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    郭志猛,芦博昕,杨 芳,陈存广,王海英,张 策
    粉末冶金工业. 2020, 30(02): 1-7. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20200022
    钛及其合金因其密度低、强度高、耐蚀性好、生物相容性好等特点被广泛应用于航空航天,汽车舰船,石油化工,生物医疗等领域。本文主要针对钛及其合金的粉末冶金制备技术研究现状进行了介绍,从制粉和成形致密化两个方面介绍了国内外的制备技术,并且指出粉末冶金钛合金未来发展的关键是微细低间隙钛粉的制备,大尺寸坯料的制备和高性能烧结坯的制备。
  • 研究与开发
    黄 贤,罗 成,王天国,华建杰,张晓东,张明辉
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 70-75. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220176
    采用整形致密化技术, 研究了变形量对粉末冶金 Fe-Cu-Mn-Mo-C 材料表面致密化层深度的影响。 实验通过增加变形量来减小零件表面的孔隙,提高其表面致密层深度与硬度等性能。结果表明,采用挤压 致密化技术制备的粉末冶金零件表面可以形成均匀的致密层,零件的表面硬度有较大的提高。当完成变形 量提高到 0.4 mm 和 0.6 mm 后,在试样密度 6.8 g/cm3与 7.0 g/cm3的粉末冶金零件表面形成大约 0.25~0.4 mm 致密层。表面致密层深度和硬度均随变形量的增加而增加,说明了变形量是影响零件表面致密化效果的重要 因素之一。
  • 研究与开发
    陈朋飞, 莫文剑, 易 翠, 王安东
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 11-16. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230013
    使用预混合法和预合金法制备了 Cu-Sn 粉末,研究了 Cu-Sn 粉末在烧结过程中的显微组织和物相 变化规律,同时测试了 Cu-Sn 粉末在不同温度条件下的烧结性能。实验结果显示,通过预混合法制备的 CuSn10、CuSn20 粉末烧结态组织由 α 相和 α+δ 共析组织组成,而预合金法制备的 CuSn10 粉末烧结态组织 则由单一的 α 相组成。两种方法制备的粉末在相同条件下烧结后,预混合 Cu-Sn 粉末的烧结体相对于生坯 产生了膨胀,预合金铜锡粉末烧结体则表现为收缩,且预合金 Cu-Sn 粉末烧结后的断裂强度、含油率和有效 含油率均高于预混合粉末。
  • 研究与开发
    刘东旭
    粉末冶金工业. 2020, 30(03): 25-30. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190047
    为提高锅炉受热面管的耐磨性并延长其使用寿命,利用高速电弧喷涂技术在SA-210C钢表面制备 Ni55 耐磨涂层。采用钨极氩弧焊机对喷涂涂层进行重熔处理,并对基体、涂层进行显微组织、相组成、涂层结 合强度、显微硬度、耐冲蚀能力分析。结果表明:涂层晶体相主要由γ-(Fe,Ni)、Ni3Fe、CrB、Cr7C3、Cr23C6、 Fe3B 和WC等组成。涂层在沉积过程中形成了典型的层状结构,致密性优良,以机械结合为主;喷涂涂层 的结合强度为40.85 MPa,重熔后的涂层结合强度为53.25 MPa;喷涂涂层的平均硬度为1 081HV,重熔后涂 层硬度达到1143HV;在冲蚀角度为45°,冲蚀速度为200 m/s 及温度600 ℃,重熔涂层耐冲蚀磨损性能最 好,喷涂涂层比基体的耐冲蚀磨损能力强;重熔涂层呈现典型的脆性材料冲蚀磨损行为。涂层中与基体结 合牢固的CrB、Cr7C3、Fe3B硬质相,具有抵抗磨粒连续切削的功能,其冲蚀机制为氧化膜的剥落与磨粒对基 体金属的微切削和犁削。
  • 研究与开发
    段现银,胡祖江,邓 犇,林志雄,龙 涛
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 17-29. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230015
    激光选区熔化(SLM)成形工艺正越来越广泛应用于航空航天装备复杂构件制造,该类零件具有众 多薄壁类曲面特征,成形制造中残余应力较大、曲面特征变形问题突出,严重制约增材制造薄壁曲面构件 的成形精度和质量。针对非实体支撑薄壁曲面特征激光选区熔化成形,通过模拟仿真研究了非实体支撑 的工艺参数和几何特征对支撑连接情况的影响,基于此分析了非实体支撑下曲面特征的残余应力分布与 变形规律。采用热弹塑性法对不同支撑成形激光功率和支撑结构下非实体支撑连接情况进行模拟仿真, 以连接效果为目标优选支撑参数。应用优选支撑参数,基于固有应变模型对不同壁厚和成形高度的薄壁 曲面特征的残余应力和变形分布进行模拟仿真、实验验证与讨论分析。结果表明,优选非实体支撑的薄壁 曲面零件的局部变形得到明显改善,薄壁曲面零件残余应力分布主要受零件的 Z 向正应力影响,且随零件 厚度增加而增加。
  • 研究与开发
    曹卜元,方宇飞,王 妍,蒲博玮,任尚远,李 荣
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 89-93. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220165
    流延成形方法应用于金属薄膜的生产中,由于金属粉末自身比重大以及流延工艺的制备过程复 杂,金属薄膜易变形开裂。实验研究了金属流延浆料中各添加剂含量对金属薄膜成形过程和烧结后性能 的影响。结果表明:粘结剂含量与粘度对金属薄膜性能起决定性影响,加入 10% 含量的造孔剂,有效控制 了颗粒团聚现象,膜层孔径分布集中,气体透过率提升。实验验证了固含量对流延坯片均匀性的影响;固 含量过低,易造成膜层表面开裂,厚度不均匀,烧结后大孔缺陷多,强度差;而固含量过高,会导致膜层气体 透过率下降,同时,膜层的柔韧性也会降低。造孔剂可以显著改善膜层表面团聚现象,提高颗粒之间的结 合力。
  • 评述与进展
    李有余,余 力,高 扬
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 140-147. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230042
    钛合金具有高强轻质耐高温的特点,因而成为拥有巨大前景的航空结构材料。传统的机械制造工 艺难度大、成本高,限制了钛合金的应用。增材制造(AM)作为新兴的先进制造技术,可以通过逐层加工的 方式制造出具有较高三维精度的金属部件,从而实现钛合金的近净形加工。因此,首先介绍了球形钛合金 粉末制备技术,其中包括等离子旋转电极雾化法(PREP)、电极感应气体雾化法(EIGA)、等离子体雾化(PA) 和等离子球化技术(PS)等,对比4 种球形钛合金粉末的制备技术和优缺点,以及在航空增材制造的应用,包 括激光选区熔化(SLM)、电子束选区熔化(EBSM)和激光熔化沉积(LMD)等,总结了不同钛合金粉末制备 技术在航空增材制造的应用特点和发展趋势,并指出钛合金增材制造未来发展的关键是低间隙钛粉的制 备,增材制造设备高精度、高效率和大型化将是未来的发展趋势。
  • 专家论坛
    于 洋,徐圣航,廖 俊
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 1-10. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230174
    工模具钢是一种具有高强度、硬度、耐磨性和耐热性的特殊钢材,广泛应用于金属加工、注塑及压 铸模具、汽车制造等行业。传统熔铸方法制备的工模具钢易出现成分偏析及粗大碳化物,且难以通过锻造 等加工方法消除,导致材料性能变差。粉末冶金工模具钢的组织均匀、碳化物弥散细小、合金成分含量高, 可实现复杂形状和结构的制造,其工模具产品具有高性能、高精度、长寿命等优势,在高端制造业领域有重 要的应用前景。因此,对粉末冶金工模具钢的发展历史,生产技术及其应用进行了综述,介绍了工模具钢 粉末工业化制备的技术革新,分析了粉末冶金工模具钢的制备方法及组织性能特点,最后归纳了粉末冶金 工模具钢的分类及应用,并对其未来的发展趋势进行了展望。
  • 研究与开发
    袁晨风,白 兵,程宗辉,蔡小叶,范 朝,胡家齐
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 76-83. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220143
    实验采用选区激光熔化成形(SLM)技术制备了 TA15 钛合金试样,研究了热处理制度对 TA15 钛合 金试样微观组织和拉伸及冲击性能的影响。研究结果表明,单重热处理方式下,随保温时间的延长和退火 温度的升高,微观组织 α′马氏体逐渐分解,次生 α 相和 β 相的体积分数则逐渐增加,试样拉伸强度整体呈下 降趋势,但断裂韧性呈现先升高后降低的趋势。其中在 850 ℃保温 4 h热处理制度下,试样具有较优的综合 性能,其抗拉强度为 1 033 MPa,冲击功为 38 J。双重热处理制度下,显微组织主要是以网篮状为主的 α+β 两相组织,微观组织均质化程度更高,表现为宏观性能分散性较小,其抗拉强度均值达 1 029 MPa,冲击功 为 40 J。
  • 评述与进展
    石英男,孙少斌,曲敬龙,刘明东,荣 昆,贾 建
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 124-133. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220198
    概述了欧美国家粉末高温合金热挤压工艺的发展历程与应用情况,阐述了我国粉末高温合金热挤压 工艺的研究进展,介绍了René 95、René 88DT 和FGH4096 合金的挤压工艺参数选取原则,重点分析了挤压工 艺参数(挤压比、挤压速度、挤压温度等)对粉末高温合金挤压成形及组织性能的影响规律,阐明了热挤压过程 中粉末高温合金非金属夹杂物的演变行为。
  • 研究与开发
    梁 超,刘文彬,王铁军,陈 伟,车洪艳
    粉末冶金工业. 2019, 29(05): 12-17. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180038
    本文对热等静压工艺制备的TC4粉末钛合金材料进行力学性能、微观组织及断口对比分析,研究氧含量对其力学性能的影响。结果表明:热等静压态和退火态的TC4钛合金显微组织无明显差异,均为片层状组织;氧含量由0.11%上升至0.17%,钛合金强度明显提高,塑性略有下降,TC4钛合金的断裂韧度由101 MPa·m1/2下降到95 MPa·m1/2;TC4钛合金的室温拉伸的断裂机制是典型的微孔聚集型断裂机制,随氧含量的增加韧性断面上出现解理小面。
  • 研究与开发
    王昆昆,罗铁钢,董应虎,张瑞倾,方俊晓
    粉末冶金工业. 2020, 30(04): 26-31. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190113
    本文以Ti-6Al-4V+xY2O3(x=0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%)粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备出Ti-6Al-4V+xY2O3合金,利用光学显微镜和透射电镜探究Y2O3含量对Ti-6Al-4V合金显微组织和性能的影响。结果表明,添加Y2O3后会细化晶粒,当Y2O3含量超过0.2%之后,随着Y2O3含量的增加晶粒尺寸会逐渐增大;加入Y2O3后可以有效改善Ti-6Al-4V的力学性能,添加0.6% Y2O3时力学性能最好,屈服强度 970 MPa、最大抗压强度1 852 MPa、压缩应变31.4%,较未添加稀土的Ti-6Al-4V合金分别提高7.8%、14.1%、 19.4%,致密度提高到99.28%;Y2O3主要是通过提高Ti-6Al-4V制品的密度和在合金中的钉扎作用来提高力学性能。
  • 研究与开发
    谭小练,郭 振,李传锋,李传珍,张宏智,苏晓峰
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 30-36. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230003
    金属 3D 打印专用球形粉末普遍采用气雾化法制备,无坩埚电极感应气雾化技术(EIGA)制备的金 属粉末具有氧增量低、细粉收得率较高、球形度高、流动性好等优点。实验对雾化喷嘴导流管底端的气流 场进行了数值模拟,研究导流管长度和雾化压力对气体回流的影响,并通过雾化实验对模拟结果进行了验 证。结果表明:导流管长度存在一临界值,当长度低于临界值时,雾化喷嘴环缝外侧气体的流速高于内侧 气体的流速,气体易回流进入导流管内部,导致较多缺陷粉产生;长度高于临界值时,环缝内侧气体的流速 高于外侧气体的流速,气体回流现象消失,缺陷粉数量大幅减少。雾化压力主要影响粉末的粒径,雾化压 力越大,粉末粒径越小。
  • 研究与开发
    苑子凯,黄召阔,于继洋,滕艾均,常 智
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 37-43. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220191
    根据热力学原理对铝热法制备 AlV85中间合金过程进行了吉布斯自由能、绝热温度及热值的计算, 使用差热分析法分析了合金生产过程,构建了使用不同粒度 Al 粉铝热法生产 AlV85 合金的动力学方程。 使用铝热法生产 AlV85 中间合金能够自发进行并维持,其绝热燃烧温度为 2 327 K,热值 4 169 J/g;铝粉受 热熔化后与固态的 V2O5反应,置换出 V 并生成部分 AlmVn,在约 1 000 K 的温度下部分 V 和 AlmVn反应生成 V 基固溶体;铝粉粒度对反应过程及反应产物有较大影响;构建了不同粒度铝粉生产 AlV85 合金的动力学方 程,粒度越小,活化能越低、指前因子越高。
  • 研究与开发
    杨永生,刘 飞,孙 磊,刘纪迎,米玺学,王耀玺
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 44-50. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230001
    以共沉淀-控制结晶法为基础,研究了反应条件氨浓度、pH 值、造核方式及反应温度对 Ni0.6Mn0.4 (OH)2(H6040)前驱体形貌的影响,同时重点研究了相同 pH 下,不同氨浓度对正极材料电化学性能的影响。 结果表明,氨浓度、pH 值、造核方式对前驱体的形貌有较大影响,而反应温度对前驱体的一次颗粒有较大影 响。当氨浓度为 0.14mol/L、pH 为 11.5~11.6、造核方式采用镍液和氢氧化钠溶液同时进入的情况下,制备出 了形貌良好的小粒径前驱体 Ni0.6Mn0.4(OH)2和电化学性能优异的正极材料。
  • 评述与进展
    郭惠丽,张为鹏,黄亚峰,张俊林,赵东奎
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 134-139. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220200
    铝粉是火炸药行业中最常用的金属燃料。如何使铝粉在火炸药中燃烧并尽可能反应完全,一直是 研究者需要解决的难题,因此,系统地对铝粉用助燃材料及技术进行了综述,并对不同助燃材料对铝粉燃 烧的促进作用机制进行了分析。结果表明,高氯酸铵(AP)、含氟材料、含硝基的化合物、叠氮类材料等对铝 粉都有明显的助燃作用。采用自组装工艺制备的含铝复合材料使铝粉反应完全更加有效。
  • 研究与开发
    肖魏魏,刘义龙,黄景昊,李佳涛,刘世宏,杨 晨
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 94-101. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220154
    为了研究 TiN/Cr 涂层锆合金的高温氧化性能和抗热冲击性能,采用磁控溅射制备了 TiN/Cr 涂层锆 合金样品,分别开展高温氧化和抗热冲击性能试验,并对高温氧化和抗热冲击后的样品微观结构、物相及 结合强度等进行表征。结果表明磁控溅射制备的 TiN/Cr 双层涂层之间存在明显界线,样品表面存在类圆 形的团聚凸起,但涂层结构致密,无裂纹和孔隙等缺陷。高温氧化后,表面 Cr 涂层部分被氧化为 Cr2O3,呈 不规则的多面体结构,中间 TiN 涂层中 Ti原子向表面扩散,与 O 结合形成 TiO2,呈长条状结构,且 Cr2O3聚集 区域呈鼓泡状。在涂层与基体界面处,向内扩散的 Cr 原子和向外扩散的 Zr 原子形成约 5 μm 厚的 Cr-Zr 扩 散层。同时,O 原子持续向样品内部扩散,与基体中 Zr 原子结合形成 ZrO2。虽然 TiN/Cr 涂层锆合金的氧化 增重小于无涂层锆合金,且样品保持相对完整,但是由于 O 原子的持续扩散,内部锆合金被氧化,说明 TiN/Cr 涂层无法为锆合金提供良好的长时抗高温氧化性。热冲击试验后,表面涂层依然完整包覆整个样 品,但样品表面存在熔池状区域,并伴随微裂纹和孔隙,且涂层膜/基结合强度明显降低。
  • 研究与开发
    樊江磊,王娇娇,王 霄,魏泽新,郝源丰,刘建秀
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 51-59. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220233
    采用粉末冶金方法制备了分别以鳞片石墨、球形石墨、焦炭、人造石墨和隐晶石墨为润滑组元的铜 基摩擦材料,使用 MM3000 摩擦磨损试验机测试了摩擦磨损和制动性能。结果表明:在 3 000 ~7 000 r/min 的转速下,含人造石墨铜基摩擦材料的平均摩擦因数最高,但磨损量大;含焦炭铜基摩擦材料的摩擦因数 次之,但磨损量最小,优于含鳞片石墨铜基摩擦材料。在 7 000 r/min转速制动条件下,含人造石墨铜基摩擦 材料的瞬时摩擦因数最高,制动时间最短,但摩擦材料表面温升最大;含焦炭铜基摩擦材料的瞬时摩擦因 数和制动时间次之,但摩擦材料表面温升最小,且整体性能优于常用的含鳞片石墨铜基摩擦材料。因此, 相比而言,以焦炭作为润滑组元的铜基摩擦材料具有最佳的摩擦磨损和制动性能。
  • 评述与进展
    董天顺,刘建辉,陆鹏炜,付彬国,李国禄,马庆亮
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 117-123. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220230
    高熵合金涂层能在经济实用的基础上发挥高熵合金的优良综合性能,但其强化方式主要为固溶强 化,强化效果有很大局限性,因此有必要在高熵合金涂层中引入硬质颗粒实现复合增强,从而得到性能更加优 良的高熵合金复合涂层。综述了制备高熵合金复合涂层的主要技术,如激光熔覆技术、等离子熔覆技术和氩 弧熔覆技术,重点介绍了直接添加和原位合成硬质颗粒增强高熵合金复合涂层的研究现状,分析了其组织与 结构,并分别从硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗高温氧化性这几个方面论述了硬质颗粒对高熵合金复合涂层性能 的影响,最后针对高熵合金复合涂层研究中存在的问题进行了总结和展望。
  • 评述与进展
    杨水余,周焕辉,李炎森,许成法
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 148-153. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230046
    重载及特种车辆传动装置一般采用基于铜基粉末冶金材料的换挡摩擦片,随着传动装置向高转 速、大扭矩、重载等方向发展,传统摩擦片性能不足的问题逐渐暴漏出来,如摩擦层脱落、芯板断裂等重大 问题。针对铜基摩擦片日益凸显的重大问题,分析了摩擦片的发展过程及铜基摩擦片的应用现状,介绍了 铜基摩擦片的构成形式与材料成分,阐述了摩擦片常见的失效形式与使用要求。进一步,从成分设计、制 造过程、结构设计及后处理强化等方面提出针对性策略,指出铜基摩擦片多工艺耦合优化及开发新型环保 复合材料摩擦片将会是摩擦片发展的重要方向。
  • 研究与开发
    秦颖楠,刘国辉,王玲,刘桂荣,熊宁
    粉末冶金工业. 2020, 30(04): 76-78. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190061
    本文选用粉末冶金法制备93W-5Ni-2Fe 合金,通过高温拉伸试验研究了合金在1 000、1 100、1 200、1 300 和1 400 ℃的高温力学性能,通过扫描电镜对高温拉伸后的试样进行断口分析,研究了合金在高温环境下 的断裂机制演变规律。结果表明:93W-5Ni-2Fe 合金在1 000~1 400 ℃的抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面 收缩率和弹性模量均随着温度的升高而急剧降低,随着温度的不断升高,材料表现出明显的脆性断裂,钨颗粒 本身未发生穿晶断裂,断裂模式为粘结相撕裂和钨相与粘结相界面断裂。
  • 评述与进展
    张兰,夏慧敏,马会中,李纳,成德森
    粉末冶金工业. 2020, 30(05): 78-83. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190111
    铝合金以其密度小、比强度高等优良性能,受到广泛的关注和应用。粉末冶金方法制备的复合材料 具有合金成分设计灵活、制备材料的微观组织均匀,结构细小的特点,与普通熔炼法相比,粉末冶金制备的材 料机械性能更加优良。本文分析了粉末冶金铝合金的国内外研究现状;介绍了粉体制备、成形固结和后处理 工艺,分析了各工序的特点和作用,其中重点介绍了几种成形技术;此外,对粉末冶金铝合金-石墨烯的发展进 行了简要介绍,并对粉末冶金铝合金未来的发展趋势进行初步探讨。
  • 研究与开发
    黄赞军,张龙戈,车洪艳,王铁军,董 浩,曹 睿
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 60-69. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220164
    实验研究了不同中间层(Ni-Cr-Si-B、Ag-Cu-Ti、Ti-Cr-Ni、Nb-Ni)对 MHC 与 GH4099合金热等静压扩 散焊工艺(HIP-DB)下接头力学性能的影响。在热等静压工艺为 1 150 ℃/130 MPa/180 min 时,采用 Nb-Ni 中间层获得了可靠的 MHC/GH4099 焊接接头。采用 Nb-Ni 中间层的接头抗拉/抗剪强度达到 84/41 MPa,高 于采用 Ni-Cr-Si-B、Ag-Cu-Ti 和 Ti-Cr-Ni 中间层的连接强度。其扩散诱导反应层为 Mo-Nb 固溶体、Ni8Nb、 Ni 3Nb 和 Ni6Nb7,对其强度和厚度进行了测定,以建立界面微观结构与接头性能的相关性。研究发现,析出 相 Ni3Nb强度高、塑性好,对接头高温性能有益,裂纹从 Mo-Nb固溶体处萌生,沿晶扩展至中间扩散层。
  • 激光成形技术专栏
    蔡小叶,白 兵,胡家齐,董定平,慈世伟
    粉末冶金工业. 2023, 33(04): 90-96. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220115
    在对选区激光熔化成形的TA15 钛合金试样静态力学性能测试和分析的基础上,研究分析选区激 光熔化成形TA15 钛合金试样室温动态疲劳性能。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析横 纵截面显微组织形貌以及试样拉伸和疲劳断口。研究表明,TA15 横截面呈现典型的棋盘格子结构,纵截面 分布着贯穿多个沉积层且外延生长的β 柱状晶,柱状晶内部交错分布针状马氏体;经退火处理后TA15 钛合 金的抗拉强度和屈服强度较沉积态试样有所下降,伸长率、收缩率以及冲击强度明显提高,且均优于TA15 板材指标;疲劳寿命数据具有一定的分散性,产生疲劳分散性的主要原因是选区激光熔化成形过程,金属 粉末在高能量激光的作用下快速熔化冷却,在制件内部随机出现搭接不良、气孔、未熔粉末等缺陷。
  • 研究与开发
    董志燕,赵海东,杨 超,张卫文,王 智
    粉末冶金工业. 2023, 33(04): 7-14. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220186
    采用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术制备 TC4 钛合金蜂窝状拓扑结构预制体,利 用真空压力浸渗将 7075 铝合金熔体浸渗入其中,得到 7075/TC4 复合材料。研究表明:复合材料密度为 3.65 g/cm3,7075 铝合金区域主要由 fcc-Al、Al3Fe 和 MgZn2组成;TC4 钛合金区域组织对浸渗温度不敏感,均 由片条状的 α相和 β相组成。7075铝合金区域与 TC4钛合金区域的界面处产生了 Al3Ti化合物界面层,界面 层厚度在浸渗温度 700、750和 800 ℃时分别约为 6、16和 300 μm。浸渗温度为 750 ℃时,复合材料力学性能 最佳,其屈服强度、抗压强度和塑性分别为(755±5)MPa,(1 136±12)MPa 和 23%±1.5%。加载时裂纹容易萌 生于铝合金区域的晶界第二相、界面和孔洞等缺陷处。
  • 评述与进展
    李 安,罗 成,杨博文,张 鹏,赵霄昊,赖运金
    粉末冶金工业. 2024, 34(02): 127-133. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220232
    3D打印技术是一种先进的制造方法,在航空航天、生物医疗、汽车、军工等领域得到了较为广泛的应 用。钛合金具有质轻、比强度高、耐腐蚀性好、生物相容性好等一些列优异特性,是金属3D打印体系的重要组 成部分。简要阐述了3D打印对钛合金粉末性能要求及钛合金粉末主要制备方法,重点对气雾化制粉及旋转 电极制备粉末工艺技术特点、粉末性能进行了对比,对粉末性能差异产生原因进行了对比分析,对3D打印高 性能钛合金发展方向进行了展望。
  • 研究与开发
    许成法,张 坤,张 登,张国洪,魏炳忱,胡 铮
    粉末冶金工业. 2024, 34(03): 54-59. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220207
    湿式离合器中的摩擦副在带排阶段,由于润滑剂的粘性流体特性,在摩擦副存在相对运动条件 下会产生带排扭矩和能量损失,这种现象严重影响使用寿命,减少产品的安全性。针对这一问题,基 于Navier-Stokes 方程,采用有限元数值模拟仿真的方式,设计分析了12 种槽型共24 个油槽方案探索降 低带排扭矩和能量损失的方法,结果表明螺旋槽与径向不通槽组合设计冷却效果好,动摩擦因数高, 实验结果为摩擦片油槽设计提供了重要的参考依据,具有重要的指导意义。
  • 研究与开发
    张立军,李晏春,郭玉峰,刘 辉
    粉末冶金工业. 2024, 34(03): 97-100. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220218
    采用氢气还原法,以钢厂酸洗废料氧化铁红为原料生产超细铁粉产品,成本低于羰基法生产超细 铁粉的1/3。产品指标达到TFe 大于等于98.5%,松装密度为0.80~1.20 g/cm3,粒度D50≤16.5 μm,比表面积 不小于2.10 m2/g,该产品广泛应用于超硬金刚石工具、粉末冶金注射成形材料、高规格软磁材料、吸附材料、 航空材料、食品等领域。
  • 专家论坛
    刘文彬,陈 伟,王铁军,车洪艳,梁 超,
    综述了粉末钛合金热等静压技术60多年的发展历程和目前世界各国的研究发展现状,分析了在航空航天领域市场开拓中遇到的问题,提出了解决的办法,并对其发展前景进行了展望。
  • 评述与进展
    柳朝阳 ,赵备备,李兰杰,常福增,祁 健,马英梁
    粉末冶金工业. 2020, 30(02): 83-89. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20180139
    根据3D打印成形原理,将金属材料3D打印工艺分为粉末床熔融、定向能量沉积、粘合剂喷射、材料喷射、薄材叠层5类,重点介绍了各工艺下主要技术的基本原理、优缺点、应用领域及进展。最后对比了几种主流3D打印技术,指出SLM和EBM已成为粉末床熔融工艺的主流,适合做小型超复杂整体构件;定向能量沉积工艺使用激光、电子束和电弧作为能量源将材料同步熔化沉积,加工效率高,适合做大型高性能整体构件;粘合剂喷射技术因生产成本低、周期短,在需要快速制造铸件的制造行业中具有应用潜力。并对金属材料3D打印发展方向进行了展望。
  • 研究与开发
    田泽明
    粉末冶金工业. 2020, 30(04): 67-70. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20190134
    本文采用离子渗氮工艺对H13 热作模具钢进行了表面处理,试验结果表明,渗氮温度为500 ℃,保温时间为8 h 时试样具有最佳的性能,表面硬度为1 250 HV,渗氮层厚度为241 μm。摩擦磨损试验表明,渗氮温度为500 ℃,保温时间为8 h 时,试样磨损14 h 后磨损量为206 mg。渗氮层中化合物主要为Fe2N、Fe4N 及 Fe3O4,适当厚度的化合物层和渗氮层对模具钢热性能提高具有显著的作用。
  • 专家论坛
    曹 阳
    粉末冶金工业. 2023, 33(04): 1-6. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230107
    总结介绍了中国粉末冶金零件产业的发展情况,简要介绍了中国粉末冶金产业汽车零件市场和家电 零件市场的发展现状及全球汽车产业的发展趋势;提出了“粉末冶金+”工艺的概念,并实测对比了部分零件 的“粉末冶金+”与其他金属加工工艺在原材料利用率和单位质量成品能耗情况,以证明“粉末冶金+”工艺是 更节约资源的“绿色制造”技术,并分析了在“碳达峰 碳中和”目标下中国粉末冶金零件产业发展所面临的机 会和挑战。
  • 专家论坛
    王庆相,李少强,赖运金,常 涛,李 安
    粉末冶金工业. 2024, 34(03): 1-7. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20240048
    简要综述了第一性原理在材料计算中的基本原理, 综述了其在超导材料研究过程的进展, 特别是 在超导材料领域中关于超导机制的研究, 对于进一步拓展新型超导材料及其实用化提供了理论支持; 同时 也提出了第一性原理计算在超导材料领域计算过程中的不足和建议, 并对其在超导原理机制方面的研究 前景进行了展望。
  • 研究与开发
    李 杰, 叶德全,邱耀弘
    粉末冶金工业. 2024, 34(02): 28-34. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230010
    采用金属粉末注射成形(MIM)工艺制作几何形状复杂的小型金属零件,尤其是针对具有多数特征 重复且相似的传动零件有一定的优势,例如常见的小模数齿轮。采用不锈钢 17-4PH 作为 MIM 技术的金属 齿轮材料,这种材料的机械性能和防腐蚀能力优于传统机械加工齿轮的材料。实验按照不锈钢 17-4PH 的 特性,以 MIM 工艺制作齿轮并对其进行不同条件的热处理(烧结后、H900、H900后+退火),经质量测试后呈 现微小的变化,与传统热轧板材结果相近,MIM 工艺可制作复杂齿轮并保持不锈钢 17-4PH 优良的尺寸精 度,并能够提升机械性能。
  • 研究与开发
    张连松,苏 涛,沈思明
    粉末冶金工业. 2024, 34(01): 111-116. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20230070
    为提升车用316 不锈钢的表面硬度及耐磨性,采用激光熔覆原位合成法在316 不锈钢表面制备 FeCrCoNi 高熵合金涂层。分别对FeCrCoNi 高熵合金涂层的相组成、元素分布、显微硬度及耐磨性进行研 究。结果表明:原位合成制备的FeCrCoNi 高熵合金涂层无裂纹、气孔等缺陷,与基材呈现良好的冶金结合。 FeCrCoNi 高熵合金涂层由单一的FCC 相组成,涂层组织为树枝晶。各元素分布均匀,无明显偏析。FeCr‐ CoNi 高熵合金涂层的截面平均显微硬度约为283.7 HV,相较于316 不锈钢基体提升了约50%。FeCrCoNi 高 熵合金涂层的平均摩擦因数分别为0.377 和0.438,比磨损率分别为2.27×10-5 mm3/N·m和6.17×10-5 mm3/N·m, FeCrCoNi 高熵合金涂层的磨损率降低了70%。FeCrCoNi 高熵合金涂层的磨损机制为磨粒磨损。
  • 研究与开发
    张立峰,尤 超,郭 齐,李芳侠,李彩霞,南海娟
    粉末冶金工业. 2023, 33(03): 96-100. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220126
    烧结金属过滤管是高温气体过滤器中的核心元件,其过滤性能的好坏直接关系到下游安全生产。 通过对烧结金属过滤管的循环压降、脉冲反吹过程中过滤管内部动态压力变化、粉尘层的动态脱落情 况、粉尘层厚度变化以及出口浓度进行检测并分析,发现烧结金属过滤管的过滤性能较好,过滤后的气 体中所含的颗粒物浓度小于 10 mg/m3,且粒径分布基本上都在 1 μm 以下,满足过滤要求。过滤管内部的 动态压力变化与外部的粉尘层厚度随时间变化的趋势相一致,当过滤管内部动态压力达到最大时,外部 粉尘层也蓬松到最大值。结合过滤管内部的动态压力变化、外部的粉尘层脱落情况以及粉尘层厚度变 化,使用脉冲反吹方式可以完成烧结金属过滤管的循环性能再生功能。
  • 研究与开发
    何正烨,罗 剑,安 静,徐立红,牟 星,郭世海
    粉末冶金工业. 2024, 34(02): 86-90. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220203
    :采用锌锰磷化液对 FeSiCr合金粉末进行表面改性处理,通过振动样品磁强计、阻抗分析仪和软磁材 料交流测试装置分析锌锰磷化液浓度对FeSiCr磁粉饱和磁化强度、FeSiCr磁粉芯有效磁导率和功率损耗的影 响。结果表明,随着锌锰磷化液浓度的增加,样品的饱和磁化强度逐渐减小,功率损耗先减小后增大。当锌锰 磷化液浓度为25%时,有效磁导率为39.5,功率损耗仅为103.6 W·kg(-1 100 kHz,50 mT)
  • 评述与进展
    李 晶,闫 峰,王 锦,党晓明,王宇晴,何 凯
    粉末冶金工业. 2024, 34(02): 116-126. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220219
    概述了 3D打印技术在航天领域的研究现状,介绍了 3D打印技术加工出的结构复杂、拓扑优化的几 何形状零部件的特点。重点阐述了国内外应用于航天领域的3D打印制备技术的发展,包括金属基材料,定向 能量沉积成形(DED)和粉末床熔融成形(PBF)等工艺和后处理技术,以及制造的航空航天零部件。总结了 3D打印技术在航天领域应用的优势和不足,提出了技术改进和研究方向。
  • 评述与进展
    贾庆功,吴洁蓓,张 嘉,王庆相,梁淑华
    粉末冶金工业. 2024, 34(03): 122-129. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-6543.20220235
    钛及钛合金作为生物医用金属材料得到广泛研究和应用,为了更好地满足钛及钛合金在人体 中植入后低弹性模量、生物活性等需求,采用粉末冶金的方法通过添加羟基磷灰石制备钛基羟基磷灰 石(HA)生物复合材料成为了研究的热点。本文基于钛及钛合金的基础性能和存在的问题,从热压 (HP)、粉末注射成形(PIM)和放电等离子烧结技术(SPS)等粉末冶金方法制备生物复合材料以降低弹 性模量、提高生物活性、改善耐腐蚀性等方面综述了钛基HA 生物复合材料的研究进展,分别列举了α 型,α+β 型和β 型钛合金与HA 合成制备钛基HA 生物复合材的代表性案例,并提出了面临的挑战以及 发展方向的建议。
  • 研究与开发
    付 杰,尚 峰,李化强,乔 斌,曹振伟,孙 伟
    采用HAAKE PolyLab QC转矩流变仪的密炼模块,制备了粉末装载量为55%(体积分数),粘结剂配方(质量分数)为60%石蜡+35%低密度聚乙烯+5%硬脂酸的不同Ni含量的Ni-Al2O3喂料,并在130 ℃、140 ℃、150 ℃条件下通过MLW-400型毛细管流变仪对其进行黏度测定,通过MATLAB曲线拟合、回归参数的方法确定了喂料的幂率指数与黏流活化能。结果表明:Ni含量的变化对幂率指数[n]影响较小,说明粘结剂配方合理,喂料的均匀性好;但是随着Ni含量的增加,喂料对温度的敏感性增强。实验结果为粉末注射成形制备Ni-Al2O3复合材料提供了流变学参考,从而为研究不同Ni含量对Al2O3陶瓷性能的影响奠定基础。