2025年, 第35卷, 第3期　刊出日期：2025-06-10

  

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专家论坛
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  电接触用W-Cu合金制备方法及增强方式研究进展

  尹彩流, 杨明, 伊春强, 张新疆, 许征兵, 王秀飞

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 1-11.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20250090

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  在高压输变电系统中,W-Cu电接触合金需承受高温电弧烧蚀、SF6气体冲蚀及机械磨损的复合环境,亟需兼具高导电、强韧性与耐腐蚀特性。系统综述了化学镀、熔渗法、放电等离子烧结、机械合金化及微波烧结等制备技术的微观结构调控机制,论述不同工艺对W/Cu界面结合特性的影响规律;重点剖析了金属颗粒、陶瓷相及纤维增强体通过细晶强化、第二相强化等机制提升合金抗电弧侵蚀性能的作用效果,总结增强相形态分布与界面反应对材料综合性能的协同调控机制。当前研究表明,多元复合增强体系可有效缓解导电-力学性能倒置矛盾,其中纳米双相增强微波烧结材料硬度提升时仍保持高的导电率。未来应着力开发核壳结构纳米增强体、外场辅助烧结技术、机器学习设计平台及全寿命性能评估体系,以突破导电-强度协同优化难题。随着多学科交叉融合,W-Cu合金将为智能电网与极端环境电器提供新一代高性能接触材料解决方案。
研究与开发
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  TiB₂对Al-Zn-Mg-Cu铝合金微观组织和力学性能的影响

  张康, 史子木, 王幸福, 梁驹华, 韩福生

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 12-21.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240014

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  采用1%（质量分数）的TiB₂颗粒作为增强相,研究了其对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响。采用放电等离子体烧结（SPS）技术制备了Al-6Zn-3Mg-Cu铝合金及TiB₂/Al-6Zn-3Mg-Cu复合材料,经热锻、热挤压及T6热处理后获得所需样品,并对样品微观结构和力学性能进行了研究与分析。结果表明,合金元素无宏观偏析,TiB₂颗粒均匀地分布在铝合金基体中。经TiB₂改性后的铝基复合材料晶粒得到细化,组织中的孔洞缺陷减少、微孔聚集现象消失,且TiB₂促进了MgZn₂析出相在基体中均匀分布。由于晶粒细化、微观组织的改善以及MgZn₂的时效析出强化和TiB₂颗粒增强的综合作用,TiB₂/Al-6Zn-3Mg-Cu复合材料的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了539 MPa、495 MPa和10.3%,三者较Al-6Zn-3Mg-Cu合金均获得了提高。
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  超声滚压粉末冶金烧结Ti80合金的组织与性能

  尧晶, 李星毅, 刘潇, 柳中强, 吕元之, 肖志瑜

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 22-29.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230166

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  采用表面超声滚压（USRP）技术对烧结Ti80合金进行表面强化,并借助金相显微镜(OM)、扫描电镜（SEM）等分析滚压前后Ti80合金的微观组织及性能。研究表明：滚压振幅为10 μm时所得试样表面强化效果最佳,滚压后试样致密化效果显著,致密层约400 μm,表面硬度提高了18.5%,表面粗糙度降低了86%。滚压Ti80合金抗拉强度和屈服强度分别为992 MPa、815 MPa,相比烧结试样提高了15.2%、1.3%,伸长率由1.7%提升至2.6%。在4 mol/L盐酸溶液中浸泡8天后,烧结态与滚压态钛合金失重率分别为20.6 mg/cm²和10.6 mg/cm²,失重率降低了48.5%,有效改善了Ti80合金的耐腐蚀性能。
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  等离子旋转电极法制备激光熔覆Inconel738粉末工艺

  张新涛, 张科翠, 张东, 卢苏君, 冯臻, 周华

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 30-35.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240011

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  采用等离子旋转电极法制备激光熔覆用Inconel738粉末,对粉末的制备工艺进行了三因素四水平正交实验,对最佳工艺条件下制备的粉末进行了检测、形貌及组织的观测,结果表明：采用等离子旋转电极法制备的50~150 μm Inconel738粉末在转速为22 000 r/min、电流强度为650 A,进给速度为1.3 mm/s的工艺条件下,制备的粉末收得率可达91.0%,粉末流动性为10.7 s/50 g,松装密度为4.78 g/cm³,球形度为92%,氧质量分数为0.68×10^-4,粉末球形度好、表面光滑、几乎无空心粉、内外部为树枝晶结构,可满足激光熔覆要求。
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  等离子旋转电极雾化法制备M50NiL粉末及组织形貌分析

  李顺杰, 李继文, 张欣, 王真帅, 刘伟, 徐流杰

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 36-42.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230118

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  采用金相显微镜、扫描电镜、氧氮分析仪、激光粒度分析仪和X射线衍射仪等分析手段对等离子旋转电极雾化法（PREP)制备的M50NiL金属粉末进行了显微形貌、物相组成、氮氧含量、粒径分布以及流动性等特征参数分析。结果表明：粉末的粒径范围较窄,主要分布在30~53 μm之间,粒径分布呈现单峰分布,粒径分布曲线呈正态分布,平均粒径为45.21 μm。粉末化学成分均匀,纯度高,无其他杂质;金属粉末氮氧含量低,氧元素质量分数小于0.024%,氮元素质量分数低于0.025%。M50NiL粉末均主要由α相组成;凝固组织随粒径的变化而变化;粒径处于15~53 μm的粉末凝固组织为细小的胞状晶和枝晶组织,粒径在53~150 μm范围的粉末凝固组织为树枝晶组织,粒径大于150 μm的粉末凝固组织为粗大的等轴晶。M50NiL粉末物理性能优异,满足粉床熔融增材制造技术要求。
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  基于微晶蜡基粘结剂Al₂O₃陶瓷的注射成形

  李革民, 袁建坤, 陈睿智, 陈鹏起, 程继贵

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 43-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240037

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  利用注射成形技术生产近净形状的Al₂O₃陶瓷能够克服陶瓷高硬度带来的切削加工困难等问题。因注射成形常用的石蜡基粘结剂存在石蜡组元易挥发、注射过程易发生相分离等不足,采用一种新型微晶蜡基粘结剂,对D₅₀为1.345 µm的Al₂O₃粉末进行注射成形,考察注射工艺参数对生坯密度的影响,研究脱脂溶剂种类、脱脂温度等对脱脂速率的影响,并探究了烧结温度对Al₂O₃烧结体微观组织和力学性能的影响。结果表明,采用注射温度145 ℃,注射压力7 MPa,保压压力8 MPa,模温25 ℃的工艺参数,可以获得无缺陷的Al₂O₃注射成形生坯。注射生坯在三氯乙烯中于50 ℃脱脂10 h和热脱脂后,在1 550 ℃烧结4 h,得到致密度达97%,体积收缩率45.5%,显微硬度15 GPa以上,抗弯强度达290 MPa的烧结体。
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  Y元素对Cu-Ni-Sn-xY合金耐腐蚀性能的影响

  刘晓雄, 丁自鹏, 李珍, 卢松林, 周天岐, 杨贵荣

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 49-57.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240020

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  采用放电等离子烧结（SPS）制备了不同稀土Y含量的Cu-12.5Ni-5Sn-xY合金,通过电化学测试研究了微量Y的添加对Cu-12.5Ni-5Sn-xY合金微观组织和腐蚀行为的影响,并探讨了合金的腐蚀机制。结果表明：稀土Y的加入整体改善了合金微观组织和晶粒大小的均匀性,改善了合金的耐腐蚀性能。当Y质量分数为0%~1.0%时,Cu-12.5Ni-5Sn-xY合金的耐腐蚀性先提升后降低,Cu-12.5Ni-5Sn-0.7Y合金具有较低的自腐蚀电流密度（1.116×10^-5 A/cm²）和较低的腐蚀速率（0.266 mm/a）,与未添加Y的Cu-12.5Ni-5Sn合金相比较,最大腐蚀深度降低约63.8%,耐蚀性最好。稀土Y通过促进Ni元素的均匀分布,改善膜层致密性和稳定性,内部腐蚀层主要由NiO组成,中间层主要由SnO组成,表层则主要由CuO、Cu₂O和Cu₂(OH)₃Cl组成,同时Y参与反应生成致密氧化物Y₂O₃覆盖在合金表面,有效阻止腐蚀性离子对合金的侵蚀,改善Cu-12.5Ni-5Sn合金的耐腐蚀性能。
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  原子层沉积Al₂O₃调控FeSiAl粉末低频电磁特性

  周瑞, 郭阳

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 58-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240067

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  片状FeSiAl（FSA）粉末因其较高的介电常数导致差的阻抗匹配和微波吸收性能。为此,采用原子层沉积技术在FSA粉末表面构筑了Al₂O₃纳米涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱和矢量网络分析仪表征了FSA基复合材料的物相成分和电磁特性。结果表明：随着沉积周期的增加,FSA基复合材料的电磁参数和低频微波吸收性能发生了明显的改变。当沉积周期为66时,FSA基复合材料具有最优的低频微波吸收性能。在厚度为3.5 mm时,其有效吸收带宽为0.39 GHz,反射损耗最小值为-14.11 dB。这主要归结于Al₂O₃纳米涂层在维持FSA较强电磁波衰减能力的基础上降低了FSA粉末的介电常数,并优化了其阻抗匹配。
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  粉末法Bi2223超导导体液氦温区稳定性研究

  胡泽文, 王庆相, 柳建

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 64-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240055

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  采用改进的粉末法结合多道次集束拉拔技术制备了Bi2223/Ag超导带材,金相检测显示,超导带材中Bi2223粉末芯丝变形均匀,带材各部分银超面积比例均匀稳定。设计了多层带材堆叠式的超导电缆导体,并利用THEA建模模拟研究超导电缆导体在磁约束聚变磁体复杂电磁工况条件下的稳定性,计算分析了4.2 K下不同载流量和背景磁场下的导体分流温度（T_cs）,并模拟聚变堆等离子体破裂瞬间（20~30 ms）的能量（200~300 mJ/cm³）冲击对导体稳定性的影响。模拟计算结果显示,设计的超导导体具有良好的稳定性,在高于等离子体破裂的能量冲击下,导体局部温升在极短时间达到峰值后快速回到初始状态,最高温升低于运行条件下的分流温度。
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  碳化硼-氧化铝芯块中氢的吸附机制及其含量控制

  王巍, 张欣楠, 陈向阳, 孙悦, 白雪, 刘宇阳, 杨磊, 王鹏宇, 王志刚, 卢俊强, 王星明

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 70-76.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20250076

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  开展了烧结温度及脱附后处理对碳化硼-氧化铝(WABA)芯块氢体积分数的影响研究,通过惰性气体熔融-热导法分析样品的氢体积分数。结果表明：烧结温度从1 300 ℃升至1 590 ℃,芯块氢体积分数下降69.3%,脱氢效果显著;脱附后处理研究表明,芯块呈现三阶段脱氢特征,分别为孔隙吸附水(<120 ℃,氢体积分数93.996×10^-6)、深孔毛凝水及内部结晶水(120~550 ℃,氢体积分数22.211×10^-6)、结合态羟基及残留有机物（>550 ℃）;当环境湿度(RH)<30%时,氢体积分数可降至17.583×10^-6;与氩气相比,氦气扩散速率快、分子小,平均氢脱附率提升42.2%,最低可达10×10^-6以下;当RH>70%时,脱附处理后的芯块存在二次吸氢行为;过程能力分析表明,多批次芯块氢体积分数CPK值大于2.0,验证了测试方法及工艺的稳定性,为WABA芯块的生产与质量控制提供了理论依据和技术支持。
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  选区激光熔化制备316LN

  杨鑫悦, 杨玉滢, 赵定国, 孙鑫, 胡章岩, 孙英杰

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 77-86.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240150

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  将CrN作为增氮剂配置316LN过配粉末,并用选区激光熔化法成形316LN高氮钢样品,研究工艺参数对高氮不锈钢形成的影响。采用氧氮氢联测仪、X射线衍射和电子背散射衍射等手段,对得到的316LN高氮钢样品的氮含量、氮排放、物相组成、微观结构和显微硬度进行了分析。结果表明：当激光密度增加时,样品的致密度呈先增大后减小的趋势,在138.89 J/mm³时达到最大值为95.33%。粉末氮含量随能量密度升高而降低,显微组织以细小的胞状晶和柱状晶为主,物相以奥氏体为主。316LN过配粉末成形试样强度随能量密度升高有一定上升趋势,伸长率呈下降趋势。在激光能量密度范围（69.44~182.29 J/mm³）内,316LN过配粉末成形试样最高伸长率为21.56%。综合考虑,激光能量130.21 J/mm³时,316LN过配粉末选区激光熔化成形试样呈现良好的力学性能。
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  B₄C含量对热压烧结SiC/Al复合材料性能的影响

  王海涛, 樊子民, 唐明强, 赵放, 林晨, 乐晨, 陈义华

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 87-91.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240021

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  采用热压烧结法制备了SiCp/B₄Cp混杂增强铝基复合材料。研究了复合材料的致密度、力学性能、物相组成、显微结构、摩擦因数及其磨损量。研究结果表明：随着B₄C含量的增加,密度逐渐降低;当B₄C含量为10%时,致密度可达99.89%;当B₄C含量为25%时,硬度达79HRB;抗弯强度先增大后降低,当B₄C含量为10%时达559.47 MPa;B₄C含量为20%时试样的摩擦因数与磨损量最小,分别为0.17与3.61×10^-6 g/m。
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  微量CeO₂添加对W-Ni₃Al-Co合金微观组织及力学性能的影响

  刘景明, 胡璐璐

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 92-99.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240039

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  W-Ni₃Al-Co合金低的力学性能限制了其在动能穿透器中的进一步应用。通过机械球磨结合放电等离子烧结W-(9-x)Ni₃Al-Co-xCeO₂(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)合金,分析不同稀土氧化物含量与烧结合金相对密度、物相、微观结构和力学性能的内在联系。结果表明,微量添加的纳米CeO₂为原位Al₂O₃生长提供了异质形核点,促进了该氧化物的原位生成;0.1%质量分数的CeO₂在烧结过程中未发生团聚且提升了合金的界面结合力。同时,0.1%纳米CeO₂与原位生成的Al₂O₃颗粒协同强化合金。最终导致W-8.9Ni₃Al-1Co-0.1CeO₂合金表现出优异的综合性能,其抗弯强度、硬度、相对密度和钨晶粒尺寸分别为1 686.67 MPa、71.14HRA、99.53%、3.85 μm。
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  Y₂O₃含量对黄铜-镍基合金异质激光增材修复组织和性能的影响

  范朝, 胡家齐, 张志强, 刘庆伟

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 100-106.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240056

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  采用含有Y₂O₃稀土氧化物的镍基合金粉末对黄铜进行激光增材修复试验,研究不同质量分数的Y₂O₃稀土氧化物对镍基合金粉末修复试样显微组织和性能的影响。研究表明：熔覆接头由基体、热影响区、熔覆区组成。熔覆区组织结构主要由γ基体相、γ′强化相MC相及Laves相组成。添加适量的Y₂O₃后,改善了熔覆接头的组织形貌,有效抑制了熔覆区Laves相生成,改善了枝晶间Nb元素的偏析,熔覆区顶部及中下部主要分布树枝晶组织,且分布更加紧密、晶粒尺寸也得到改善;同时,熔覆区析出相尺寸也显著减小。熔覆区的磨损量随Y₂O₃稀土氧化物含量增加而呈先下降后上升的趋势,在0.8%含量的Y₂O₃下,耐磨性能最佳,此时磨损机制为磨粒磨损。
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  电极感应熔化气雾化工艺气体流场数值模拟

  峰山, 张浩

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 107-114.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240009

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  采用流体力学FLUENT软件模拟电极感应熔化气雾化制粉技术的气体流场状态。设置超音速喷嘴在不同入口压力（2、3、4 MPa）,超音速喷嘴出口之间不同角度（40°,45°,50°）及喷嘴出口与喷嘴中心孔（金属液流下落通道）之间不同距离（12、18、22 mm）的客观条件参数,模拟气体流场在雾化室内流动规律。结果表明,气体流场均呈一系列膨胀波与压缩波的射流结构。提高喷射压力,能有效提升气体射流速度,理论上能产生更大的剪切力,将有利于雾化。合理调整喷嘴间夹角能让气体与管壁间尽量减少沿程压力损失,同时也能控制回流气场位置。回流气场位置也受喷嘴出口与金属液流间距离的影响,随着气体射流与金属液流间距离的加大,气体射流在运动过程中逐渐降低速度才交汇成回流气场,该流场位置远离喷嘴中心孔（金属液流下落通道）,引起雾化不充分导致粉末颗粒粗大,不规则形状粉末占比大。如果回流气场靠近喷嘴中心孔（液流下落通道）会阻碍液流下落,造成反喷、喷溅。
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  磁粉离合器用FeCoNi软磁合金粉末的制备

  韩森, 覃思思, 刘东华, 肖明清, 钟韬, 熊爱虎

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 115-118.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240079

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  采用真空气雾化法制备了磁粉离合器用FeCoNi三元软磁合金粉末,并对其显微形貌、杂质元素含量和软磁性能进行了表征。在此基础上,研究了粒度配比对粉末流动性和松装密度的影响以及热处理对粉末软磁性能的影响。研究结果表明：通过选择合适的粒度配比,可以获得同时具有较好流动性和松装密度的合金粉末,当粒度配比为60%（65~105）+30%（38~65）+10%（28~38）时,磁粉的流动性为17.09 s/50 g,松装密度为4.59 g/cm³,有利于提高磁粉离合器的使用性能;通过热稳定性分析,经800 ℃、40 min热处理后,矫顽力由10.33 kA/m降至0.58 kA/m,软磁性能可得到较大幅度改善。
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  降氧工艺对钽粉降氧性能的影响因素分析

  李丽君, 林辅坤, 李正龙, 杨宁

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 119-124.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240040

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  探讨了钽粉镁处理降氧工艺,从不同掺镁量、反应温度、抽空时间等参数分析了影响降氧效果的各因素。同时对钽粉降氧出炉后、酸洗后的各项性能进行了比较分析,重点分析了不同工艺条件下钽粉的物理性能、化学性能、电性能。研究表明镁含量不足会导致产品的氧、镁偏高,漏电流偏大,生产过程镁添加量需高于理论量。随着温度的增加,产品的体积收缩有降低趋势,且温度在880 ℃以上时,体积收缩降低明显,因此生产过程温度应控制在880 ℃以下。抽空时间在3~5 h,减少液-固烧结时间,增加气-固反应时间,可使产品的漏电流、损耗明显偏低。生产过程应设计合理工艺降低产品的漏电流、损耗。
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  物流箱用不锈钢表面激光熔覆18Ni300马氏体钢组织及耐磨性能

  陈爽, 孙树政

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 125-130.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230165

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  为提升物流料箱用304不锈钢的表面硬度及耐磨性,在304不锈钢表面采用激光熔覆技术制备了18Ni300马氏体钢涂层,以期望提升其使用寿命。分别采用金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及背散射电子衍射技术（EBSD）分别对涂层的微观组织、相组成及晶体学特性进行研究。并对涂层的表面显微硬度及耐磨性进行测试。结果表明：18Ni300马氏体钢涂层成形性较好,无明显裂纹等缺陷。熔覆层相组成由马氏体和奥氏体组成,并具有较高的位错密度。18Ni300马氏体钢涂层的表面显微硬度约为(408±15.2) HV,约为304不锈钢的两倍。18Ni300马氏体钢涂层的摩擦因数为0.44,比磨损率为4.35×10^-5 mm³/N·m,磨损机制以磨粒磨损为主。
评述与进展
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  金属铼的制备和性能研究进展

  陈福鸽, 刘洁, 申坤瑞, 康聚磊, 赵虹淳, 李昕东, 董海洪

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 131-138.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240065

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  金属铼因具有高硬度、高强度、良好塑性以及优异的耐热冲击性和抗蠕变性能,在航空航天、核工业、催化领域、电子领域、生物医学等高科技领域得到了广泛的应用。本文综述了铼粉及铼制品的制备方法,其中制备铼粉的氢气还原法的应用最为普遍。铼粉的制备向着铼粉纯度提升方向发展。铼制品的成熟制备方法包括粉末冶金法、电子束熔炼法和化学气相沉积法。粉末冶金法生产成本低,但复杂构件生产困难;电子束熔炼法制备的产品纯度较高,但成本高且复杂构件生产困难;化学气相沉积法纯度高、可制备复杂构件,多用于薄膜材料的制备,但成本较高。3种方法均较为成熟,并均具备了一定的工业化生产能力。在此基础上,对不同制备方法的铼力学性能和蠕变性能进行了比较,认为热等静压和化学气相沉积法制备的铼具有更好的性能,且热等静压法由于成本较高还不具备工业化生产能力。国内研究机构还需要进一步探索先进的制备技术、深入研究铼形变机制、探索新的应用领域。
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  SiC增强镁基复合材料的机制及研究进展

  秦琴, 刘嘉伟, 王升旗, 张宇, 张舒奕, 李政龙

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 139-148.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240030

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  镁基复合材料具有优异的综合性能,如低密度、高比强度和高比模量,被广泛应用于各个行业并对其开展了深度的研究。本文主要综述了增强体SiC对镁基复合材料的强化机制及研究进展,发现SiC能有效地平衡传统镁基复合材料中强度与塑性之间的矛盾关系,对镁基复合材料起到良好的增强效果。通过综述分析,SiC对镁基复合材料的强化方式主要有Orowan强化、细晶强化、热错配强化和载荷转移强化等;同时增强体颗粒的大小及分布情况对镁合金的强化起决定性作用并决定了强化方式,如颗粒增强体的添加量为1%时,对于多数镁合金来说效果最优;如微米和纳米尺度的SiC更能有效增强镁基复合材料的力学性能。而要获得优异的SiC镁基复合材料,当前最好的方法有熔体浸渗法、粉末冶金法、搅拌法以及高能超声处理法。纳米SiC增强体在镁基复合材料中的应用属于一项前沿的研究课题,通过精心的设计和制备,有望提高镁基复合材料的力学性能、耐磨性能和耐腐蚀性能,从而在航空航天、汽车和电子等领域具有广阔的应用前景。
革新与交流
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  铜薄膜修饰对固态金属锂电池界面稳定性的提升

  游志平, 马宏, 赵明

  粉末冶金工业. 2025, 35(3): 149-155.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240033

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  固态金属锂电池有望实现高达500 Wh/kg的高能量密度,因此是实现新能源汽车续航里程突破的关键电化学储能体系。然而,金属锂负极与固体电解质之间较差的接触稳定性严重制约了其循环性能。实验从固体电解质与金属锂负极间界面相的体积应变入手提升界面稳定性。不同于常规的高电化学活性修饰层,在固体电解质与金属锂负极之间引入了具有较低电化学活性的铜薄膜修饰层,因此能够大大降低界面相体积变化率,从而增强界面接触的稳定性,使固态金属锂电池的循环性能获得提升。通过电化学阻抗谱发现,铜薄膜的引入能够将固态电池负极界面单位面积面阻抗由2 030 Ω/cm降低至65 Ω/cm;钴酸锂正极的克容量发挥从118 mAh/g提升至145 mAh/g;固态金属锂电池0.33 C条件下循环500圈,容量保持率从46.3 %提升至93.5 %。