荐实验条件为：升温速率为10 ℃/min、试样量为15 mg左右。