点阵结构是一种三维规则排列的空间几何结构,其具有比强度高、比刚度高的特点,在航空、医疗、车辆、建筑等领域有着广阔的应用前景。针对增材制造技术在点阵结构金属构件上的应用,分析了增材制造制备金属点阵结构的关键技术以及相关研究进展,着重介绍了点阵结构的种类和特征,以及增材制造技术制备点阵结构金属构件的优势,解析了点阵结构成形工艺中粉末熔凝过程及热处理对构件性能的影响,并总结了金属点阵结构的缺陷产生机制和缺陷检测方法,对增材制造金属点阵结构的发展趋势进行了展望。

为探究镍基高温合金FGH95固溶冷却过程中γ'相析出影响下的本构行为,开展了升温过程、冷却过程以及拉压循环等条件下的力学实验,结合显微组织表征、热力学计算以及本构模型建立等方法,对连续冷却过程中的γ'相析出行为及强化规律进行了分析。结果显示：在20 ℃/min的连续冷却过程中,γ'相将会不可避免地析出。从力学测试和本构模型分析中发现,升温过程和冷却过程中的合金力学性能具有差异,这是由于冷却过程中经历了γ'相快速析出的温度区间,所以在拉伸实验时表现出更高的强度和应变硬化率。建立的本构模型可以较好地预测固溶态FGH95合金连续冷却过程中的力学性能。

本文使用Pr₇₀Al₂₀Co₁₀合金扩散源对（Nd_0.4Ce_0.6）₃₀M_0.5Fe_balB_0.92（M=Co,Zr,Cu,Ga,Al）（命名为Ce₆₀）磁体进行了晶界扩散处理,研究了扩散时间对磁体磁性能和微观组织的影响。结果表明,扩散8 h后Ce₆₀磁体的内禀矫顽力H_cj从6.51 kOe提升至10.61 kOe,提高了约63%;剩磁B_r从11.12 kGs微降至11.05 kGs,降幅约为0.6%。扩散8 h磁体20~80 ℃温度区间矫顽力温度系数为-0.735%/℃,剩磁温度系数为-0.150%/℃。电子探针（EPMA）和扫描电镜（BSE）分析表明,扩散后Pr和Co主要存在晶界相中,少量Pr进入主相形成核壳结构,Al在磁体中大体呈均匀分布,少量Al富集在晶界中。热重分析表明,Ce₆₀磁体的居里温度T_c约为230 ℃,扩散后磁体的T_c几乎保持不变。Ce在晶界处的聚集程度减弱,同时主相晶粒周围出现连续均匀的薄层富稀土相,是Ce₆₀磁体的矫顽力显著提升的主要原因。

铁基非晶软磁合金具有低损耗、高磁导率等特性,广泛应用于高频电子及电力储能领域,但存在非晶形成能力弱、高频损耗高、抗直流偏置性能不足等问题,制约了其规模化应用。本文采用新型气水组合雾化工艺制备球形软磁合金粉末,系统探究P元素替代Fe元素对FeSiBPC磁粉芯非晶形成能力与软磁性能的调控作用。研究表明,当P元素的原子数分数为4%时,Fe₇₉(SiBC)₁₇P₄合金粉末展现出优良的非晶形成能力、高频区间低损耗特性及优异的软磁性能,在外加磁场增至100 Oe时,该非晶磁粉芯的直流偏置仅下降23%。以上结果证实,P元素的引入不仅能改善铁基软磁合金粉末的非晶形成能力,还可提升其软磁性能,为铁基非晶合金的商业化生产与工程应用提供了理论参考。

对电子工业废料氧化铜进行提纯处理,将处理后获得的氧化铜粉末进行高能球磨,得到氧化铜粉末前驱体。采用氢气还原得到超细铜粉,借助扫描电子显微镜观察超细铜粉的微观形貌,利用激光粒度仪检测其粒度与比表面积。结合实验数据,分析还原温度、还原时间对超细铜粉微观形貌、粒度及比表面积的影响。实验结果表明：制备超细铜粉的最优工艺条件为球磨至平均粒度0.18 μm、还原温度600 ℃、还原时间60 min、氢气流量0.5 L/min。该条件下得到的铜粉末平均粒度为8.72 μm,还原率达99.7%,还原程度较高,且粉末表面光滑不易氧化。铜粉粒度随还原温度的升高和还原时间的延长而增大。

随着航空航天、核工业等高端领域的快速迭代,增材制造等先进成形技术对难熔金属粉末的综合性能提出了更高要求,其中高球形度、优良流动性及高松装密度的钼粉,是保障钼基构件成形质量的核心前提。直流电弧等离子体技术凭借能量密度高、反应环境洁净、球化效果稳定等独特优势,成为破解难熔金属粉末制备瓶颈的有效手段。本研究以市售不规则钼粉为原料,采用该技术制备高性能球形钼粉,重点探究送粉速率与等离子体功率两大核心参数对粉末性能的调控规律,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、流动性测试仪等设备,系统表征球化后钼粉的形貌特征、粒径分布等关键物理性能,结果表明：直流电弧等离子体球化处理未改变钼粉的物相组成,球化后粉末仍保持单一体心立方结构的钼相,无氧化杂质及其他杂相生成。当调控送粉速率为80 g/min、等离子体功率为45 kW时,球化效果最优,制备的钼粉颗粒表面光滑、无明显团聚,球化率可达98%以上,粒径分布较原料钼粉显著收窄,中位径（D₅₀）由原料的34.47 μm降至23.56 μm。球化后钼粉的流动性达11.6 s/50g,较原料减少9.9 s;松装密度从2.8 g/cm³提升至6.1 g/cm³,提升幅度达117.9%。基于上述实验结果,本研究阐明了钼粉球化“能量吸收-液滴成形-凝固稳定”的三阶段机制,并分析了较高功率条件下出现的纳米颗粒包覆现象及其潜在应用价值,为高性能球形钼粉的工业化制备与高端应用提供了理论支撑与技术参考。

采用电极感应熔炼气雾化法（EIGA）及等离子旋转电极法（PREP）制备Ti31钛合金粉末。对两种方法制得的Ti31粉末的化学成分、形貌、粒径分布等特性进行了对比,并分析了Ti31粉末与选区激光熔化（SLM）技术的工艺适配性。结果表明,两种方法制备的Ti31粉末非金属元素含量较低,粉末主要物相均为α-Ti密排六方晶体结构,PREP法制得的Ti31粉末氧含量更低,球形度更高,流动性更好,空心粉率更低,Ti31打印试样化学成分与室温拉伸性能均满足Ti31锻件标准要求,EIGA试样具有更高的抗拉强度与屈服强度,PREP试样具有更优异的断后伸长率与断面收缩率。

以316L不锈钢粉为原料,加入Cr₂N为氮源,采用粉末冶金工艺制备了316L含氮不锈钢,研究了氮含量对粉末冶金烧结不锈钢组织与性能的影响。结果表明：无论烧结态还是热处理态,随着氮含量增加,合金晶粒尺寸逐渐减小,晶粒形状圆化;随着氮含量继续增加,组织中观察到了块状、条状的大尺寸晶粒。性能检验结果表明,随着氮含量增加,合金硬度一直增加,设计氮含量1.5%时,不锈钢烧结态和热处理态的硬度分别为75.4HRB和90.2HRB。随着氮含量增加,不锈钢抗拉强度先增大后降低,热处理态的强度高于烧结态的强度;设计氮含量0.9%时,不锈钢烧结态和热处理态的试样达到最大值,分别为518.3 MPa和597.1 MPa。烧结态不锈钢设计氮含量小于0.9%时,合金冲击韧性变化不大;其后,随着氮含量增加,冲击韧性显著降低。热处理态不锈钢冲击韧性低于烧结态不锈钢。热处理态不锈钢设计氮含量0.3%时,冲击韧性略有增加,其后一直降低。

采用粉末冶金结合高温压力加工制备了Mo-14Re合金棒材,分别采用三点弯曲法、拉伸法和冲击法测试了其韧-脆转变温度,结合断口形貌对合金不同测试方法下韧-脆转变随温度的变化进行了分析。结果表明,三种方法测试得到的Mo-14Re合金的韧-脆转变温度均在-180 ℃~-196 ℃范围内。随测试温度从-120 ℃下降到-196 ℃,Mo-14Re合金的弯曲强度和抗拉强度升高,塑性变形能力及冲击韧性下降。拉伸断口随温度下降由穿晶准解理断裂转变为沿晶和穿晶混合型断裂。相同温度下,不同方法在应变速率方面的不同是影响合金韧-脆转变的关键因素之一,因此,在同种材料韧-脆转变温度对比时应该明确测试方法和测试参数。

利用氢气烧结和热轧工艺制备了纯钨和W-0.5wt.%Hf材料,研究了Hf的添加对钨合金的微观组织、力学性能以及再结晶行为的影响。引入的晶界强化元素Hf能够和偏聚在W晶界处的杂质O结合形成HfO₂颗粒,净化并强化晶界,细化晶粒。添加Hf提高了钨合金的抗拉强度,改善了钨合金的韧性。100 ℃时W-0.5%Hf合金的极限抗拉强度为（1 008±7.09） MPa,比PW提高了14.5%。200 ℃时W-0.5%Hf合金表现出明显的韧性断裂,断后伸长率为9.15%±0.77%,比PW提高了80.8%。当拉伸测试温度高达1 000 ℃时,W-0.5%Hf合金的极限抗拉强度仍能达到（466.64±7.63） MPa。W-0.5%Hf合金的再结晶温度为1 400 ℃,相比于纯W,提高了约200 ℃。

喂料的粉末装载量对金属注射成形（metal injection molding, MIM）NiTi形状记忆合金的高精度成形和烧结致密化至关重要。本文通过蜡基粘结剂制备注射成形NiTi合金,研究粉末装载量对流变性能和烧结密度的影响。研究发现,不同装载量的MIM NiTi合金喂料的粘度与温度和剪切速率均呈单调负相关。60%粉末装载量时,应变敏感性最优,同等温度和剪切外力条件下具备更好的流动性。粉末装载量越高,粘流活化能越高,温度敏感性越高。通过计算综合流变学因子,认为65%粉末装载量时综合流变学性能更好,能减少注射缺陷;溶剂脱脂和热脱脂完成后发现,65%装载量时,无裂纹、气泡的良品率最高,达到99.8%。烧结后的碳、氧杂质含量相比前期研究大幅降低,粉末装载量对杂质含量影响不大,主要归因于工艺优化。但高装载量的MIM NiTi合金更容易获得高密度,达到96.5%。研究为高性能MIM NiTi合金的制备和应用提供了喂料设计方案。

研究针对选区激光熔化（selective laser melting, SLM）GH3230高温合金成形过程中易产生微裂纹的问题,优化了成形工艺参数,系统探究了热等静压（hot isostatic pressing, HIP）及热处理（heat treatment, HT）对GH3230高温合金微观组织与力学性能的影响。实验采用超高转速等离子旋转电极雾化工艺（SS-PREP）制备的GH3230高温合金球形粉末为原材料,通过调整激光功率,筛选出裂纹最少的工艺参数,并分别进行HIP和HIP+HT后处理。结果表明：低激光功率下的体能量密度不足导致未熔合缺陷,而205 W参数下裂纹显著减少且无未熔合缺陷。HIP处理后,沉积态裂纹完全闭合,晶界及晶内析出链状连续分布的碳化物,平均尺寸为1.31 μm,晶粒等效直径为7.14 μm;HIP+HT处理后,碳化物发生回熔与重分布,平均尺寸减小至1.18 μm,晶粒尺寸较HIP态增加32.1%,导致室温抗拉强度因析出相强化效应减弱而降低,而晶界碳化物的细化和晶粒粗化协同提升了高温抗拉强度与塑性。断口分析表明,HIP+HT态室温断裂为准解理型,而高温断裂呈现韧性特征。

研究了氧化铝晶须含量对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响。在铜基摩擦材料中添加了不同含量的氧化铝晶须,通过摩擦磨损实验发现,试样的磨损机制与氧化铝晶须的含量密切相关。添加氧化铝晶须含量为0.25%（质量分数）时,摩擦因数较未添加氧化铝晶须试样增加了约3%,磨损量减少了约5%。随着氧化铝晶须含量的继续增加,硬度、摩擦因数呈下降趋势,磨损量随着氧化铝晶须含量的增加而增大。微观分析实验后的试样发现,随着氧化铝晶须含量的提高,剥落坑和裂纹逐渐减小,磨损机制由剥层磨损向氧化磨损转变。当氧化铝晶须含量达到0.50%后,磨损机制由氧化磨损演变为磨粒磨损,并最终转化为黏着磨损。

采用粉末冶金工艺制备了不同Al₂O₃含量的风电扭矩限制器用铜基摩擦材料,研究了Al₂O₃含量对摩擦材料微观组织、机械性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,摩擦材料的各组元均匀分布于铜基体内;当Al₂O₃含量为1%和2%时,摩擦材料的硬度、抗压强度和粘接强度接近,当Al₂O₃含量增加至3%时,材料的硬度增加而抗压强度和粘接强度下降;摩擦材料的磨损机制为磨粒磨损,随着Al₂O₃含量的增加,材料的摩擦因数先增大后减小而磨耗持续增大,摩擦表面磨损程度加剧,出现裂纹和分层。当Al₂O₃的质量分数为2%时,铜基摩擦材料具有最佳的综合性能,抗压强度和粘接强度分别为279.45 MPa和29.70MPa,摩擦因数为0.58。

采用真空热压烧结工艺制备了氧化物弥散强化（oxide dispersion strengthened, ODS）HT9钢,测定了不同烧结温度和不同烧结压力条件下试样的致密度及维氏硬度、拉伸强度、伸长率等力学性能,利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等设备分析了不同烧结参数对ODS-HT9钢微观结构、物相组成、断口形貌的影响。结果表明：烧结温度的提高,有利于粉末颗粒的粘结,提高试样的致密度。烧结温度为1 050 ℃时,试样的致密性最好,具有较好的综合性能,硬度、抗拉强度和伸长率分别是647HV、916.1 MPa和10.7%,断口呈塑性断裂。随着烧结压力的提高,试样的硬度、抗拉强度和伸长率逐渐增大,致密度显著提高。当烧结压力超过30 MPa后,试样致密度、硬度、拉伸强度和伸长率增大的趋势减缓。

实验探究放电等离子烧结工艺对NiCoCr多主元合金微观组织、力学性能及电化学腐蚀性能的影响规律,为放电等离子烧结技术制备综合性能良好的多主元合金零件提供参考。通过气雾化的方法制备NiCoCr多主元合金粉末。随后在900 ℃-5 min（30 MPa）,1 000 ℃-5 min（30 MPa）,1 000 ℃-0 min（40 MPa）条件下进行试烧结,依据烧结样品的微观组织选择出合适的烧结参数,最终确定900 ℃-15 min（30 MPa）,1 000 ℃- 15 min（30 MPa）,1 100 ℃-15 min（30 MPa）为本实验的烧结参数,并对该参数下制备的烧结态试样进行微观组织表征、单向拉伸试验以及电化学腐蚀试验。结果表明：随烧结温度的提高,合金的强度大幅下降,屈服强度由835 MPa降低至359 MPa,但塑性大幅提高,伸长率由22.5%提高至61.6%,且合金的加工硬化率有显著改善;同时,合金的耐蚀性增强,腐蚀电流密度（I_corr）由644 nA/cm²减小至57 nA/cm²,腐蚀电位（E_corr）由-0.369 mV增大至-0.249 mV。放电等离子烧结工艺制备的NiCoCr多主元合金具备优异的力学性能,试样在1 100 ℃-15 min（30 MPa）条件下烧结时力学性能与耐电化学腐蚀性能匹配良好。

气雾化法制备的金属粉末具有粒度小,球形度高,纯度高杂质低、产量高成本低等特点,广泛应用于增材制造、粉末冶金、注射成形等多个领域,气雾化制粉方法也成为日益关注的焦点之一。本文总结了数值模拟与雾化机制探究的发展历程,综述了气雾化制粉技术与制粉设备的研究进展,探讨了气雾化工艺参数对雾化过程、粉末形貌、粉末特性等方面的影响,最后对未来的气雾化法制备金属粉末的发展和研究方向进行了展望。

镍粉是粉末冶金的重要原材料,其粉末特性直接与制备工艺相关。喷雾热解在制备镍基粉末方面具有显著优势。因此,本文综述了几种主要的镍粉制备方法,包括机械研磨法、化学还原法、氢气还原法、电解法、羰基分解法、气相沉积法、水热/溶剂法和热分解法,并对比了它们各自的流程、关键参数和优缺点。重点讨论了喷雾热解法的工艺参数,包括雾化方式、前驱体、载气、添加剂、还原剂等对镍粉形貌的影响,为喷雾热解制备镍基粉末的技术升级提供参考和依据。

粉末床熔融增材制造技术以其独特的设计自由度在航空航天、生物医疗及汽车制造等领域得到广泛应用。然而,高昂的金属粉末原料成本是制约其大规模生产的关键因素之一。金属粉末的循环再利用被视为降低生产成本与环境影响的有效途径。本文系统梳理了我国增材制造用金属粉末标准化体系的建设进展,重点分析了铝合金、钛合金等典型材料在循环过程中粉末特性的演变规律及其对成形件力学性能的影响。结合工程实践与文献研究,总结了金属粉末循环再利用的三种核心策略。最后,对粉末床熔融增材制造金属粉末循环利用的未来研究方向进行了展望。

软磁复合材料具有高磁导率、低磁滞损耗、良好的频率特性等优点,广泛应用于电力电子、电机制造等领域。随着现代工业的快速发展,对软磁材料的性能提出了更为严苛的要求。然而,现有的制备工艺在面对这些需求时面临着诸多挑战。首先,在绝缘包覆方面,传统材料难以抵御复杂电磁环境,致使绝缘失效、涡流损耗剧增;其次,成形技术和烧结难以实现高精度、复杂结构一体化成形,限制产品设计创新;再者热处理工艺难以精准调控微观结构,导致磁性能离散性大。这些问题不仅限制了软磁复合材料在高端设备中的应用,更对其在极端工况下的可靠性和稳定性提出了严峻挑战。本文主要从绝缘包覆、成形技术、烧结和热处理等方面探讨了这些问题,并对软磁复合材料未来的发展趋势进行了展望,期望通过技术创新和工艺优化,推动软磁复合材料在更多领域的广泛应用。

粉末冶金工艺是生产变速箱互锁块零件的主要技术之一。互锁块具有刚度低、存在开口槽、薄壁（3.5 mm）的特点,在粉末冶金生产过程中容易产生变形,导致成品尺寸不稳定。本文通过研究验证,找出生产过程中产生变形的主要原因,通过以下3个方面优化工艺：成形模具补齐“开口”使得零件“完整”,避免烧结时热应力不均产生变形,同时阴模采用“逃粉槽”形式调整各台阶密度,保证整体密度一致性;将喷砂更改为光饰,减少由喷砂造成的应力不均而导致机加工尺寸不稳定的影响,并确定5 min的最优光饰时间;机加工开槽时粗加工留取0.3 mm壁厚再精加工,可以解决零件由于装夹导致变形的问题。通过以上改善,开口槽尺寸CPK可由原来0.8提升至2.5,满足CPK>1.33的生产要求。