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    韩铁龙,王艺静,侯超,李昱嵘,宋晓艳
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 1-15. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240154
    钨铜复合材料是由钨和铜复合而成的一种结构功能一体化材料,既具有高的硬度、强度、热稳定性、耐磨性能,还具有低的热膨胀系数、良好的耐烧蚀性能和传导性能,在电子电工、航空航天和武器装备等工业领域得到了广泛应用。商用钨铜复合材料大多通过高温熔渗或液相烧结法制备,具有组织结构粗大,力学性能较低的特点。随着我国工业现代化水平的不断推进,各行各业均得到了迅猛发展,也对钨铜复合材料的综合性能提出了更高的要求。近年来,钨铜粉末及块材制备技术得到了广泛研究,推动了钨铜复合材料的快速发展。本文对钨铜复合材料的多种粉末制备技术和成形技术的原理、特点,以及制备的钨铜复合材料的组织和性能进行了总结和评述,并对钨铜复合材料的未来发展趋势进行了展望。
  • 评述与进展
    陈红升,董创辉,董生智
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 129-139. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240070
    稀土永磁辐射取向整体磁环是一类重要的永磁材料,广泛应用于高端机电产品、精密测量仪器仪 表以及尖端国防装备等领域。辐向整体永磁环制备技术的提升对促进我国先进装备的跨越式发展具有 重要意义。本文从磁环材料、制备工艺和取向方式三个方面介绍了稀土整体永磁环的分类和特点。重 点围绕烧结稀土辐向整体永磁环的辐向成形工艺和力学特征,阐述了当前的研究进展。这些进展为高 性能烧结稀土辐向环技术的发展提供了新的思路。
  • 研究与开发
    胡镌芮,赵航,宋瑞芳,冯海波
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 32-38. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240075
    采用轻稀土替代部分重稀土做为烧结钕铁硼磁体的扩散源,可以提高矫顽力、降低成本。实验选用低成本轻稀土Pr部分替代Tb-Al-Ga合金中的重稀土Tb,对比研究Pr替代量对双主相烧结Nd-Ce-Fe-B 磁体和单主相烧结Nd-Fe-B磁体磁性能和显微结构的影响,揭示其矫顽力强化机制。以Pr60Tb20Al10Ga10为扩散源,晶界扩散磁体的矫顽力有明显提升;与单主相磁体相比,双主相磁体扩散深度有明显提升。低熔点的Pr优先进入磁体内部,改善了晶界相的润湿性,有利于加速Tb元素扩散进入磁体内部,在主相晶粒外侧形成具有高磁晶各向异性场的壳层结构,进而提高磁体矫顽力。
  • 研究与开发
    韩政,杨增艳,蒋少松
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 25-31. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230146
    采用放电等离子烧结(SPS)技术,制备Nb-16Si-10Mo和Nb-16Si-10Mo-10Ti两种合金,分析烧结温度对两类合金组织性能的影响规律。结果表明:Nb-16Si-10Mo合金由Nbss、Nb3Si、Nb5Si3三相组成,而Nb-16Si-10Mo-10Ti合金由Nbss、Nb5Si3、Tiss三相组成,两种合金致密度均高于99.4%。两种合金的维氏硬度、抗压强度随烧结温度升高先增后降,而弯曲强度、断裂韧性则逐渐降低。Ti元素的加入使断口形貌出现了韧窝特征,断裂方式由脆性断裂转变为复合断裂,且使各烧结温度下合金的维氏硬度、压缩强度均有所降低,而弯曲强度、断裂韧性则有所增加。
  • 专家论坛
    杨军军, 刘冠颖
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 1-10. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20250018
    烧结金属多孔材料是一种特殊的结构功能一体化的金属材料,广泛应用于煤化工、石油化工、航空航天、新能源、半导体、冶炼、环保等行业,对于国民经济的发展具有重要作用。介绍了烧结金属多孔材料的种类,阐述了烧结金属多孔材料在过滤分离、流体分布控制、催化负载、强化传质传热等领域的应用,分析了烧结金属多孔材料的发展趋势,未来金属多孔材料将向材料复合化、孔径微细化、结构梯度化、应用广泛化与多功能化的方向不断发展。
  • 评述与进展
    周新文,左烨盖,张强
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 140-150. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240054
    粉末冶金技术是一门制造金属粉末、合金粉末、非金属粉末、化合物粉末,或者上述粉末为原料 经过成形、烧结制造材料或制品的技术。由于金属粉末在制备过程容易吸附氧而发生氧化,在烧结过程 中不易充分脱氧,而且随着合金化元素的开发与利用,化学性质活泼的合金元素容易与氧元素结合,增 加了脱氧的难度,使得粉末冶金材料容易出现氧含量超标的情况,严重影响粉末冶金材料的性能。本文 探讨了氧含量对各金属及合金制备过程、力学性能等方面的影响,并介绍了部分金属在粉末冶金过程中 的氧含量控制方法。着重介绍了铁基粉末冶金材料、钛及钛合金粉末冶金材料、铜合金、难熔金属钨钼 粉末冶金材料的氧含量控制研究进展,对目前的研究现状进行总结并展望了其未来的发展趋势。
  • 研究与开发
    夏熙珍,刘冰,李瑞迪,赖端,刘鑫炎,侯亚平
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 16-24. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230076
    选用激光定向能量沉积技术制备了 Ti 金属/ZrO2-Al2O3复合陶瓷梯度材料,通过扫描电镜、能谱 仪、维氏硬度计对其显微组织、元素分布及显微硬度变化进行了系统分析,探究了 ZrO2陶瓷粉末中 Al2O3 含量对材料组织性能的影响。结果表明,随着 Al2O3含量增加,金属相和陶瓷相混合更加均匀,但界面处开 裂现象更严重;混合粉末中 Al2O3含量的增加会导致样品中陶瓷区域硬度增加,当 Al2O3含量为 30% 时,硬度 值最高达到 1344.5HV0.2,但在结合区只有当 Al2O3含量增大至 30% 时硬度明显提升,达到 1187.3 HV0.2。
  • 研究与开发
    李云飞, 谢会起, 曹利, 张利, 付建平, 李晓峰
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 31-38. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240209
    激光粉末床熔融(LPBF)在制备具有复杂形状、良好强塑性能的高熵合金(HEAs)方面展现出显著的优势。为进一步提升HEAs的力学强度,通过添加Nb元素以增强固溶强化作用和第二相强化作用是一种有效的途径。然而,LPBF形成的第二相组织形态易导致HEAs脆性断裂、塑性性能大幅度下降。因此,研究后续热处理对LPBF制备HEAs的组织及性能影响具有重要意义。利用LPBF技术成功制备了CoCrFeMnNiNb0.15 HEAs,然后研究热处理工艺下的物相组织、力学性能及断裂形貌演变规律。结果表明:热处理促使富Nb的Laves强化相由连续网状转变为细小、均匀的颗粒状组织,且FCC相基体中部分Nb元素析出,此外基体晶粒沿(111)晶面长大;随着热处理温度增加,Laves强化相和基体组织逐渐粗化。由于热处理后固溶强化、晶界强化及第二相强化作用减弱,导致FCC相基体的塑性变形能力提升,断裂失效模式由脆性断裂转变为韧性断裂。当热处理温度为980 ℃时,CoCrFeMnNiNb0.15 HEAs可以获得良好的强塑性能匹配,其强塑积为13.2 GPa%,极限抗拉强度为(892±13.4)MPa,伸长率为17.4%。
  • 研究与开发
    范雪莲, 陈幼筠, 梁驹华, 韩福生, 王幸福, 史子木
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 11-21. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230171
    孪生诱发塑性钢通过控制合金元素的含量,来调控材料层错能,可以产生大量的孪晶组织,从而提高材料的延展性和强度。由于其优异的力学性能,TWIP钢在汽车、航空航天、能源等领域得到了广泛应用。目前的研究主要集中在熔炼方式制造的TWIP钢上,对于粉末冶金制备的TWIP钢的研究还较为有限,且目前制备的粉末冶金TWIP钢尚未充分发挥其巨大的应用潜力。采用气雾化Fe-21Mn-0.7C合金粉末和快速热压技术相结合的方法在不同温度、时间下制备了材料。研究了烧结温度和烧结时间对材料组织演变和力学性能的影响,采用热轧热处理进一步优化综合力学性能。结果表明,温度升高,保温时间增加,小粒径范围粉末充分地熔合在一起,形成更致密的结构,晶界氧化物基本已去钉扎。在烧结温度930 ℃,烧结压力40 MPa,保温12 min时,Fe-21Mn-0.7C合金的致密度为98.86%、抗拉强度为955 MPa、伸长率为32.8%,热轧后抗拉强度可达到1 690 MPa,随后进行退火,获得了抗拉强度和伸长率分别为998 MPa和46.2%的优异综合力学性能的高强高韧钢,热处理后的试样断口韧窝的平均尺寸显著降低,分布更加均匀,沿晶脆断是Fe-21Mn-0.7C块体在拉伸断裂过程中的主要模式。
  • 研究与开发
    蔡逸辉, 董治中, 彭云, 赵琳, 喻会, 朱英豪
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 47-52. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230180
    采用激光熔覆在42CrMo钢表面制备Ni3Al/Cr7C3粉末合金熔覆层,采用扫描电镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验机研究了不同Cr7C3比例对Ni3Al基合金激光熔覆层组织特征与耐磨性能的影响。结果表明,Ni3Al基合金熔覆层组织主要为Ni3Al和弥散的原位自生Cr7C3。使用Ni3Al/Cr7C3合金粉制备的激光熔覆层显微硬度均在550HV以上,最高达到834HV。随着Cr7C3比例增加,Ni3Al基合金熔覆层耐磨性能先提高后降低,Cr7C3比例为25%时,Ni3Al基合金熔覆层磨损率为0.74×10-5 mm3/(N·m),仅为无Cr7C3的Ni3Al涂层磨损率的14.7%,其对磨材料磨损较小,仅为1.669×10-5 mm3/(N·m)。
  • 研究与开发
    胡家齐,董定平,谢隋杰,蔡小叶,慈世伟,程宗辉
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 67-73. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230120
    实验采用热等静压处理工艺作为选区激光熔化成形 TA15 钛合金试样的后处理手段,研究了不 同热等静压温度对试样组织、硬度、裂纹扩展速率的影响规律。热等静压温度为 900~980 ℃时,组织为多 层级针状(条状)α 组织,且随温度升高,针状(条状)α 组织逐渐粗化,初级 α 相尺寸为 60~66 μm,宽度由 2.35 μm 增加至 5.62 μm,材料硬度由 35.8HRC 降低至 31.9HRC。热等静压温度为 1 020 ℃,越过了 α→β 相变温度,形成魏氏组织,硬度为 32.2HRC。当应力强度因子范围 ΔK 处于 20~50 MPa·m1/2 ,不同热等静压工艺处理后试样的裂纹扩展速率趋于一致,受组织影响较小。当应力强度因子范围 ΔK<20 MPa·m1/2 ,随热等静压处理温度升高,试样裂纹扩展速率逐渐降低,多层级针状(条状)α 组织的粗化将增强对裂纹的 偏转作用,阻碍裂纹扩展。热等静压温度为 1 020 ℃形成的魏氏组织具有最低的裂纹扩展速率,不同位 向的 α 集束利于使疲劳裂纹改变扩展方向,增大裂纹扩展路径长度,降低裂纹扩展速率。综上,较高温度 热等静压处理后形成的粗化的多层级条状 α 组织或魏氏组织具有较低的裂纹扩展速率,但材料的硬度相 对较低。
  • 研究与开发
    周文婷,朱春霞,李凡
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 105-110. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230086
    试验研究了试样厚度、加热温度和喷碳层对铍材热扩散系数的影响。结果表明 :试样厚度在 2~6 mm 范围之间所侧的热扩散系数趋于一致,厚度 2 mm 左右多次测试的标准偏差最小,测试结果更为 精确,推荐该厚度为铍材热扩散系数测定的试样厚度。铍材热扩散系数随加热温度的升高而逐渐降低, 当温度从 25 ℃升到 900 ℃时,热扩散系数降低了 77.9%。不同的喷碳层情况下,测试的热扩散系数有显 著的差异,试样表面喷覆薄而均匀的石墨时所测得热扩散系数据波动较小,数据一致性较好。
  • 革新与交流
    弓艳飞,陈少杰,孙晓霞,郭颖利,张保红,杜丽业
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 151-156. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230068
    针对钨渗铜材料在高温燃气烧蚀条件下的应用需求,以钨渗铜材料(牌号:W-7Cu))为研究对象, 对高温燃气烧蚀试验后的钨渗铜材料进行分析,重点对钨渗铜烧蚀后表面出现的类似枣核状物的形貌 特征进行分析,通过 SEM、金相分析烧蚀后钨渗铜材料的微观组织变化,通过能谱分析烧蚀后铜的流失, 通过 XRD 分析烧蚀后相结构变化。结果表明,不同部位均有不同程度的 Cu 的流失,外表面和内表面都 有 C 元素存在,XRD 分析显示内外表面均含有大量 W6C2.54、WC 相,表明在高温下 W 与 C 发生反应形成了 新相 W6C2.54、WC,从而加速烧蚀。分析烧蚀孔洞形成的原因认为是高温、高速粒子流冲击条件下,Cu 析 出后形成钨骨架通孔,C 颗粒进入钨骨架内部,与骨架相互反应,生成低熔点的相,加速烧蚀进程。
  • 研究与开发
    原警舒,章寒,王楚文,王兆乾,孙德建,高阳
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 89-94. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230109
    采用热压(hot pressing,HP)烧结技术,制备了高致密度、细晶粒、拉伸性能优异的 TC4 钛合金。 借助 X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉伸实验等测试手段,研究了热压温度(880、930、980 ℃)对 TC4 钛合金微观结构和室温拉伸性能的影响。研究结果表明:热压态样品主要由等轴 α 相和晶间 β 相组 成;随热压温度升高,晶粒逐渐粗化,α 相体积分数降低。HP 温度为 930 ℃时,合金样品的室温拉伸性能 最佳,其抗拉强度最大值和断后伸长率分别为 934 MPa 和 26.3%,优于相关文献报道的铸造态和热等静压 态 TC4 钛合金。
  • 评述与进展
    张辉,王爱琴,潘爱琼,谢敬佩
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 118-128. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230175
    Cu/Al 层状复合材料因其极高的性价协同效应而得到越来越广泛的应用。然而不同工艺方法制 备的 Cu/Al 复合材料的界面结构、铜层和铝层微结构存在差异,力学性能高低不同。界面结合特性的不 同导致在深加工过程中容易出现错层、分层、铜层表面撕裂等宏观质量问题,严重制约了其在高端领域 的应用。本文介绍了铜铝层状复合材料原子尺度的研究现状,综述了利用分子动力学对铜铝层状复合 材料界面层结构、扩散与凝固、异质界面特性与力学性能的关联性等的模拟研究进展,分析了不同势函 数在铜铝层状复合材料分子动力学模拟中的优劣,提出了精准的模型、合理的力场、精确的参数是材料 原子尺度模拟的三个基本准则,对金属层状复合材料原子尺度的研究提供了参考。
  • 研究与开发
    许江,李继超,刘玉法
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 111-117. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230064
    采用高能球磨法制备了 Mg10Ni-X 合金(X=MWCNTs、TiF3、MWCNTs-TiF3),研究了单独添加 MWCNTs/TiF3催化剂和复合添加 MWCNTs-TiF3催化剂对 Mg10Ni 合金颗粒形貌、物相组成和活化行为的 影响。结果表明,在 Mg10Ni 合金中添加催化剂,高能球磨处理后 Mg10Ni-X 合金的颗粒尺寸会不同程度 地减小,相较于 TiF3催化剂,MWCNTs 催化剂对颗粒的细化效果更好,且复合添加 MWCNTs-TiF3催化剂 后颗粒的细化效果最好 ;复合添加 MWCNTs-TiF3 催化剂的 Mg10Ni-MWCNTs-TiF3 合金在高能球磨后 , TiF3和 MWCNTs 各自的微观结构并没有发生改变,合金中 Mg2Ni 相含量和 Mg2Ni 相晶胞体积从大至小顺 序为 :Mg10Ni-MWCNTs-TiF3>Mg10Ni-MWCNTs>Mg10Ni-TiF3>Mg10Ni。添加 MWCNTs 和 TiF3 催化剂后 合金的活化性能都会有不同程度改善,TiF3 催化剂对活化性能的改善效果优于 MWCNTs,且复合添加 MWCNTs-TiF3催化剂后合金的活化性能最好。
  • 研究与开发
    李伟, 黄延禄, 嵇海涛, 徐雨欣, 王天宇, 杨永强
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 22-30. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230054
    为了预测粘结剂喷射增材制造(BJAM)金属坯件烧结过程中的收缩和变形,建立了一种基于黏弹性计算的高温蠕变模型,用于模拟烧结过程中的热诱导蠕变行为。该模型在烧结的微观和宏观描述之间建立了联系,考虑了晶界扩散、重力作用、晶粒生长及热膨胀对烧结收缩和变形的影响。模型中的参数依赖于粒径、相对密度和温度。通过在Abaqus中编写用户自定义子程序CREEP来实现数值模拟,并选用广泛应用于工业的316L粉末进行实验验证。结果显示,xy方向的平均线性收缩率为11.61%,而z方向的平均线性收缩率为12.64%,相较于实验值(x向平均线性收缩率为10.12%,y向平均线性收缩率为10.15%,z向平均线性收缩率为11.21%),误差范围为1%~2%,表明该模型具有较好的预测效果,特别是对于以晶界扩散为主要烧结机制的316L不锈钢零件。优化和获取更精确的材料性能参数,特别是高温条件下的,将有助于进一步提高模型的预测精度。
  • 评述与进展
    王凯, 吴战芳, 吕周晋, 车立达, 张鹏杰, 李向阳
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 136-145. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230179
    热等静压技术可用于粉末冶金制造高性能零部件,近年来广泛应用于铸件致密化、扩散连接和近净成形领域。热等静压粉末冶金(HIP-PM)作为一种绿色高效,工序简单,性能可控的构件制备技术,未来将在航空航天、核电工程、电子信息、轨道交通等众多工业领域广泛应用。从双相不锈钢(Duplex Stainless Steel, DSS)粉末制备、制品微观组织和力学性能、腐蚀性能等方面介绍了双相不锈钢HIP-PM技术研究进展,并总结了该技术应用领域及发展趋势。
  • 研究与开发
    舒晨,徐强,刘一波,杨志威,寇生中,曹睿
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 61-66. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230097
    实验采用不同粒度的 Fe-Co-Cu 预合金粉末配方,通过热压烧结工艺制备了烧结胎体。通过对比 分析两种不同粒度预合金粉末烧结胎体的致密度、洛氏硬度、三点抗弯强度、显微组织以及与金刚石的 界面形貌,探讨了它们之间的差异。此外,通过钻切实验评估了不同粒度预合金粉末制备的钻头的钻切 速度、寿命以及金刚石出露情况,以进一步研究其性能差异。结果表明,更细粒度的预合金粉末 DB-02 烧 结后的胎体具有高致密度(96.9%)和强韧性(抗弯强度达到 1 355.7 MPa),同时对金刚石具有更强的把持 力,在钻切实验中表现出更快的速度和更长的寿命,刀头金刚石出露高度可达 154.2 μm。
  • 评述与进展
    苏嶓, 王爱琴, 刘瑛, 张津浩, 谢敬佩
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 125-135. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230100
    碳化硅颗粒增强铝硅基复合材料由于其具有高的比强度、高的比刚度,耐磨性良好和不易变形等优点,作为结构功能材料在车辆交通、航空航天和精密仪器等领域有着广阔的应用前景。但其在制备和加工过程中会受到热/应力场耦合作用,复合材料微观组织中会出现界面反应、增强相的偏聚、Si相及金属间化合物相的多尺度析出及微观结构演变现象,这对于复合材料力学性能的调控是不利的。主要总结了粉末冶金、搅拌铸造、浸渗制备和喷射沉积几种较为成熟的制备工艺的优缺点,并分析了几种制备工艺在参数变量上对复合材料组织和性能的影响。
  • 专家论坛
    肖叶龙, 熊科兴, 陈旭军, 邵广仕, 沈明学, 熊光耀
    粉末冶金工业. 2025, 35(01): 1-14. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240148
    铜及铜合金具有优良的导热性、导电性等特性,将其与设计自由度灵活的3D打印技术相结合,能够显著提升构件的热交换效率、电流传输效率等性能。综述了近年来3D打印铜及铜合金的最新成果,深入对比了不同成形方法的优缺点以及现存问题。大量研究表明,3D打印构件要实现控形与控性,需进行材料—结构—工艺—性能的一体化调控与优化。然而,采用3D打印技术制备铜及铜合金仍面临诸多挑战,因铜对激光的吸收率低、反射率高,激光选区熔化和激光熔化沉积工艺不易使其成形;电子束选区熔化所制构件表面质量较低,不适宜于制造精密零件;粘结剂喷射技术成形后需进行热处理,容易产生收缩变形等问题。此外,介绍了3D打印铜及铜合金的应用领域,这些应用与发展有助于推动这一先进制造领域不断进步和创新。
  • 研究与开发
    蔡礼超,张鹏
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 74-82. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230099
    与基于激光和电子束的增材制造技术相比,3D 打印和烧结结合的工艺成本更低,但对烧结阶段 工艺参数的探索不够全面和深入。因此,实验采用基于螺杆的 3D 打印技术制备 17-4PH 不锈钢样品,探 索烧结工艺参数(烧结温度、升温速率和保温时间)对 17-4PH 不锈钢性能的影响规律,包括孔隙率和拉伸 性能的测量,研究烧结工艺参数对孔隙结构、显微组织和断口形貌的影响规律,并通过孔隙结构、显微组 织和断口形貌的变化对烧结样品的力学性能的变化规律进行详细的阐述。结果表明,试样以 4 ℃/min 的 升温速率升温到 1 360 ℃保温 1 h,其力学性能最佳,屈服强度为 518 MPa,抗拉强度为 693 MPa。
  • 研究与开发
    孙政, 孟利华, 尹彩流, 张新疆, 王秀飞, 杨明
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 39-46. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230172
    采用粉末冶金技术(PM)制备了ZrO2颗粒增强铜基烧结块体摩擦材料,测试表征了材料的微观结构、密度、孔隙率、硬度及摩擦磨损性能,研究了不同含量ZrO2颗粒对烧结态铜基摩擦材料微观组织和性能的影响。研究结果表明:ZrO2颗粒加入前后,基体铜基摩擦材料的物相组成和分布状态未做明显改变,ZrO2颗粒在基体中分布均匀,未出现团聚现象;随着ZrO2含量的增加,材料的密度降低,孔隙率升高,硬度呈现先升高后降低的趋势;在制动压力为1 MPa,转速为5 200 r/min的测试条件下,材料的摩擦因数与磨损率随着ZrO2含量的增加呈现先降低后升高的趋势,当ZrO2添加量达到8%时,材料的摩擦磨损性能达到最佳,其摩擦因数为0.29,磨损率达到最小值0.24 cm3/MJ。
  • 研究与开发
    白晨晨,杨广庆,李帅兵,武龙飞,马保良,石焱
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 39-48. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230093
    回转窑结圈现象严重影响还原物料的质量,还会降低生产效率,因此有必要探究粉料还原回转窑 结圈机制,采取一定的措施来缓解结圈现象。通过选用 PB 粉和无烟煤为反应原料,得到产物与以 Al2O3 和 SiO2为主要成分的耐火砖发生反应,采取扫描电镜-能谱分析方法对不同温度、配碳量和物料下结圈进 行微观结构表征。结果表明:随着温度增加,结圈样品的结构更加紧密,气孔数量及孔径减小,结圈结构 中逐渐有白色丝状结构出现。当温度在 1 050~1 150 ℃之间时,结圈结构仍是有小孔存在,当温度升高至 1 200 ℃时,几乎无气孔存在。随着碳氧比增加,结圈物料的孔径逐渐增加,碳氧比从 0.75 上升至 1.75 时, 结圈物孔径从 0.36 μm 增加至 0.87 μm,明显可见结圈结构逐渐松散。粒度对物料结圈有明显影响,粒度 越大的物料其结圈越不容易,结圈结构也较为松散。选用无烟煤作还原剂时,1 号精粉结圈物主要含有 铁相、硅酸盐相和铁尖晶石,2 号精粉结圈物主要含有铁相和少量氧化铁相以及一些硅酸盐相;选用 PB 粉作还原铁矿粉时,烟煤结圈物主要含有铁相和硅酸盐相。
  • 研究与开发
    史巾搏, 宋久鹏, 张召, 梁孟霞, 郭彪, 钟雨
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 53-57. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230190
    将MIM成形的4J29合金进行了不同温度的热等静压(HIP)后处理,研究了HIP温度对4J29合金微观组织、热膨胀性能和拉伸性能的影响。结果表明:合金随着HIP温度升高致密度逐渐提升,但在1 200 ℃之后,致密度提升速率减缓,硬度逐渐降低,晶粒尺寸增长速率变快;漏气率呈先降低后上升的趋势,在1 200 ℃之前随着温度升高减小,1 200 ℃时漏气率最低,温度继续升高时,漏气率逐渐增大。最佳HIP温度为1 200 ℃,此时合金的密度达到98.54%,漏气率为1.2×10-9 Pa·(m3/s),硬度为81.3HRB,平均膨胀率为(30~200 ℃)2.0×10-6 m·℃,拉伸强度和伸长率均明显提升。
  • 研究与开发
    吉力强, 刘黎黎, 段亚楠, 景永强, 王西涛, 韩伟
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 64-69. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230198
    粒度分布是影响储氢合金粉使用性能的重要因素,粒度分布的异常波动会导致镍氢电池负极片成品率下降。对储氢合金制粉过程中可能影响粒度分布的因素进行了验证分析,尤其是针对干法合金粉容易出现的筛分粒度异常问题,从制粉设备关键参数、分析检测设备和筛网型号等方面进行了验证。分析发现:制粉过程出现粒度分布异常的产品,与制粉设备和检测设备没有明显关联,制粉所用筛网的丝径偏差是导致出现粒度问题的主要原因,并针对性的制定了有效控制措施。
  • 研究与开发
    曹磊, 赵文天, 张会华, 殷俊, 马国楠, 鲁仁义
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 91-101. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240180
    卫星粉是雾化法制备金属粉末过程中产生的一种常见缺陷粉,过量的卫星粉缺陷会影响打印设备的铺粉稳定性与产品的致密度。由气雾化法形成卫星粉缺陷原理入手,借助数值仿真软件ANSYS Fluent进行数值模拟,由三维流场的角度研究设置雾化保护罩、补气装置的两种新型雾化塔优化结构对塔内宏观气流流场的影响,分析了流场优化结构对抑制卫星粉形成的控制效果。结果表明,雾化保护罩的施加位置、高度因素直接影响粉末回旋的隔绝效果,施加位置同时对回流区的分布范围有显著影响,在雾化塔顶部施加距中轴线200 mm、罩体高度为300 mm的雾化保护罩结构能够有效的阻隔回流颗粒对雾化区域熔滴的直接冲击现象。补气装置压力参数直接影响回旋颗粒的隔绝效果与回流气团的剧烈程度,距中轴线200 mm处施加压力参数为0.5 MPa的补气装置能够对雾化区域起到良好的保护作用。两种新型雾化塔优化结构均可有效抑制雾化区域的颗粒-熔滴的碰撞现象,从而达到抑制卫星粉形成的效果。
  • 研究与开发
    马岩, 王军东, 胡楠, 杨永生, 王军
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 114-118. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230182
    采用液相化学还原法,以DEA用量作为控制银颗粒“成核—生长”速率的旋钮器,使用对苯二酚和抗坏血酸一锅法还原硝酸银制备出亚微米级球形银粉。研究了DEA用量对银粉性能的影响,在DEA添加量为硝酸银质量的50%时,可以制得平均粒径D50为0.49 μm,比表面积2.3 m2/g,松装密度1.7 g/cm3,烧损率0.35%的亚微米级球形银粉。通过X射线衍射(XRD)和SEM表征分析发现,银粉纯度高,结晶性好,颗粒呈高分散性。将所得银粉按配方调制成银浆后,测得黏度为38 Pa·S/25 ℃,经丝网印刷和低温固化后,观察发现线条较为致密,边缘线条平整,测得200 ℃固化膜的电阻率为8.70×10-6 Ω·m。
  • 研究与开发
    董竹林, 李付江
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 119-124. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230116
    随着对高性能二次电池能量密度与安全性能要求的不断提升,发展新型固态电池是当今能源领域的研究热点。固态电池的核心在于固体电解质,而反钙钛矿型电解质Li3OCl由于具有较宽的电压窗口和较高的离子电导率,引起了广泛的关注。利用掺杂修饰可进一步地提高Li3OCl的离子电导率、稳定其立方相结构,然而利用稀土元素的镧位掺杂的研究目前依旧比较缺乏。我国稀土储量丰富,系统性地研究稀土元素在Li3OCl中的应用具有较高的使用价值。实验探索了Nd元素的掺杂对Li3OCl离子电导率的影响。通过对掺杂量的精确调控,能够成功地将Li3OCl的离子电导率从5.2×10-4 S/cm提升至8.3×10-4 S/cm,并实现了固态电池高达3 C倍率的稳定运行。通过对稀土元素Nd在Li3OCl中的掺杂研究,能够为开发高功率固态电池及在新能源汽车上的应用提供有效理论指导。
  • 研究与开发
    张子富,李美岁,张健康,李志年,黄旭刚,李树荣
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 100-104. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230084
    试验研究了试样厚度、加热温度和喷碳层对铍材热扩散系数的影响。结果表明 :试样厚度在 2~6 mm 范围之间所侧的热扩散系数趋于一致,厚度 2 mm 左右多次测试的标准偏差最小,测试结果更为 精确,推荐该厚度为铍材热扩散系数测定的试样厚度。铍材热扩散系数随加热温度的升高而逐渐降低, 当温度从 25 ℃升到 900 ℃时,热扩散系数降低了 77.9%。不同的喷碳层情况下,测试的热扩散系数有显 著的差异,试样表面喷覆薄而均匀的石墨时所测得热扩散系数据波动较小,数据一致性较好。
  • 研究与开发
    李晓辉,凤治华,孙念光,杨星波
    粉末冶金工业. 2024, 34(05): 57-60. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230094
    采用等离子旋转电极雾化技术(PREP)制备球形钼及 TZM 钼合金粉末,利用激光粒度分析仪、氧 氮分析仪、扫描电子显微镜(SEM)对粉末的粒径分布、氧含量、微观形貌、表面组织进行表征。结果表明: 两种粉末的氧增量均小于 50×10-6 ,粉末粒度集中分布在 45~150 μm 呈单峰分布;TZM 合金粉末实测中位 粒径 81.6 μm 小于 Mo 粉中位粒径 102 μm,且表面质量高、工艺性能(流动性、松装、振实密度)更优,这与 TZM 合金具有更小的表面张力,同时晶界处析出的第二相 TiC 等有关。该实验为增材制造用 PREP 法制 备难熔金属粉末提供理论支持。
  • 研究与开发
    冯雪峰, 张志佳, 麻洪秋, 孟令兵, 崔雷, 关立东, 张军
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 58-63. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240133
    为探索合金成分对软磁合金粉末性能的影响,采用水气联合雾化法制备了6组不同Si、Cr、Mn含量的合金粉末,采用振动样品磁强计(VSM)对合金粉末的饱和磁化强度和矫顽力进行表征。将粉末压制成磁粉芯,采用LCR测试仪、软磁交流测量仪、盐雾试验机等设备对磁粉芯的磁性能、绝缘电阻性能和耐腐蚀性能进行表征。研究结果表明,合金中增加Si和Cr含量会降低饱和磁化强度和磁导率,但会明显改善矫顽力、磁损耗、绝缘电阻性能和耐腐蚀性能。合金中添加Mn元素会恶化饱和磁化强度、磁导率、矫顽力和磁滞损耗特性,但会改善涡流损耗和绝缘电阻性能。
  • 研究与开发
    胡金旺, 黎志炼, 彭文, 李敏敏, 王奉涛
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 81-90. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230191
    探讨了基于选区激光熔化(SLM)技术制备植入式医疗器械中钛合金粉末回收利用的质量控制问题。为了解决这一问题,提出了粉末“循环系数”的概念,并建立了粉末循环使用的定量管理方法。在此基础上,分别对循环系数为0、7、14的TC4粉末和其制备的样件的物理特性、化学成分和力学性能进行了相关研究。结果表明,随着粉末循环系数的增加,粉末和其制备样品的性能有明显、线性的、可预测的变化趋势。验证了在TC4粉末的循环利用过程中,将粉末的循环系数作为其质量控制参数的可行性和有效性。此外,在TC4粉末循环使用过程中,粉末和其样件的性能逐渐下降,其原因与粉末中氧和氮含量过高的缺陷颗粒比例增加有关。
  • 研究与开发
    金延文, 张光杰, 程俊峰, 张世超, 张本昌
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 109-113. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230185
    针对航空、航天、高端电子等领域对轻量化结构材料的需求,颗粒增强铝基复合材料的应用得到了快速发展。但目前铝基复合材料研究大多集中于中小尺寸坯锭制备及分析,对大尺寸坯锭及其性能与组织的研究较少。实验采用粉末冶金工艺制备了SiCp体积分数为15%、20%和25%,基体合金为2009Al,规格为ϕ580 mm×730 mm的热压坯锭,并挤压为ϕ250 mm的挤压棒。所制备的挤压棒致密度均达到100%,颗粒分布均匀。通过XRD分析发现材料中存在少量Al2Cu和Al7Cu2Fe;通过TEM对SiCp与基体界面观察,发现SiCp与基体结合良好,无明显的界面反应。室温拉伸实验表明,复合材料强度会随SiCp体积分数增加显著提升,当SiCp体积分数为25%时,其抗拉强度为630 MPa,屈服强度为480 MPa,伸长率大于等于3%,抗拉强度和屈服强度较基体合金分别提高20%和25%。3种SiCp含量的复合材料断裂方式均以基体合金的韧性断裂和SiCp的断裂为主,并且SiCp与铝基体界面结合的高强度让SiCp起到了良好的承载作用。
  • 研究与开发
    罗晖, 邹文, 彭帅, 钟滢, 詹杰, 胡昌文
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 70-75. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230197
    以NiCl2·6H2O为原料,采用连续进料方式,通过化学气相沉积法制备超细Ni粉。利用激光粒度仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等仪器对超细Ni粉相关性能参数进行表征,系统考察进料速率及进料温度等因素对Ni粉表面形貌的影响规律。实验结果表明:随着进料速率和进料温度的提升,Ni粉粒径逐步变大,粒度分布更均匀,分散性更好,球形度更高,结晶性更强,但过度提升进料速率和进料温度,会导致颗粒粗大,较为合适的进料速率和进料温度分别为135 g/h和400 ℃。
  • 评述与进展
    施建辉, 蒙新明, 刘政平, 周润发, 武焕春, 全琪炜
    粉末冶金工业. 2025, 35(02): 146-153. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240007
    增材制造316L不锈钢,因其具有优异的加工精度、表面质量、综合力学性能和抗腐蚀性能,在核能领域有着广泛应用前景。然而,核能结构材料在辐照环境下服役时,辐照产生的缺陷会导致材料性能下降。为了确保AM 316L不锈钢在辐照环境下性能的稳定性,对其辐照损伤效应的研究逐渐成为国内外关注的热点。为此,对核能领域常用的AM 316L不锈钢的组织、性能和抗辐照性能研究进展进行综述,并提出对未来研究方向的建议。
  • 评述与进展
    刘庆伟, 胡家齐, 范朝, 袁晨风, 张志强, 慈世伟
    粉末冶金工业. 2025, 35(01): 127-137. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240203
    铝合金是工业上十分重要的有色金属材料,但由于其表面硬度低、耐磨性差而制约了其进一步应用。在铝合金表面进行激光熔覆,可以形成与基体呈冶金结合的涂层,显著改善铝合金表面性能,同时该技术也可对损伤铝合金零件进行修复,展现出极高的应用价值。随着科技的不断发展,铝合金表面激光熔覆技术已经成为国内外研究的一大热点,相关研究工作不断增加。然而,鲜有文献对该技术的发展现状进行综述。介绍了铝合金激光熔覆的基础知识,重点阐述了当前铝合金表面激光熔覆的材料体系,包括铝合金、镍基合金、陶瓷、高熵合金等,并简要介绍了该技术领域的新研究方法和工艺,最后展望了铝合金激光熔覆未来的发展。本文可为铝合金表面激光熔覆技术的研究人员提供参考。
  • 评述与进展
    李俞露, 张绍和, 孔祥旺, 荣令龙
    粉末冶金工业. 2025, 35(01): 120-126. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230161
    金属基金刚石复合材料由于其优越的物理和力学性能,在电子工业和机械制造业等方面有着广泛的应用,但复合材料性能的提升受限于传统制造技术,增材制造为制备复杂结构金属基金刚石复合材料提供了思路。增材制造(3D打印)是一种从数字模型到物理实体的近净成形技术,拥有设计并制造出具有复杂结构、异型微小的个性化定制材料的优势。将3D打印技术用于制造性能更加优异稳定的金属基金刚石复合材料,同时控制生产成本降低能源消耗,已成为我国工业发展的必然趋势。本文总结了目前金属基金刚石复合材料所采用的增材制造技术研究进展,并对这项应用技术的进一步研究方向提出展望。
  • 研究与开发
    李明亮, 许皖南, 姚刚
    粉末冶金工业. 2025, 35(01): 112-119. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.2025003
    W-Cu复合材料在电子元器件尤其是高功率电子元器件中的应用极为广泛,但随着封装要求的提升,其器件的稳定性需进一步提高。由于W和Cu本征属性的巨大差异,W-20Cu在性能上难以同时兼顾W和Cu自身的优异性能。因此,亟需对其显微结构进行优化。为调控W骨架的孔隙度并促进W-20Cu复合材料的致密化,本文选用不同粒径的钨颗粒(20、10、5、2 μm)进行双粒径配比实验,研究结果表明:在烧结温度为1 300 ℃,保温2 h时,采用粒径比为10:1及质量比为7:3的双粒径配比获得的W-20Cu复合材料的致密度最高,可达99.12%。该材料的气密性达到3.1×10-11 Pa·m3/s,最大抗弯强度为744 MPa,热学性能表现为热导率为211 W/(m·K),略低于理论热导率220 W/(m·K),热膨胀系数为8.91×10-6/K,满足封装用材料的性能标准。
  • 研究与开发
    李国平, 刘增林, 郭丽波, 陈文, 韩伟, 罗丰华
    粉末冶金工业. 2025, 35(01): 84-89. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230147
    以TiC为硬质相,Fe、Ni、Mo、Mn、C粉末为粘结剂,采用粉末冶金工艺制备了硼含量0.1%的高锰钢钢结硬质合金,研究了烧结温度对合金组织与性能的影响。组织观察表明,合金组织是黑芯-灰环颗粒和粘结剂两种结构,随着烧结温度升高,碳化钛颗粒缓慢长大并分布均匀。随着温度升高,合金相对密度先增加后降低,其后又逐渐增大,1 420 ℃达到最大值98.29%。力学性能结果表明,随着烧结温度升高,合金硬度、极限抗弯强度(烧结态和热处理态)和冲击功一直增大,1 420 ℃达到最大值63.8HRC、1 993 MPa/1 425 MPa和9.3 J/cm2。烧结温度从1 320 ℃到1 340 ℃,合金致密化显著,硬度、强度和冲击功显著增大;其后,硬度、强度和冲击功增大速率放缓,说明B元素显著促进了合金致密化。当烧结温度超过1 360 ℃,B元素开始挥发,在1 420 ℃挥发殆尽。将研制的钢结硬质合金与高锰钢铸造成一体,界面无裂纹、夹杂、孔隙等明显缺陷,结合状态良好,有利于延长复合铸件使用寿命。