基本信息
主管单位: 中国科协
主办单位: 中国机械工程协会、中国金属学会、中国有色金属协会、北京科技大学
出 版: 《粉末冶金技术》编辑部
主 编: 曲选辉
地 址: 北京市海淀区学院路30号北京科技大学期刊中心，100083
电 话: 010-62333904
邮 箱: pmt@ustb.edu.cn
中国标准连续出版物号:
ISSN 1001-3784
CN 11-1974/TF
邮发代码: 82-642
国内订阅: 全国各地邮局
单 价: 20元/期 全年120元
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本文利用ANSYS有限元分析软件对AlSi10Mg的选区激光熔化成形过程进行热–力耦合分析并进行实验验证。针对目前铝合金选区激光熔化数值模拟不够精确，残余应力预测效率低的问题，利用JMatPro软件计算出AlSi10Mg在不同温度下的非线性热物性参数，并通过ANSYS的UDMAT子程序实现材料状态的转换，以此提高数值模拟的准确度。通过建立的热力耦合数值模型，研究不同的激光工艺参数对温度场和应力场的影响，最后进行相应的AlSi10Mg样件打印实验，并通过X射线应力分析仪测量样件残余应力。结果表明：每一层的扫描过程中，曲线均有明显的波峰，轨道间和层间可实现较好的重熔搭接；随着扫描速率的减小或激光功率的增加，最高温度和熔池尺寸随之增加；在成形过程中，沿着扫描方向的应力最大，垂直于扫描方向的应力最小。通过热力耦合模型所得到的残余应力与实验值误差小于8%，可以通过该热力耦合模型对选区激光熔化制件的残余应力进行预测。
本文利用ANSYS有限元分析软件对AlSi10Mg的选区激光熔化成形过程进行热–力耦合分析并进行实验验证。针对目前铝合金选区激光熔化数值模拟不够精确，残余应力预测效率低的问题，利用JMatPro软件计算出AlSi10Mg在不同温度下的非线性热物性参数，并通过ANSYS的UDMAT子程序实现材料状态的转换，以此提高数值模拟的准确度。通过建立的热力耦合数值模型，研究不同的激光工艺参数对温度场和应力场的影响，最后进行相应的AlSi10Mg样件打印实验，并通过X射线应力分析仪测量样件残余应力。结果表明：每一层的扫描过程中，曲线均有明显的波峰，轨道间和层间可实现较好的重熔搭接；随着扫描速率的减小或激光功率的增加，最高温度和熔池尺寸随之增加；在成形过程中，沿着扫描方向的应力最大，垂直于扫描方向的应力最小。通过热力耦合模型所得到的残余应力与实验值误差小于8%，可以通过该热力耦合模型对选区激光熔化制件的残余应力进行预测。
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经过30年的发展，中国已经成为粉末冶金零部件生产的强国。粉末冶金在中国的应用是多元化的，拥有一个广阔的市场。随着汽车工业的转型，新能源汽车占据的汽车市场份额越来越多，由于粉末冶金零部件行业对传统内燃机汽车的高度依赖性，汽车工业的转型对粉末冶金行业既是一个巨大的挑战，但也将为粉末冶金零部件行业带来新的机遇。在汽车工业转型的大背景下，本文分析了中国粉末冶金零部件行业的发展现状，归纳了中国汽车工业的发展趋势及其对粉末冶金行业的影响，提出了粉末冶金行业的应对策略，并展望了未来粉末冶金行业的发展前景。
经过30年的发展，中国已经成为粉末冶金零部件生产的强国。粉末冶金在中国的应用是多元化的，拥有一个广阔的市场。随着汽车工业的转型，新能源汽车占据的汽车市场份额越来越多，由于粉末冶金零部件行业对传统内燃机汽车的高度依赖性，汽车工业的转型对粉末冶金行业既是一个巨大的挑战，但也将为粉末冶金零部件行业带来新的机遇。在汽车工业转型的大背景下，本文分析了中国粉末冶金零部件行业的发展现状，归纳了中国汽车工业的发展趋势及其对粉末冶金行业的影响，提出了粉末冶金行业的应对策略，并展望了未来粉末冶金行业的发展前景。
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为了获得高性能钨合金，对93WNiFe钨合金进行旋锻变形加工，研究旋锻变形量对93WNiFe钨合金力学性能及组织的影响。结果表明，随着变形量的增加，93WNiFe钨合金组织中W晶粒由圆球状逐渐被拉长成长条状，室温抗拉强度随变形量的增加而增加，由982 MPa增加到1622 MPa，断后延伸率随变形量的增加快速降低，由35.5%下降到5.5%。当旋锻变形量小于15%时，随着变形量的增加，93WNiFe合金洛氏硬度快速增加，室温冲击韧性快速降低；当变形量大于15%后，合金洛氏硬度增加变缓，室温冲击韧性值降低变缓；当变形量为30%时，洛氏硬度最大为HRC 47.2，室温冲击韧性值最小为30.80 J·cm−2。未变形的烧结态93WNiFe合金断口形貌中存在少量W晶粒解理断裂、大量W–粘结相界面断裂、W–W界面断裂和粘结相韧窝断裂；随着锻造变形量的增加，断口形貌中W晶粒解理断裂数量逐渐增加，W–粘结相界面断裂、W–W界面断裂和粘结相韧窝断裂数量逐渐减少。
为了获得高性能钨合金，对93WNiFe钨合金进行旋锻变形加工，研究旋锻变形量对93WNiFe钨合金力学性能及组织的影响。结果表明，随着变形量的增加，93WNiFe钨合金组织中W晶粒由圆球状逐渐被拉长成长条状，室温抗拉强度随变形量的增加而增加，由982 MPa增加到1622 MPa，断后延伸率随变形量的增加快速降低，由35.5%下降到5.5%。当旋锻变形量小于15%时，随着变形量的增加，93WNiFe合金洛氏硬度快速增加，室温冲击韧性快速降低；当变形量大于15%后，合金洛氏硬度增加变缓，室温冲击韧性值降低变缓；当变形量为30%时，洛氏硬度最大为HRC 47.2，室温冲击韧性值最小为30.80 J·cm−2。未变形的烧结态93WNiFe合金断口形貌中存在少量W晶粒解理断裂、大量W–粘结相界面断裂、W–W界面断裂和粘结相韧窝断裂；随着锻造变形量的增加，断口形貌中W晶粒解理断裂数量逐渐增加，W–粘结相界面断裂、W–W界面断裂和粘结相韧窝断裂数量逐渐减少。
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采用诱导熔渗法制备Mo–Cu复合材料，通过调节诱导Cu质量分数（0～30%）制备出不同Cu含量的Mo–Cu复合材料，研究诱导Cu含量对复合材料微观形貌和性能的影响。结果表明：诱导Cu含量显著影响Mo–Cu复合材料的微观组织，当诱导Cu质量分数由0%逐步增加至20%，复合材料的孔隙大幅减少，Mo、Cu两相分布更加均匀，组织内单相偏聚的现象减少；但当诱导Cu质量分数达30%时，复合材料组织均匀性变差，孔隙数量不降反升。Mo–Cu复合材料的电导率和热导率随着复合材料中最终Cu含量的增加而增大。当最终Cu质量分数为40.46%时，复合材料的相对密度最大，为98.1%，对应的电导率和热导率也达到最高值，分别为52.69 %IACS和203.94 W·m−1·K−1。但另一方面，复合材料的热膨胀系数随最终Cu含量的增加也随之增大。在调控诱导Cu含量的基础上，探寻适宜的熔渗工艺，有望制备出综合性能更佳的Mo–Cu复合材料。
采用诱导熔渗法制备Mo–Cu复合材料，通过调节诱导Cu质量分数（0～30%）制备出不同Cu含量的Mo–Cu复合材料，研究诱导Cu含量对复合材料微观形貌和性能的影响。结果表明：诱导Cu含量显著影响Mo–Cu复合材料的微观组织，当诱导Cu质量分数由0%逐步增加至20%，复合材料的孔隙大幅减少，Mo、Cu两相分布更加均匀，组织内单相偏聚的现象减少；但当诱导Cu质量分数达30%时，复合材料组织均匀性变差，孔隙数量不降反升。Mo–Cu复合材料的电导率和热导率随着复合材料中最终Cu含量的增加而增大。当最终Cu质量分数为40.46%时，复合材料的相对密度最大，为98.1%，对应的电导率和热导率也达到最高值，分别为52.69 %IACS和203.94 W·m−1·K−1。但另一方面，复合材料的热膨胀系数随最终Cu含量的增加也随之增大。在调控诱导Cu含量的基础上，探寻适宜的熔渗工艺，有望制备出综合性能更佳的Mo–Cu复合材料。
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氮化铝（AlN）因具有优异的导热能力和电绝缘性，是热界面材料中导热填料的理想材料。本文首先对AlN粉末进行表面改性，提高了AlN粉体的抗水解能力，然后采用水基溶剂进行喷雾造粒，在浆料配置过程中对球磨时间、添加剂用量等工艺参数进行了优化，制备了球形度高的AlN生坯，最后经脱脂烧结，制备出具有低氧含量、高球形度及高导热性的AlN填料。研究表明，磷酸改性后的AlN粉体在16 h球磨过程中可保持良好的抗水解能力。粘结剂含量（质量分数）对喷雾造粒后的生坯形状有明显影响，采用2%PVB+2%PEG粘结剂制备的粉末具有良好的球形度与表面光滑程度。经过脱脂烧结，AlN陶瓷微球的热导率和抗弯强度分别达到171.2 W·m−1·K−1和340 MPa，具有良好的流动性。综上所述，水基喷雾造粒制备的球形AlN适合用作热界面材料的导热填料。
氮化铝（AlN）因具有优异的导热能力和电绝缘性，是热界面材料中导热填料的理想材料。本文首先对AlN粉末进行表面改性，提高了AlN粉体的抗水解能力，然后采用水基溶剂进行喷雾造粒，在浆料配置过程中对球磨时间、添加剂用量等工艺参数进行了优化，制备了球形度高的AlN生坯，最后经脱脂烧结，制备出具有低氧含量、高球形度及高导热性的AlN填料。研究表明，磷酸改性后的AlN粉体在16 h球磨过程中可保持良好的抗水解能力。粘结剂含量（质量分数）对喷雾造粒后的生坯形状有明显影响，采用2%PVB+2%PEG粘结剂制备的粉末具有良好的球形度与表面光滑程度。经过脱脂烧结，AlN陶瓷微球的热导率和抗弯强度分别达到171.2 W·m−1·K−1和340 MPa，具有良好的流动性。综上所述，水基喷雾造粒制备的球形AlN适合用作热界面材料的导热填料。
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为了有效抑制液相烧结下钨晶粒长大，通过1500 ℃液相烧结制备了ZrC弥散强化重钨合金（WHAs），分析了ZrC质量分数（1%、2%）对WHAs组织以及性能的影响。结果表明，随ZrC质量分数的增加，WHAs相对密度和W−W连接度下降，钨晶粒得到一定程度的细化。当ZrC质量分数为1%时，WHAs强塑性匹配效果最好，合金的相对密度达到了98.4%，钨晶粒尺寸为22.17 μm，屈服强度和抗压强度（40%变形量）分别达到了791 MPa和2179 MPa，相比未添加ZrC的WHAs分别提升了8.35%和38.70%（730 MPa和1570 MPa）。
为了有效抑制液相烧结下钨晶粒长大，通过1500 ℃液相烧结制备了ZrC弥散强化重钨合金（WHAs），分析了ZrC质量分数（1%、2%）对WHAs组织以及性能的影响。结果表明，随ZrC质量分数的增加，WHAs相对密度和W−W连接度下降，钨晶粒得到一定程度的细化。当ZrC质量分数为1%时，WHAs强塑性匹配效果最好，合金的相对密度达到了98.4%，钨晶粒尺寸为22.17 μm，屈服强度和抗压强度（40%变形量）分别达到了791 MPa和2179 MPa，相比未添加ZrC的WHAs分别提升了8.35%和38.70%（730 MPa和1570 MPa）。
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以Ti(C,N)为基体相，HfN和WC为不同层的增强相，金属Ni和Mo为粘结相，采用交替铺层法制备素坯，并利用真空热压烧结技术制备Ti(C,N)-HfN/Ti(C,N)-WC层状陶瓷，研究了烧结温度对层状陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明：随着烧结温度的升高，材料中的晶粒逐渐长大，在烧结温度为1350 ℃和1400 ℃时，材料的晶粒较小但分布不均匀，且存在较多的微缺陷；在烧结温度为1450 ℃和1500 ℃时，材料中的晶粒相对均匀（粒径～1 μm），微缺陷较少；在烧结温度达到1550 ℃时，材料中出现了大量粗大晶粒（粒径～2 μm）。随着烧结温度的升高，层状陶瓷的抗弯强度、维氏硬度和断裂韧度均先增大后减小。在1450 ℃下所制备的Ti(C,N)-HfN/Ti(C,N)-WC层状陶瓷具有较好的综合力学性能，其抗弯强度、维氏硬度和断裂韧度分别为(1263.6±17.1)MPa、(18.5±0.3)GPa和(8.2±0.1)MPa·m1/2。此外，Ti(C,N)-HfN/Ti(C,N)-WC层状陶瓷在断裂时表现为穿晶与沿晶并存的断裂模式。
以Ti(C,N)为基体相，HfN和WC为不同层的增强相，金属Ni和Mo为粘结相，采用交替铺层法制备素坯，并利用真空热压烧结技术制备Ti(C,N)-HfN/Ti(C,N)-WC层状陶瓷，研究了烧结温度对层状陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明：随着烧结温度的升高，材料中的晶粒逐渐长大，在烧结温度为1350 ℃和1400 ℃时，材料的晶粒较小但分布不均匀，且存在较多的微缺陷；在烧结温度为1450 ℃和1500 ℃时，材料中的晶粒相对均匀（粒径～1 μm），微缺陷较少；在烧结温度达到1550 ℃时，材料中出现了大量粗大晶粒（粒径～2 μm）。随着烧结温度的升高，层状陶瓷的抗弯强度、维氏硬度和断裂韧度均先增大后减小。在1450 ℃下所制备的Ti(C,N)-HfN/Ti(C,N)-WC层状陶瓷具有较好的综合力学性能，其抗弯强度、维氏硬度和断裂韧度分别为(1263.6±17.1)MPa、(18.5±0.3)GPa和(8.2±0.1)MPa·m1/2。此外，Ti(C,N)-HfN/Ti(C,N)-WC层状陶瓷在断裂时表现为穿晶与沿晶并存的断裂模式。
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电流辅助烧结的快速致密化是电致效应的基础之一，将这种机制表征为电场强度对烧结的表观（或扩散）激活能的影响进行了大量实验研究，并且取得显著的进展。本文从第一性原理计算与电流辅助烧结实验两个方面，对晶体Cu在外加电场对扩散激活能的影响规律进行了研究，两者的研究结果揭示扩散激活能在电场或电流作用下呈现出明显规律性的下降趋势。另外，通过改变石墨模具内径来调整电流密度的方式开展电流辅助烧结实验，来验证第一性原理计算与电流辅助烧结实验扩散激活能的下降规律的正相关性。
电流辅助烧结的快速致密化是电致效应的基础之一，将这种机制表征为电场强度对烧结的表观（或扩散）激活能的影响进行了大量实验研究，并且取得显著的进展。本文从第一性原理计算与电流辅助烧结实验两个方面，对晶体Cu在外加电场对扩散激活能的影响规律进行了研究，两者的研究结果揭示扩散激活能在电场或电流作用下呈现出明显规律性的下降趋势。另外，通过改变石墨模具内径来调整电流密度的方式开展电流辅助烧结实验，来验证第一性原理计算与电流辅助烧结实验扩散激活能的下降规律的正相关性。
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为提高零部件的硬度和耐磨性，采用Co、Cr、Cu和Ni单质金属粉末在Q235钢基体上激光熔覆CoCrCu0.4FeNi高熵合金涂层，利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了涂层的微观组织，测试了涂层的显微硬度，并利用第一性原理计算了涂层中各相的晶格常数和弹性常数。结果表明，涂层与基体形成了良好的冶金结合，且无宏观裂纹和气孔等缺陷；涂层微观组织主要由树枝晶和枝晶间组成，其中树枝晶为一种面心立方相（FCC1），富Cu贫Cr，枝晶间为另一种面心立方相（FCC2），富Cr贫Cu。涂层厚度约为1.50～1.98 mm，涂层枝晶大小约为7.9～10.4 μm。涂层的显微硬度约为HV0.2 170～230，约为基体1.7倍，随着与涂层表面距离的增加，涂层的硬度逐渐降低。另外，激光功率越低，扫描速度越大，树枝晶越细小，细晶强化的作用越强，涂层的硬度越高。涂层中面心立方（FCC）相的晶格常数计算值与实验值误差为1.33%～2.60%，FCC相的生成热均为负值，且弹性常数C11、C12和C44满足立方结构高熵合金的力学稳定性限制条件，可知FCC相是稳定的。由剪切模量与体积模量之比（G/B）＜0.57、泊松比（ν）＞0.26可知，树枝晶和枝晶间处的FCC相总体呈现韧性特征。从涂层下部到上部，计算的弹性模量逐渐增加，硬度增大，与实验硬度变化规律相符合。
为提高零部件的硬度和耐磨性，采用Co、Cr、Cu和Ni单质金属粉末在Q235钢基体上激光熔覆CoCrCu0.4FeNi高熵合金涂层，利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了涂层的微观组织，测试了涂层的显微硬度，并利用第一性原理计算了涂层中各相的晶格常数和弹性常数。结果表明，涂层与基体形成了良好的冶金结合，且无宏观裂纹和气孔等缺陷；涂层微观组织主要由树枝晶和枝晶间组成，其中树枝晶为一种面心立方相（FCC1），富Cu贫Cr，枝晶间为另一种面心立方相（FCC2），富Cr贫Cu。涂层厚度约为1.50～1.98 mm，涂层枝晶大小约为7.9～10.4 μm。涂层的显微硬度约为HV0.2 170～230，约为基体1.7倍，随着与涂层表面距离的增加，涂层的硬度逐渐降低。另外，激光功率越低，扫描速度越大，树枝晶越细小，细晶强化的作用越强，涂层的硬度越高。涂层中面心立方（FCC）相的晶格常数计算值与实验值误差为1.33%～2.60%，FCC相的生成热均为负值，且弹性常数C11、C12和C44满足立方结构高熵合金的力学稳定性限制条件，可知FCC相是稳定的。由剪切模量与体积模量之比（G/B）＜0.57、泊松比（ν）＞0.26可知，树枝晶和枝晶间处的FCC相总体呈现韧性特征。从涂层下部到上部，计算的弹性模量逐渐增加，硬度增大，与实验硬度变化规律相符合。
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对Fe−6.5%Si粉末（质量分数）进行不同温度的热处理实验，经压制后得到Fe−6.5%Si磁粉芯，并对磁粉芯进行不同温度的热处理，探究热处理工艺对Fe−6.5%Si磁粉芯磁导率和损耗等磁性能的影响。结果发现：粉末热处理可以大幅度消除气雾化制粉过程中合金粉末受高压气体冲击造成的缺陷，并减少粉末中的C、O含量；随着热处理温度的升高，粉末的矫顽力先增后减，饱和磁化强度逐渐降低。通过对压制成型磁粉芯进行热处理也能够改善磁粉芯的磁性能，不同温度热处理后损耗均维持在600～700 mW∙cm−3之间，最低值为625 mW∙cm−3。综合分析，用经900 ℃热处理粉末制成的磁粉芯在800 ℃进行后续热处理，磁粉芯磁导率、损耗等性能综合较优。
对Fe−6.5%Si粉末（质量分数）进行不同温度的热处理实验，经压制后得到Fe−6.5%Si磁粉芯，并对磁粉芯进行不同温度的热处理，探究热处理工艺对Fe−6.5%Si磁粉芯磁导率和损耗等磁性能的影响。结果发现：粉末热处理可以大幅度消除气雾化制粉过程中合金粉末受高压气体冲击造成的缺陷，并减少粉末中的C、O含量；随着热处理温度的升高，粉末的矫顽力先增后减，饱和磁化强度逐渐降低。通过对压制成型磁粉芯进行热处理也能够改善磁粉芯的磁性能，不同温度热处理后损耗均维持在600～700 mW∙cm−3之间，最低值为625 mW∙cm−3。综合分析，用经900 ℃热处理粉末制成的磁粉芯在800 ℃进行后续热处理，磁粉芯磁导率、损耗等性能综合较优。
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以AlN−Y2O3−Sc2O3为液相烧结助剂，添加不同质量分数金刚石，经无压烧结制备SiC-金刚石多晶材料。采用扫描电镜观察多晶材料显微结构，利用激光闪射法测量其热扩散系数和热导率。研究了金刚石质量分数（1.0%、2.5%、5.0%，）和粒度（0.25 μm、1.00 μm）对SiC陶瓷材料致密化行为和力学性能的影响。结果表明，金刚石质量分数低于5.0%，烧结后的材料相对密度均超过94%；金刚石含量为5.0%的样品相对密度远远低于其他样品。SiC多晶材料的相对密度随金刚石添加量的增加而降低，原料中添加过量的金刚石会降低材料的相对密度。在实验条件下，多晶材料晶粒尺寸没有发生异常长大，硬度为16～18 GPa，断裂韧性为3.8～4.4 MPa·m1/2，抗弯强度为239～540 MPa。材料的热导率和热扩散系数随着温度的升高而降低，气孔是影响复合材料热导率的主要因素。
以AlN−Y2O3−Sc2O3为液相烧结助剂，添加不同质量分数金刚石，经无压烧结制备SiC-金刚石多晶材料。采用扫描电镜观察多晶材料显微结构，利用激光闪射法测量其热扩散系数和热导率。研究了金刚石质量分数（1.0%、2.5%、5.0%，）和粒度（0.25 μm、1.00 μm）对SiC陶瓷材料致密化行为和力学性能的影响。结果表明，金刚石质量分数低于5.0%，烧结后的材料相对密度均超过94%；金刚石含量为5.0%的样品相对密度远远低于其他样品。SiC多晶材料的相对密度随金刚石添加量的增加而降低，原料中添加过量的金刚石会降低材料的相对密度。在实验条件下，多晶材料晶粒尺寸没有发生异常长大，硬度为16～18 GPa，断裂韧性为3.8～4.4 MPa·m1/2，抗弯强度为239～540 MPa。材料的热导率和热扩散系数随着温度的升高而降低，气孔是影响复合材料热导率的主要因素。
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采用包覆热分解烧结法，制备了多层陶瓷电容器内部电极用MgO包覆Ni纳米粉体，讨论了反应物浓度和分散剂含量对包覆纳米镍盐前驱体颗粒大小和均匀性的影响，分析了还原烧结温度对包覆纳米Ni粉球形度和分散性的影响，并利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、热机械分析仪对MgO包覆纳米Ni粉进行了表征分析。结果表明：反应物浓度达到足以引起反应爆炸成核时，能够获得纳米镍盐颗粒；添加适量的分散剂，可以得到分散良好的纳米镍盐前驱体颗粒；还原烧结温度700 ℃时，可以获得球形度和分散性良好的MgO包覆纳米Ni粉；MgO包覆在纳米Ni粉表面，形成了核壳结构，该纳米Ni粉具有良好的收缩延迟效果。
采用包覆热分解烧结法，制备了多层陶瓷电容器内部电极用MgO包覆Ni纳米粉体，讨论了反应物浓度和分散剂含量对包覆纳米镍盐前驱体颗粒大小和均匀性的影响，分析了还原烧结温度对包覆纳米Ni粉球形度和分散性的影响，并利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、热机械分析仪对MgO包覆纳米Ni粉进行了表征分析。结果表明：反应物浓度达到足以引起反应爆炸成核时，能够获得纳米镍盐颗粒；添加适量的分散剂，可以得到分散良好的纳米镍盐前驱体颗粒；还原烧结温度700 ℃时，可以获得球形度和分散性良好的MgO包覆纳米Ni粉；MgO包覆在纳米Ni粉表面，形成了核壳结构，该纳米Ni粉具有良好的收缩延迟效果。
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通过冷等静压和冷压烧结制备出六种不同密度的聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）/Cu复合材料，并采用霍普金森系统研究了密度和制备方法对PTFE/Cu动态力学性能影响。结果表明，冷压烧结试样在其烧结过程中发生纵向膨胀，导致密度降低，且试样表面生成一层金属膜；冷压烧结试样的动态压缩性能优于冷等静压试样；冷压烧结后的PTFE/Cu材料中PTFE晶体发育更好，对Cu颗粒包裹力更大，界面结合力更高，提升了冷压烧结PTFE/Cu材料的力学性能。
通过冷等静压和冷压烧结制备出六种不同密度的聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）/Cu复合材料，并采用霍普金森系统研究了密度和制备方法对PTFE/Cu动态力学性能影响。结果表明，冷压烧结试样在其烧结过程中发生纵向膨胀，导致密度降低，且试样表面生成一层金属膜；冷压烧结试样的动态压缩性能优于冷等静压试样；冷压烧结后的PTFE/Cu材料中PTFE晶体发育更好，对Cu颗粒包裹力更大，界面结合力更高，提升了冷压烧结PTFE/Cu材料的力学性能。
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采用烧结压轧复合工艺制备了铜铋-钢背双层金属复合材料板材，研究了磷酸锆对铜铋-钢背复合材料板材结合强度、硬度及摩擦学性能的影响。结果表明：磷酸锆的添加可以有效改善铜铋-钢背复合材料板材减摩耐磨性能，并能够提升其抗承载能力。随着磷酸锆质量分数的增加，铜铋-钢背复合材料板材的结合强度逐渐减小，硬度先增大后减小。在定速定载寿命试验中，与未添加磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材相比，添加质量分数为2%和4%的磷酸锆可以有效改善铜铋-钢背复合材料板材的减摩耐磨性能，降低摩擦副摩擦系数，有利于表面温升。在定速变载荷试验中，磷酸锆的添加可以显著提升铜铋-钢背双层材料的摩擦抗承载能力。在端面油循环条件下，添加质量分数4%磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材极限PV值（摩擦副接触面压强与摩擦线速度乘积）可以达到14 MPa∙m∙s‒1，而未添加磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材极限PV值仅8 MPa∙m∙s‒1，提升约75%。
采用烧结压轧复合工艺制备了铜铋-钢背双层金属复合材料板材，研究了磷酸锆对铜铋-钢背复合材料板材结合强度、硬度及摩擦学性能的影响。结果表明：磷酸锆的添加可以有效改善铜铋-钢背复合材料板材减摩耐磨性能，并能够提升其抗承载能力。随着磷酸锆质量分数的增加，铜铋-钢背复合材料板材的结合强度逐渐减小，硬度先增大后减小。在定速定载寿命试验中，与未添加磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材相比，添加质量分数为2%和4%的磷酸锆可以有效改善铜铋-钢背复合材料板材的减摩耐磨性能，降低摩擦副摩擦系数，有利于表面温升。在定速变载荷试验中，磷酸锆的添加可以显著提升铜铋-钢背双层材料的摩擦抗承载能力。在端面油循环条件下，添加质量分数4%磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材极限PV值（摩擦副接触面压强与摩擦线速度乘积）可以达到14 MPa∙m∙s‒1，而未添加磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材极限PV值仅8 MPa∙m∙s‒1，提升约75%。
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采用球磨+冷压制坯+微波加热烧结工艺制备Ti–15Mg复合材料，研究球磨工艺对Ti–15Mg混合粉末性能以及烧结后复合材料力学性能的影响。结果表明：以200 r·min−1球磨转速球磨8～10 h，随着球磨时间延长，混合粉末的平均粒径明显变小，粉末粒度分布逐渐集中在10～45 μm区间，粉末的球形度增加。在长时间球磨过程中，软质镁颗粒受到强烈撞击、研磨，引起表面破碎，钛颗粒出现了体积破碎和表面破碎，最终导致软质镁颗粒包裹脆性钛颗粒。球磨8 h后，混合粉末未出现明显的氧化，混合粉末中钛、镁粉末分布较为均匀，复合材料的力学性能较为优良，符合作为医用材料的力学性能要求。在低球磨转速下，球磨转速的提高不会导致粉末性能和烧结后复合材料性能出现明显变化。最佳球磨工艺参数为球磨时间8 h、球磨速度200 r·min−1，过程控制剂为正己烷。
采用球磨+冷压制坯+微波加热烧结工艺制备Ti–15Mg复合材料，研究球磨工艺对Ti–15Mg混合粉末性能以及烧结后复合材料力学性能的影响。结果表明：以200 r·min−1球磨转速球磨8～10 h，随着球磨时间延长，混合粉末的平均粒径明显变小，粉末粒度分布逐渐集中在10～45 μm区间，粉末的球形度增加。在长时间球磨过程中，软质镁颗粒受到强烈撞击、研磨，引起表面破碎，钛颗粒出现了体积破碎和表面破碎，最终导致软质镁颗粒包裹脆性钛颗粒。球磨8 h后，混合粉末未出现明显的氧化，混合粉末中钛、镁粉末分布较为均匀，复合材料的力学性能较为优良，符合作为医用材料的力学性能要求。在低球磨转速下，球磨转速的提高不会导致粉末性能和烧结后复合材料性能出现明显变化。最佳球磨工艺参数为球磨时间8 h、球磨速度200 r·min−1，过程控制剂为正己烷。
2024, 42(1): 1-13.
DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021070001
摘要:
氮化硅被认为是综合性能最好的陶瓷材料，良好的导热性和优异的力学性能使其成为大功率电子器件用陶瓷基板的主流材料，在纯电动/混合电动汽车中得到广泛应用。烧结助剂对氮化硅烧结活性、微观组织和第二相成分及含量影响较大，进而影响陶瓷导热性能，选择合适的烧结助剂对制备高导热氮化硅陶瓷非常重要。本文整理了目前制备高导热氮化硅陶瓷用烧结助剂研究现状，分析了烧结助剂对氮化硅陶瓷导热性及力学性能的影响，并对烧结助剂未来的研究方向和发展趋势提出了展望。
氮化硅被认为是综合性能最好的陶瓷材料，良好的导热性和优异的力学性能使其成为大功率电子器件用陶瓷基板的主流材料，在纯电动/混合电动汽车中得到广泛应用。烧结助剂对氮化硅烧结活性、微观组织和第二相成分及含量影响较大，进而影响陶瓷导热性能，选择合适的烧结助剂对制备高导热氮化硅陶瓷非常重要。本文整理了目前制备高导热氮化硅陶瓷用烧结助剂研究现状，分析了烧结助剂对氮化硅陶瓷导热性及力学性能的影响，并对烧结助剂未来的研究方向和发展趋势提出了展望。
2024, 42(1): 14-28.
DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021090008
摘要:
随着碳纳米管增强铝基复合材料制备工艺的不断完善，碳纳米管的难分散问题被妥善解决，复合材料的强度有所提高，但复合材料的高模量、高强度没有得到充分利用，并出现“强度–塑性”倒置现象。本文总结了近年来对碳/铝复合材料界面结构、晶粒结构与复合构型设计的调控手段，讨论了界面结构强度对碳纳米管载荷传递效率的影响，分析了出现倒置现象的原因，并针对复合材料塑韧性差的问题，提出了调控思路，为制备强度高、韧性强的碳纳米管增强铝基复合材料提供依据。
随着碳纳米管增强铝基复合材料制备工艺的不断完善，碳纳米管的难分散问题被妥善解决，复合材料的强度有所提高，但复合材料的高模量、高强度没有得到充分利用，并出现“强度–塑性”倒置现象。本文总结了近年来对碳/铝复合材料界面结构、晶粒结构与复合构型设计的调控手段，讨论了界面结构强度对碳纳米管载荷传递效率的影响，分析了出现倒置现象的原因，并针对复合材料塑韧性差的问题，提出了调控思路，为制备强度高、韧性强的碳纳米管增强铝基复合材料提供依据。
2024, 42(1): 29-35.
DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2023020012
摘要:
采用纯纳米AlN粉和掺杂质量分数3%Y2O3的纳米AlN粉为原料，经放电等离子烧结工艺制备AlN陶瓷，研究了两类AlN陶瓷的相对密度、微观组织、力学性能和导热性能。结果表明：纯纳米AlN粉和掺杂Y2O3纳米AlN粉在40～60 MPa下，经1500 ℃放电等离子烧结5～60 min，均可获得相对密度＞99%的AlN陶瓷。当烧结压力为50 MPa时，获得的AlN陶瓷晶粒尺寸最小，分别为176 nm和190 nm，细化晶粒明显提高了AlN陶瓷硬度和抗弯强度。当烧结时间从5 min延长至60 min时，两种AlN陶瓷晶粒尺寸分别增大至1.71 μm和1.73 μm。晶粒长大导致AlN陶瓷硬度和抗弯强度下降，但提升了导热性能。通过对比发现，相同放电等离子烧结工艺下添加烧结助剂Y2O3能够有效提升AlN陶瓷的综合性能。
采用纯纳米AlN粉和掺杂质量分数3%Y2O3的纳米AlN粉为原料，经放电等离子烧结工艺制备AlN陶瓷，研究了两类AlN陶瓷的相对密度、微观组织、力学性能和导热性能。结果表明：纯纳米AlN粉和掺杂Y2O3纳米AlN粉在40～60 MPa下，经1500 ℃放电等离子烧结5～60 min，均可获得相对密度＞99%的AlN陶瓷。当烧结压力为50 MPa时，获得的AlN陶瓷晶粒尺寸最小，分别为176 nm和190 nm，细化晶粒明显提高了AlN陶瓷硬度和抗弯强度。当烧结时间从5 min延长至60 min时，两种AlN陶瓷晶粒尺寸分别增大至1.71 μm和1.73 μm。晶粒长大导致AlN陶瓷硬度和抗弯强度下降，但提升了导热性能。通过对比发现，相同放电等离子烧结工艺下添加烧结助剂Y2O3能够有效提升AlN陶瓷的综合性能。
2024, 42(1): 36-44.
DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021080002
摘要:
采用Gleeble 3800D热模拟压缩试验机系统地研究了挤压态FGH95合金在变形温度1050～1120 ℃、应变速率0.001～1.000 s−1条件下的热压缩变形行为，获得了挤压态FGH95合金的应力应变曲线，建立了挤压态FGH95合金的本构方程，并基于动态材料模型，绘制了合金的热加工图。结果表明，挤压态FGH95合金的热变形本构方程高温材料常数分别为热变形激活能Q=300.925 kJ·mol−1，常数α=0.01139 MPa−1，参数n=1.86。相较于热等静压态，挤压态合金激活能下降50%以上。根据热加工图能量耗散效率并结合微观组织分析，找到了挤压态FGH95合金的加工安全区和失稳区，提出了热加工工艺参数范围：应变速率为0.010～0.100 s−1，变形温度为1050～1120 ℃。
采用Gleeble 3800D热模拟压缩试验机系统地研究了挤压态FGH95合金在变形温度1050～1120 ℃、应变速率0.001～1.000 s−1条件下的热压缩变形行为，获得了挤压态FGH95合金的应力应变曲线，建立了挤压态FGH95合金的本构方程，并基于动态材料模型，绘制了合金的热加工图。结果表明，挤压态FGH95合金的热变形本构方程高温材料常数分别为热变形激活能Q=300.925 kJ·mol−1，常数α=0.01139 MPa−1，参数n=1.86。相较于热等静压态，挤压态合金激活能下降50%以上。根据热加工图能量耗散效率并结合微观组织分析，找到了挤压态FGH95合金的加工安全区和失稳区，提出了热加工工艺参数范围：应变速率为0.010～0.100 s−1，变形温度为1050～1120 ℃。
2024, 42(1): 45-52.
DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021100002
摘要:
在开放体系下采用高温碳管炉制备了(Cr,La)2(C,N)粉末，并将其作为添加剂制备Ti(C,N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、万能力学试验机及维氏硬度计等设备研究了(Cr,La)2(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明，(Cr,La)2(C,N)的添加能够有效细化Ti(C,N)基金属陶瓷的硬质相晶粒，其中Cr、La元素主要固溶于粘结相，La元素促进了硬质相的溶解–析出过程，金属陶瓷的抗弯强度、硬度以及断裂韧性等力学性能得到明显改善。当添加(Cr,La)2(C,N)的质量分数为5.0%时，Ti(C,N)基金属陶瓷的综合力学性能达到最佳，抗弯强度为2002 MPa，维氏硬度为1643 MPa，断裂韧性为11.22 MPa·m1/2。
在开放体系下采用高温碳管炉制备了(Cr,La)2(C,N)粉末，并将其作为添加剂制备Ti(C,N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、万能力学试验机及维氏硬度计等设备研究了(Cr,La)2(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明，(Cr,La)2(C,N)的添加能够有效细化Ti(C,N)基金属陶瓷的硬质相晶粒，其中Cr、La元素主要固溶于粘结相，La元素促进了硬质相的溶解–析出过程，金属陶瓷的抗弯强度、硬度以及断裂韧性等力学性能得到明显改善。当添加(Cr,La)2(C,N)的质量分数为5.0%时，Ti(C,N)基金属陶瓷的综合力学性能达到最佳，抗弯强度为2002 MPa，维氏硬度为1643 MPa，断裂韧性为11.22 MPa·m1/2。
2024, 42(1): 53-58.
DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2023040001
摘要:
采用真空热压烧结技术制备了TiCN–WC–HfN陶瓷，研究了Re含量（摩尔分数）对其微观组织和力学性能的影响。结果表明：TiCN–WC–HfN–Ni–Re陶瓷材料由TiC0.41N0.5、WC、HfN、TiC、Ni和Re组成，其中TiC0.41N0.50是TiC与TiN在烧结过程中生成的固溶体。TiCN–WC–HfN–Ni–Re陶瓷材料断口上存在凹坑和解理面，当Re摩尔分数为2.5%时，材料断口上的凹坑较多。当Re摩尔分数由0增到3.0%时，材料的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度均先增大后减小。当Re摩尔分数为2.5%时，材料的力学性能最优，其维氏硬度为(19.25±0.21) GPa、抗弯强度为(1304±23) MPa、断裂韧度为(7.73±0.22) MPa∙m1/2。TiCN–WC–HfN–Ni–Re陶瓷在断裂过程中发生了穿晶断裂和沿晶断裂，其增韧机制为裂纹偏转和裂纹桥连。
采用真空热压烧结技术制备了TiCN–WC–HfN陶瓷，研究了Re含量（摩尔分数）对其微观组织和力学性能的影响。结果表明：TiCN–WC–HfN–Ni–Re陶瓷材料由TiC0.41N0.5、WC、HfN、TiC、Ni和Re组成，其中TiC0.41N0.50是TiC与TiN在烧结过程中生成的固溶体。TiCN–WC–HfN–Ni–Re陶瓷材料断口上存在凹坑和解理面，当Re摩尔分数为2.5%时，材料断口上的凹坑较多。当Re摩尔分数由0增到3.0%时，材料的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度均先增大后减小。当Re摩尔分数为2.5%时，材料的力学性能最优，其维氏硬度为(19.25±0.21) GPa、抗弯强度为(1304±23) MPa、断裂韧度为(7.73±0.22) MPa∙m1/2。TiCN–WC–HfN–Ni–Re陶瓷在断裂过程中发生了穿晶断裂和沿晶断裂，其增韧机制为裂纹偏转和裂纹桥连。
2024, 42(1): 59-67.
DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021090012
摘要:
金属多孔材料作为功能与结构兼具的一类新型材料，已被广泛应用于吸声、吸能、流体分布、换热、催化、过滤分离等领域，其中在过滤分离领域应用最为广泛。金属多孔材料在石油石化、精细化工、煤化工等领域可以实现不同流体的液–固、气–固过滤分离，不同领域对所用金属多孔材料的材质及力学性能要求也不尽相同。过滤用金属多孔材料的制备工艺已相对成熟，但对其耐蚀性能及力学性能的表征研究较少，金属过滤元件的力学性能及耐腐蚀性能将直接关系到该类材料的使用效果和寿命。本文总结了近几年过滤用金属多孔材料力学性能及耐腐蚀行为的研究进展，探讨了该类材料在腐蚀与力学行为中存在的问题，最后展望了过滤用金属多孔材料的发展方向。
金属多孔材料作为功能与结构兼具的一类新型材料，已被广泛应用于吸声、吸能、流体分布、换热、催化、过滤分离等领域，其中在过滤分离领域应用最为广泛。金属多孔材料在石油石化、精细化工、煤化工等领域可以实现不同流体的液–固、气–固过滤分离，不同领域对所用金属多孔材料的材质及力学性能要求也不尽相同。过滤用金属多孔材料的制备工艺已相对成熟，但对其耐蚀性能及力学性能的表征研究较少，金属过滤元件的力学性能及耐腐蚀性能将直接关系到该类材料的使用效果和寿命。本文总结了近几年过滤用金属多孔材料力学性能及耐腐蚀行为的研究进展，探讨了该类材料在腐蚀与力学行为中存在的问题，最后展望了过滤用金属多孔材料的发展方向。
2024, 42(1): 68-74.
DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021090016
摘要:
采用真空紧耦合气雾化法制备Fe–Cr合金粉末，研究了导流管直径与导流管伸出长度对Fe–Cr合金粉末粒度分布、收得率、中位粒径（D50）的影响。结果表明，在其他工艺参数不变的情况下，当导流管直径从4.5 mm增大到6.0 mm时，Fe–Cr合金粉末累积粒度分布曲线右移，中位粒径增大，细粉收得率减小，粉末流动性减小，松装密度减小；当导流管伸出长度由2.0 mm增加到2.5 mm时，Fe–Cr合金粉末累积粒度分布曲线左移，中位粒径减小，细粉收得率增加，粉末流动性增加，松装密度升高。综上所述，雾化压力3.8 MPa，过热度250 ℃，导流管直径4.5 mm，导流管伸出长度2.5 mm，制备得到的Fe–Cr合金粉末综合性能最优。
采用真空紧耦合气雾化法制备Fe–Cr合金粉末，研究了导流管直径与导流管伸出长度对Fe–Cr合金粉末粒度分布、收得率、中位粒径（D50）的影响。结果表明，在其他工艺参数不变的情况下，当导流管直径从4.5 mm增大到6.0 mm时，Fe–Cr合金粉末累积粒度分布曲线右移，中位粒径增大，细粉收得率减小，粉末流动性减小，松装密度减小；当导流管伸出长度由2.0 mm增加到2.5 mm时，Fe–Cr合金粉末累积粒度分布曲线左移，中位粒径减小，细粉收得率增加，粉末流动性增加，松装密度升高。综上所述，雾化压力3.8 MPa，过热度250 ℃，导流管直径4.5 mm，导流管伸出长度2.5 mm，制备得到的Fe–Cr合金粉末综合性能最优。
2024, 42(1): 75-83.
DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2023070003
摘要:
采用等离子旋转电极雾化和热等静压法制备S590粉末冶金高速钢，分别在1050、1100、1150和1180 ℃进行淬火热处理，并经过一次550 ℃回火（1 h），一次−196 ℃深冷处理（4 h）和两次550 ℃回火（1 h），研究不同淬火温度对S590粉末冶金高速钢微观组织和力学性能的影响。结果表明：热处理后S590高速钢微观组织主要包括马氏体、M6C型碳化物和MC型碳化物。随淬火温度升高，碳化物逐渐溶入基体中，数量减少，基体晶粒尺寸变大。高速钢硬度和抗压强度随淬火温度升高呈上升趋势，1180 ℃淬火试样经后续热处理后，硬度可达HRC 67.8，抗压强度为3827 MPa；抗弯强度随淬火温度的升高先上升后下降，冲击韧性随淬火温度升高而下降，1100 ℃淬火试样抗弯强度达到最高，为5473 MPa；1050 ℃淬火试样冲击韧性最高，为76.9 J·cm−2。综合考虑显微组织和力学性能，S590粉末冶金高速钢的最优淬火温度为1100 ℃。
采用等离子旋转电极雾化和热等静压法制备S590粉末冶金高速钢，分别在1050、1100、1150和1180 ℃进行淬火热处理，并经过一次550 ℃回火（1 h），一次−196 ℃深冷处理（4 h）和两次550 ℃回火（1 h），研究不同淬火温度对S590粉末冶金高速钢微观组织和力学性能的影响。结果表明：热处理后S590高速钢微观组织主要包括马氏体、M6C型碳化物和MC型碳化物。随淬火温度升高，碳化物逐渐溶入基体中，数量减少，基体晶粒尺寸变大。高速钢硬度和抗压强度随淬火温度升高呈上升趋势，1180 ℃淬火试样经后续热处理后，硬度可达HRC 67.8，抗压强度为3827 MPa；抗弯强度随淬火温度的升高先上升后下降，冲击韧性随淬火温度升高而下降，1100 ℃淬火试样抗弯强度达到最高，为5473 MPa；1050 ℃淬火试样冲击韧性最高，为76.9 J·cm−2。综合考虑显微组织和力学性能，S590粉末冶金高速钢的最优淬火温度为1100 ℃。
2024, 42(1): 84-90.
DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022100012
摘要:
铁基非晶合金存在非晶形成能力低、室温塑性差等问题，极大地限制了其在工程中的应用。基于“近混合焓+有效原子尺寸差”非晶合金成分设计理念设计了Fe55Nb15Ti15Ta15全金属组元粉末，采用机械合金化球磨工艺成功制备出非晶态合金粉末，并研究了TiC陶瓷粉末的加入对Fe55Nb15Ti15Ta15合金粉末非晶形成能力、微观形貌和热稳定性的影响。结果表明：Fe55Nb15Ti15Ta15合金粉末具有较好的非晶形成能力和热稳定性，TiC陶瓷粉末均匀稳定的分布于Fe55Nb15Ti15Ta15非晶合金粉末中。添加质量分数15%TiC陶瓷粉末延缓了球磨过程中Fe55Nb15Ti15Ta15合金粉末的合金化和非晶化进程，降低了热稳定性，使得球磨后粉末粒度变小，分布范围变宽。该项工艺可制备出具有较大室温塑性的大块铁基非晶合金原始粉末。
铁基非晶合金存在非晶形成能力低、室温塑性差等问题，极大地限制了其在工程中的应用。基于“近混合焓+有效原子尺寸差”非晶合金成分设计理念设计了Fe55Nb15Ti15Ta15全金属组元粉末，采用机械合金化球磨工艺成功制备出非晶态合金粉末，并研究了TiC陶瓷粉末的加入对Fe55Nb15Ti15Ta15合金粉末非晶形成能力、微观形貌和热稳定性的影响。结果表明：Fe55Nb15Ti15Ta15合金粉末具有较好的非晶形成能力和热稳定性，TiC陶瓷粉末均匀稳定的分布于Fe55Nb15Ti15Ta15非晶合金粉末中。添加质量分数15%TiC陶瓷粉末延缓了球磨过程中Fe55Nb15Ti15Ta15合金粉末的合金化和非晶化进程，降低了热稳定性，使得球磨后粉末粒度变小，分布范围变宽。该项工艺可制备出具有较大室温塑性的大块铁基非晶合金原始粉末。
2024, 42(1): 91-96.
DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020110003
摘要:
超/特高压输电是实现全球能源互联的核心技术。作为应用最广泛的输电系统导体材料，铜及铜合金的耐蚀性被重点关注。在超/特高压直流输电过程中，周围环境存在较大磁场，导致铜部件的服役环境与普通输电环境不同。采用动电位极化、电化学阻抗谱和元素分析等方法对纯铜在超/特高压环境下的电化学腐蚀行为进行了研究。结果表明：在超/特高压环境下，纯铜在3.5%NaCl溶液（质量分数）中的极限扩散电流高于无磁场条件下的极限扩散电流，并且无磁场条件下的反应电阻比施加了0.1 T磁场条件下的反应电阻明显提高。结合电化学阻抗谱、X射线衍射及元素分析可知，0.1 T磁场会使纯铜的耐蚀性降低，主要腐蚀产物为氧化亚铜。
超/特高压输电是实现全球能源互联的核心技术。作为应用最广泛的输电系统导体材料，铜及铜合金的耐蚀性被重点关注。在超/特高压直流输电过程中，周围环境存在较大磁场，导致铜部件的服役环境与普通输电环境不同。采用动电位极化、电化学阻抗谱和元素分析等方法对纯铜在超/特高压环境下的电化学腐蚀行为进行了研究。结果表明：在超/特高压环境下，纯铜在3.5%NaCl溶液（质量分数）中的极限扩散电流高于无磁场条件下的极限扩散电流，并且无磁场条件下的反应电阻比施加了0.1 T磁场条件下的反应电阻明显提高。结合电化学阻抗谱、X射线衍射及元素分析可知，0.1 T磁场会使纯铜的耐蚀性降低，主要腐蚀产物为氧化亚铜。
摘要：
本文通过对泡沫金属国内外发展的概况的介绍,主要内容包括泡沫金属基本概念,制备方法,泡沫铝、泡沫镁、泡沫钛、泡沫铜、泡沫铁的制备与应用研究,泡沫金属的特征及应用等,以对泡沫金属的发展现状、研究与应用有一个较全面的认识.
本文通过对泡沫金属国内外发展的概况的介绍,主要内容包括泡沫金属基本概念,制备方法,泡沫铝、泡沫镁、泡沫钛、泡沫铜、泡沫铁的制备与应用研究,泡沫金属的特征及应用等,以对泡沫金属的发展现状、研究与应用有一个较全面的认识.
摘要：
超级电容器作为一种新型储能元件,以其优异的电化学特性和环境友好性,受到广泛关注.超级电容器主要分为双电层电容和法拉第赝电容,分别通过电极/电解液界面的双电层和电极表面的可逆反应储能.超级电容器同时具有较高的功率密度和能量密度,这很大程度上归功于性能优良的电极材料.超级电容器的电极材料主要包括碳材料、导电聚合物材料和金属化合物材料.本文主要概述了超级电容器的分类、原理,以及三种电极材料的性能特点和发展现状.
超级电容器作为一种新型储能元件,以其优异的电化学特性和环境友好性,受到广泛关注.超级电容器主要分为双电层电容和法拉第赝电容,分别通过电极/电解液界面的双电层和电极表面的可逆反应储能.超级电容器同时具有较高的功率密度和能量密度,这很大程度上归功于性能优良的电极材料.超级电容器的电极材料主要包括碳材料、导电聚合物材料和金属化合物材料.本文主要概述了超级电容器的分类、原理,以及三种电极材料的性能特点和发展现状.
摘要：
利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Y-TZP氧化锆陶瓷,研究了Y-TZP氧化锆陶瓷应力诱导相变增韧机理.结果表明:氧化锆陶瓷晶粒尺寸大于临界相变尺寸时,t相会自发转化为m相,降低断裂韧性;当晶粒尺寸小于临界相变尺寸时,介稳t相可在应力诱导下可以发生t相向m相转变,且晶粒尺寸越大,相变量越大,提高材料的断裂韧性.晶粒尺寸是影响应力诱导相变量的主要因素,两者呈近似线性递增关系;随着晶粒尺寸的增加,断裂韧性先减后增,近似呈抛物线关系.
利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Y-TZP氧化锆陶瓷,研究了Y-TZP氧化锆陶瓷应力诱导相变增韧机理.结果表明:氧化锆陶瓷晶粒尺寸大于临界相变尺寸时,t相会自发转化为m相,降低断裂韧性;当晶粒尺寸小于临界相变尺寸时,介稳t相可在应力诱导下可以发生t相向m相转变,且晶粒尺寸越大,相变量越大,提高材料的断裂韧性.晶粒尺寸是影响应力诱导相变量的主要因素,两者呈近似线性递增关系;随着晶粒尺寸的增加,断裂韧性先减后增,近似呈抛物线关系.
摘要：
综述了机械合金化、机械研磨以及机械涂覆三种机械球磨技术在材料制备领域中的应用和作用机理，讨论了三种机械球磨技术在材料制备中的优势与弊端，展望了该技术的今后发展方向。
综述了机械合金化、机械研磨以及机械涂覆三种机械球磨技术在材料制备领域中的应用和作用机理，讨论了三种机械球磨技术在材料制备中的优势与弊端，展望了该技术的今后发展方向。
摘要：
铁氧体吸波材料具有价格低廉、吸收效率高、涂层薄、频带宽等优异特性,因此有着广泛的应用前景.本文阐述了铁氧体磁性材料的吸波原理,介绍了铁氧体吸波材料的分类,总结了铁氧体吸波性能的影响因素.
铁氧体吸波材料具有价格低廉、吸收效率高、涂层薄、频带宽等优异特性,因此有着广泛的应用前景.本文阐述了铁氧体磁性材料的吸波原理,介绍了铁氧体吸波材料的分类,总结了铁氧体吸波性能的影响因素.
摘要：
钛及钛合金兼具低比重、高比强度、优异的生物相容性和良好的耐腐蚀性,在航空航天、生物医疗、化工、汽车等领域有极大的应用潜力.钛及钛合金金属粉末注射成形技术(metal injection molding,MIM)能够实现中小型复杂形状钛产品的大批量、低成本制备,对于推动钛及钛合金产品的生产及应用具有重要意义.本文介绍了金属粉末注射成形钛及钛合金的特点及优势,从粉末原料、黏结剂体系、粉末注射成形、脱黏和烧结等方面综述了钛及钛合金金属粉末注射成形技术的研究进展,并针对目前存在的主要问题,分析了金属粉末注射成形钛及钛合金的研究方向及发展前景.
钛及钛合金兼具低比重、高比强度、优异的生物相容性和良好的耐腐蚀性,在航空航天、生物医疗、化工、汽车等领域有极大的应用潜力.钛及钛合金金属粉末注射成形技术(metal injection molding,MIM)能够实现中小型复杂形状钛产品的大批量、低成本制备,对于推动钛及钛合金产品的生产及应用具有重要意义.本文介绍了金属粉末注射成形钛及钛合金的特点及优势,从粉末原料、黏结剂体系、粉末注射成形、脱黏和烧结等方面综述了钛及钛合金金属粉末注射成形技术的研究进展,并针对目前存在的主要问题,分析了金属粉末注射成形钛及钛合金的研究方向及发展前景.
摘要：
超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是一种新型高性能纤维,但是由于纤维高取向度、表面惰性,造成纤维与树脂之间的界面粘结强度低,限制了纤维的应用.因此,必须对纤维表面进行改性.本文详细介绍了超高分子量聚乙烯纤维表面改性常用的几种方法.有化学试剂处理、等离子体处理、电晕放电处理、辐射引发表面接枝处理、化学交联处理等.由于方法单独使用均存在不足之处,所以最好是几种方法联合使用,各取所长,取利避害,以提高纤维及其复合产物的综合性能.
超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是一种新型高性能纤维,但是由于纤维高取向度、表面惰性,造成纤维与树脂之间的界面粘结强度低,限制了纤维的应用.因此,必须对纤维表面进行改性.本文详细介绍了超高分子量聚乙烯纤维表面改性常用的几种方法.有化学试剂处理、等离子体处理、电晕放电处理、辐射引发表面接枝处理、化学交联处理等.由于方法单独使用均存在不足之处,所以最好是几种方法联合使用,各取所长,取利避害,以提高纤维及其复合产物的综合性能.
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通过真空激光熔覆制备了AlCoCrCu0.5FeMoNiTi高熵合金涂层.用电阻炉对涂层进行500 ～900℃的退火处理.使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计对涂层的组织结构和硬度进行了分析.结果表明,涂层为BCC结构,晶格常数a为0.291 nm.涂层经过抛光和王水腐蚀后,形貌为树枝晶特征,结晶细密.合金在500 ～900℃退火处理后仍保持BCC结构,未见有其他析出相,说明合金的具有很好的热稳定性.熔覆态合金的硬度达到1080 HV.经500℃退火后,涂层硬度下降了100 HV,但再升高退火温度,硬度变化极小,在900℃退火后,硬度仍然达到943 HV,说明AlCoCrCu05FeMoNiTi高熵合金涂层具有很好的抗高温软化性能.
通过真空激光熔覆制备了AlCoCrCu0.5FeMoNiTi高熵合金涂层.用电阻炉对涂层进行500 ～900℃的退火处理.使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计对涂层的组织结构和硬度进行了分析.结果表明,涂层为BCC结构,晶格常数a为0.291 nm.涂层经过抛光和王水腐蚀后,形貌为树枝晶特征,结晶细密.合金在500 ～900℃退火处理后仍保持BCC结构,未见有其他析出相,说明合金的具有很好的热稳定性.熔覆态合金的硬度达到1080 HV.经500℃退火后,涂层硬度下降了100 HV,但再升高退火温度,硬度变化极小,在900℃退火后,硬度仍然达到943 HV,说明AlCoCrCu05FeMoNiTi高熵合金涂层具有很好的抗高温软化性能.
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纯金属钼存在低温脆性、再结晶脆性、抗高温氧化能力较差等明显缺点,极大限制了其应用范围,通过在钼基体中添加第二相(稀土氧化物(La2O3、Ce2O3、Y2O3)和碳化物(TiC、ZrC、HfC))形成的钼合金因具有良好的高温性能、较低的韧脆转变温度、较高的再结晶温度受到了国内外学者的广泛关注.本文对三种钼合金制备工艺(固-固掺杂、固-液掺杂和液-液掺杂)进行了总结,并对其发展趋势做出了展望,结果表明采用液-液掺杂工艺能显著提高材料的均匀性和力学性能.
纯金属钼存在低温脆性、再结晶脆性、抗高温氧化能力较差等明显缺点,极大限制了其应用范围,通过在钼基体中添加第二相(稀土氧化物(La2O3、Ce2O3、Y2O3)和碳化物(TiC、ZrC、HfC))形成的钼合金因具有良好的高温性能、较低的韧脆转变温度、较高的再结晶温度受到了国内外学者的广泛关注.本文对三种钼合金制备工艺(固-固掺杂、固-液掺杂和液-液掺杂)进行了总结,并对其发展趋势做出了展望,结果表明采用液-液掺杂工艺能显著提高材料的均匀性和力学性能.
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采用真空熔炼气雾化工艺制备3D打印用316L不锈钢粉末,通过调整雾化参数,研究了不同雾化压力对粉末化学成分、粒度分布、球形度、表面形貌、流动性及松装密度等特性的影响.结果表明:在保温温度(1560±20)℃、保温时间20 min、漏包温度(1050±30)℃、高纯氮气雾化及雾化压力3.0 MPa工艺参数下,制备得到的粉末性能可达到氧含量(质量分数)0.08％、中位径31.39 μm、球形度0.75、流动性21.56 g/(50 s)及松装密度3.88 g/cm3,基本满足不同金属3D打印技术对粉末材料性能的要求.
采用真空熔炼气雾化工艺制备3D打印用316L不锈钢粉末,通过调整雾化参数,研究了不同雾化压力对粉末化学成分、粒度分布、球形度、表面形貌、流动性及松装密度等特性的影响.结果表明:在保温温度(1560±20)℃、保温时间20 min、漏包温度(1050±30)℃、高纯氮气雾化及雾化压力3.0 MPa工艺参数下,制备得到的粉末性能可达到氧含量(质量分数)0.08％、中位径31.39 μm、球形度0.75、流动性21.56 g/(50 s)及松装密度3.88 g/cm3,基本满足不同金属3D打印技术对粉末材料性能的要求.
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二硫化钼（MoS2）具有特殊层状结构和特有的性质，被广泛应用于电子器件、催化剂、生物医疗等领域。文中论述了MoS2的润滑性能、光电性能、催化降解性能，介绍了MoS2在锂离子电池、超级电容器、生物医疗、生物传感器、光催化等领域的应用研究现状，结合研究背景和发展现状提出了MoS2未来的发展趋势。
二硫化钼（MoS2）具有特殊层状结构和特有的性质，被广泛应用于电子器件、催化剂、生物医疗等领域。文中论述了MoS2的润滑性能、光电性能、催化降解性能，介绍了MoS2在锂离子电池、超级电容器、生物医疗、生物传感器、光催化等领域的应用研究现状，结合研究背景和发展现状提出了MoS2未来的发展趋势。
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介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法，从成形工艺、合金元素含量（摩尔分数）、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展，分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术，以及两种技术制备高熵合金的微观结构和力学性能，指出了高熵合金激光增材制造技术的发展趋势及存在的主要问题，并提出了改进措施。
介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法，从成形工艺、合金元素含量（摩尔分数）、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展，分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术，以及两种技术制备高熵合金的微观结构和力学性能，指出了高熵合金激光增材制造技术的发展趋势及存在的主要问题，并提出了改进措施。
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以TiC为基体材料，WC和TiN分别为TiC-WC(简称TW)层和TiC-TiN(简称TT)层的添加相，采用干压成型法和真空热压烧结技术，制备了五种不同层厚比（分别为2:1、1:1、1:2、1:3和1:4）的TW/TT层状陶瓷，研究了层厚比对其内部残余应力、微观结构以及力学性能的影响。结果表明，TW层中存在残余压应力，且残余压应力随着层厚比的增加逐渐增大，反之，TT层中存在的残余拉应力逐渐减小。随着层厚比的增大，TW层的硬度和断裂韧性以及层状陶瓷的相对密度和抗弯强度均先增大后减小，而TT层的断裂韧性和硬度整体呈下降趋势。当层厚比为1:3时，层状陶瓷的微观形貌缺陷较少，晶粒大小均匀，获得了最佳的力学性能，其抗弯强度为(946.01±19.1) MPa，此时，其TW层硬度和断裂韧性分别为(16.68±0.17) GPa和(10.19±0.22) MPa·m1/2，TT层的硬度和断裂韧性分别为(15.73±0.15) GPa和(7.78±0.26) MPa·m1/2。同时观察到TT层的平均晶粒尺寸明显小于TW层；裂纹在穿越层交界处时出现裂纹偏转和裂纹桥连，断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂。
以TiC为基体材料，WC和TiN分别为TiC-WC(简称TW)层和TiC-TiN(简称TT)层的添加相，采用干压成型法和真空热压烧结技术，制备了五种不同层厚比（分别为2:1、1:1、1:2、1:3和1:4）的TW/TT层状陶瓷，研究了层厚比对其内部残余应力、微观结构以及力学性能的影响。结果表明，TW层中存在残余压应力，且残余压应力随着层厚比的增加逐渐增大，反之，TT层中存在的残余拉应力逐渐减小。随着层厚比的增大，TW层的硬度和断裂韧性以及层状陶瓷的相对密度和抗弯强度均先增大后减小，而TT层的断裂韧性和硬度整体呈下降趋势。当层厚比为1:3时，层状陶瓷的微观形貌缺陷较少，晶粒大小均匀，获得了最佳的力学性能，其抗弯强度为(946.01±19.1) MPa，此时，其TW层硬度和断裂韧性分别为(16.68±0.17) GPa和(10.19±0.22) MPa·m1/2，TT层的硬度和断裂韧性分别为(15.73±0.15) GPa和(7.78±0.26) MPa·m1/2。同时观察到TT层的平均晶粒尺寸明显小于TW层；裂纹在穿越层交界处时出现裂纹偏转和裂纹桥连，断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂。
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K438镍基高温合金具有优异的耐热腐蚀性能和高温抗氧化性能，被广泛应用于低于900 ℃工况的航空发动机涡轮叶片等热端部件。区别于传统制备工艺，增材制造 (Additive Manufacturing, AM) 技术因其生产流程短、组织成分均匀以及部件高温力学性能良好等优点，成为“不可焊性”K438高温合金的理想工艺。AM中，激光源增材制造 (Laser Source Additive Manufacturing, LSAM) 容易产生热应力聚集，因而具有较高的开裂敏感性；电子束选区熔化 (Selective Electron Beam Melting, SEBM) 技术基于真空环境条件和粉末床预热程序，可以精确控制温度变化，显著降低制件内部的残余热应力，从而减少裂纹数量。本文针对SEBM制备K438高温合金的研究现状进行了综述，总结了工艺成形过程中工作环境、工艺参数和后处理对K438高温合金质量的影响，以及K438高温合金在不同工艺状态下的相组织演变。
K438镍基高温合金具有优异的耐热腐蚀性能和高温抗氧化性能，被广泛应用于低于900 ℃工况的航空发动机涡轮叶片等热端部件。区别于传统制备工艺，增材制造 (Additive Manufacturing, AM) 技术因其生产流程短、组织成分均匀以及部件高温力学性能良好等优点，成为“不可焊性”K438高温合金的理想工艺。AM中，激光源增材制造 (Laser Source Additive Manufacturing, LSAM) 容易产生热应力聚集，因而具有较高的开裂敏感性；电子束选区熔化 (Selective Electron Beam Melting, SEBM) 技术基于真空环境条件和粉末床预热程序，可以精确控制温度变化，显著降低制件内部的残余热应力，从而减少裂纹数量。本文针对SEBM制备K438高温合金的研究现状进行了综述，总结了工艺成形过程中工作环境、工艺参数和后处理对K438高温合金质量的影响，以及K438高温合金在不同工艺状态下的相组织演变。
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氮化铝（AlN）陶瓷具有热导率高、热膨胀系数低、强度高、耐化学腐蚀等性能，是大规模集成电路理想的散热和封装材料，在半导体、大功率电子和LED照明技术等领域中有重要应用。本文以自制的不同氧含量的AlN粉末为原料制备了氮化铝陶瓷样品，采用三点弯曲法和3ω法测试陶瓷77~350K范围内的抗弯强度和热导率，研究粉末氧含量对氮化铝陶瓷的抗弯强度和热导率的影响，并比较了Al2O3陶瓷、Si3N4陶瓷和AlN陶瓷在不同温度下的力学和导热性能。结果表明，低氧含量AlN陶瓷在室温和深低温下均具有高热导率和高抗弯强度，实现了力学性能和热导率的协同调控，有着广阔的应用前景。
氮化铝（AlN）陶瓷具有热导率高、热膨胀系数低、强度高、耐化学腐蚀等性能，是大规模集成电路理想的散热和封装材料，在半导体、大功率电子和LED照明技术等领域中有重要应用。本文以自制的不同氧含量的AlN粉末为原料制备了氮化铝陶瓷样品，采用三点弯曲法和3ω法测试陶瓷77~350K范围内的抗弯强度和热导率，研究粉末氧含量对氮化铝陶瓷的抗弯强度和热导率的影响，并比较了Al2O3陶瓷、Si3N4陶瓷和AlN陶瓷在不同温度下的力学和导热性能。结果表明，低氧含量AlN陶瓷在室温和深低温下均具有高热导率和高抗弯强度，实现了力学性能和热导率的协同调控，有着广阔的应用前景。
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超高速激光熔覆技术是近年发展起来的一种表面改性技术，因其稀释率低、热影响区小、效率高等特点，受到国内外学者的青睐。文章首先介绍了各种表面改性技术，并进行比较；其次，分析了现阶段超高速激光熔覆使用的材料、超高速激光熔覆工艺数值模拟与实验研究现状；再次，对传统与超高速激光熔覆技术所制备的涂层微观组织及性能的差异、超高速激光熔覆技术的实践应用进行阐述；最后，综述了超高速激光熔覆技术目前存在的问题，对其发展趋势进行展望，为后续实验研究提供借鉴。
超高速激光熔覆技术是近年发展起来的一种表面改性技术，因其稀释率低、热影响区小、效率高等特点，受到国内外学者的青睐。文章首先介绍了各种表面改性技术，并进行比较；其次，分析了现阶段超高速激光熔覆使用的材料、超高速激光熔覆工艺数值模拟与实验研究现状；再次，对传统与超高速激光熔覆技术所制备的涂层微观组织及性能的差异、超高速激光熔覆技术的实践应用进行阐述；最后，综述了超高速激光熔覆技术目前存在的问题，对其发展趋势进行展望，为后续实验研究提供借鉴。
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难熔金属材料因其熔点高，高温强度高以及热膨胀系数低等优良特性，广泛应用于航空航天及微电子等领域。大型难熔金属制件，尤其是大尺寸零件，烧结工艺复杂，烧结过程存在不均匀性等问题，生产试错成本高。数值模拟应用于烧结过程，可以起到很好的降耗增效的作用。热导率（又称导热系数）作为数值模拟本构方程所需的重要材料热物性参数，但现有热导率测量设备及方法无法实现难熔金属的高烧结温度段的测量。本文基于有限元方法，对冷等静压成形的93W-Ni-Fe高比重合金生坯在烧结过程不同温度的热导率进行预测，预测结果与实验结果吻合较好，说明有限元方法可以实现准确地预测难熔金属材料的热导率。
难熔金属材料因其熔点高，高温强度高以及热膨胀系数低等优良特性，广泛应用于航空航天及微电子等领域。大型难熔金属制件，尤其是大尺寸零件，烧结工艺复杂，烧结过程存在不均匀性等问题，生产试错成本高。数值模拟应用于烧结过程，可以起到很好的降耗增效的作用。热导率（又称导热系数）作为数值模拟本构方程所需的重要材料热物性参数，但现有热导率测量设备及方法无法实现难熔金属的高烧结温度段的测量。本文基于有限元方法，对冷等静压成形的93W-Ni-Fe高比重合金生坯在烧结过程不同温度的热导率进行预测，预测结果与实验结果吻合较好，说明有限元方法可以实现准确地预测难熔金属材料的热导率。
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利用激光粉末床熔融技术制备了添加3 wt.%金刚石颗粒的6061铝基复合材料。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子密度计、电子式万能试验机对3 wt.%金刚石/6061铝基复合材料的微观组织、致密度、拉伸性能进行了表征分析。结果表明：金刚石与Al基体反应生成了针状Al4C3相，并沉积在α-Al基体上，导致晶界位错密度增加、强度提高、抗失效能力增强。金刚石的添加促使6061铝基体中热裂纹消失，但仍存在孔洞缺陷。较低的扫描速度增加了激光光斑与被加工材料接触的时间，导致金刚石颗粒部分石墨化、铝基体部分蒸发，进而形成内部缺陷，降低复合材料的致密度（97%）。金刚石的加入显著提高了LPBF成形金刚石/6061铝基复合材料的抗拉强度，当激光功率为350 W，扫描速度为800 mm?s-1时，复合材料的极限抗拉强度达到最大值244.2 MPa，屈服强度211.59 MPa，伸长率为2.1 %。
利用激光粉末床熔融技术制备了添加3 wt.%金刚石颗粒的6061铝基复合材料。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子密度计、电子式万能试验机对3 wt.%金刚石/6061铝基复合材料的微观组织、致密度、拉伸性能进行了表征分析。结果表明：金刚石与Al基体反应生成了针状Al4C3相，并沉积在α-Al基体上，导致晶界位错密度增加、强度提高、抗失效能力增强。金刚石的添加促使6061铝基体中热裂纹消失，但仍存在孔洞缺陷。较低的扫描速度增加了激光光斑与被加工材料接触的时间，导致金刚石颗粒部分石墨化、铝基体部分蒸发，进而形成内部缺陷，降低复合材料的致密度（97%）。金刚石的加入显著提高了LPBF成形金刚石/6061铝基复合材料的抗拉强度，当激光功率为350 W，扫描速度为800 mm?s-1时，复合材料的极限抗拉强度达到最大值244.2 MPa，屈服强度211.59 MPa，伸长率为2.1 %。
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采用TiH2/ZrH2和TiC/ZrC两种掺杂方式分别在不同的烧结和热压工艺下制备了TZC合金。通过光学金相观察、扫描电子显微分析、物相分析等方式，研究了不同工艺处理的合金微观组织和成分分布的演化。结果表明，两种添加方式的物相构成基本相同，但烧结后添加TiC/ZrC较添加TiH2/ZrH2的TZC合金，密度由9.21 g·cm-3提高到9.68 g·cm-3，合金硬度由210 HV提高到245 HV。烧结后热压使得合金致密度和硬度明显提高，晶粒也由烧结态的双峰型分布转变到单峰型分布。研究发现，两种添加物在高温烧结过程其构成都发生了转变，其反应扩散过程决定了其微观结构，从而决定了其密度和硬度的变化。添加TiH2/ZrH2的合金，经过热压后的微观组织会形成不同的特征区域。添加TiC/ZrC的合金可通过直接热压成形，从而获得晶粒细小，致密度及硬度优良的TZC合金。
采用TiH2/ZrH2和TiC/ZrC两种掺杂方式分别在不同的烧结和热压工艺下制备了TZC合金。通过光学金相观察、扫描电子显微分析、物相分析等方式，研究了不同工艺处理的合金微观组织和成分分布的演化。结果表明，两种添加方式的物相构成基本相同，但烧结后添加TiC/ZrC较添加TiH2/ZrH2的TZC合金，密度由9.21 g·cm-3提高到9.68 g·cm-3，合金硬度由210 HV提高到245 HV。烧结后热压使得合金致密度和硬度明显提高，晶粒也由烧结态的双峰型分布转变到单峰型分布。研究发现，两种添加物在高温烧结过程其构成都发生了转变，其反应扩散过程决定了其微观结构，从而决定了其密度和硬度的变化。添加TiH2/ZrH2的合金，经过热压后的微观组织会形成不同的特征区域。添加TiC/ZrC的合金可通过直接热压成形，从而获得晶粒细小，致密度及硬度优良的TZC合金。
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采用SPS放电等离子闪烧法，制备了含稀土氧化物Y2O3和润滑相石墨的Cu-Zn基自润滑复合材料，研究了稀土氧化物Y2O3和石墨的添加对铜基自润滑复合材料的力学性能和摩擦磨损性能的影响规律。结果表明：添加3wt%石墨的Cu-Zn合金摩擦系数比普通Cu-Zn合金降低63.6%；添加质量分数1wt%稀土氧化物Y2O3的复合材料综合性能呈现峰值效应，硬度提高41.5%，摩擦系数降低25%。稀土氧化物Y2O3在基体中产生弥散强化效应，细化晶粒及基体孔隙、提高复合材料致密度，形成具有优良摩擦学性能的连续润滑膜。
采用SPS放电等离子闪烧法，制备了含稀土氧化物Y2O3和润滑相石墨的Cu-Zn基自润滑复合材料，研究了稀土氧化物Y2O3和石墨的添加对铜基自润滑复合材料的力学性能和摩擦磨损性能的影响规律。结果表明：添加3wt%石墨的Cu-Zn合金摩擦系数比普通Cu-Zn合金降低63.6%；添加质量分数1wt%稀土氧化物Y2O3的复合材料综合性能呈现峰值效应，硬度提高41.5%，摩擦系数降低25%。稀土氧化物Y2O3在基体中产生弥散强化效应，细化晶粒及基体孔隙、提高复合材料致密度，形成具有优良摩擦学性能的连续润滑膜。
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采用热压烧结制备了Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe(Ti-35421)，为了进一步提高热压烧结制备钛合金的质量，通过正交实验探究了烧结温度、烧结压力和保温时间对于热压烧结Ti35421组织形貌和力学性能的影响规律，并得出了最优烧结参数。结果表明：温度、压力是影响烧结体微观组织与力学性能的重要因素。提高温度，有利于合金的致密化，从而获得更高的密度和硬度。然而，温度升高也会导致晶粒长大，进而降低合金的压缩性能。适当的温度和较高的压力可以显著提高Ti35421的综合力学性能。在烧结参数为温度900 ℃，烧结压力45 MPa，烧结时间2 h的条件下，合金的压缩性能达到最佳，屈服强度为1248 MPa，断裂应变为23.03%。
采用热压烧结制备了Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe(Ti-35421)，为了进一步提高热压烧结制备钛合金的质量，通过正交实验探究了烧结温度、烧结压力和保温时间对于热压烧结Ti35421组织形貌和力学性能的影响规律，并得出了最优烧结参数。结果表明：温度、压力是影响烧结体微观组织与力学性能的重要因素。提高温度，有利于合金的致密化，从而获得更高的密度和硬度。然而，温度升高也会导致晶粒长大，进而降低合金的压缩性能。适当的温度和较高的压力可以显著提高Ti35421的综合力学性能。在烧结参数为温度900 ℃，烧结压力45 MPa，烧结时间2 h的条件下，合金的压缩性能达到最佳，屈服强度为1248 MPa，断裂应变为23.03%。
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本文采用两步碳热还原法合成了WC-xVC复合粉，并以此为原料制备了不同Co含量的WC-Co-VC硬质合金。研究了烧结温度(1420 ℃, 1440 ℃和1460 ℃)对试样致密化过程的影响。同时，研究了Co和VC含量对WC的晶粒尺寸、以及样品的维氏硬度和断裂韧性的影响。结果表明，随着烧结温度的升高，致密度增大，当烧结温度为1460 ℃时，所有试样的致密度均大于98.5 %。此外，随着VC含量的增加，WC的平均晶粒尺寸减小，这导致样品的硬度提高，而断裂韧性降低。当VC添加量为6 wt.%时，WC-6Co硬质合金(1941 HV30)和WC-10Co硬质合金(1838 HV30)的硬度均达到最大值。在烧结温度和VC含量一定的情况下，试样的断裂韧性随着Co含量的增加而增加。
本文采用两步碳热还原法合成了WC-xVC复合粉，并以此为原料制备了不同Co含量的WC-Co-VC硬质合金。研究了烧结温度(1420 ℃, 1440 ℃和1460 ℃)对试样致密化过程的影响。同时，研究了Co和VC含量对WC的晶粒尺寸、以及样品的维氏硬度和断裂韧性的影响。结果表明，随着烧结温度的升高，致密度增大，当烧结温度为1460 ℃时，所有试样的致密度均大于98.5 %。此外，随着VC含量的增加，WC的平均晶粒尺寸减小，这导致样品的硬度提高，而断裂韧性降低。当VC添加量为6 wt.%时，WC-6Co硬质合金(1941 HV30)和WC-10Co硬质合金(1838 HV30)的硬度均达到最大值。在烧结温度和VC含量一定的情况下，试样的断裂韧性随着Co含量的增加而增加。
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在金属注射成型工艺中，金属粉末需要和粘结剂充分混合得到喂料后进行注射、脱脂和烧结，喂料中使用的粘结剂是金属注射成型的核心，一直是金属注射成型的研究热点之一，喂料的流变性能与粉末装载量是影响注射、脱脂和烧结环节的重要因素。本文以粘结剂组分与金属粉末改性喂料性能为出发点，阐述了粘结剂各组分的作用、添加剂、粉末形状、粒径对于喂料的流变性能与粉末装载量的影响。改善喂料性能所添加的添加剂有增容剂、稳定剂、表面活性剂等，加入添加剂与优化粒度分布与形状后，喂料的粘度、流变参数等流变性能以及粉末临界装载量得到明显的改善。
在金属注射成型工艺中，金属粉末需要和粘结剂充分混合得到喂料后进行注射、脱脂和烧结，喂料中使用的粘结剂是金属注射成型的核心，一直是金属注射成型的研究热点之一，喂料的流变性能与粉末装载量是影响注射、脱脂和烧结环节的重要因素。本文以粘结剂组分与金属粉末改性喂料性能为出发点，阐述了粘结剂各组分的作用、添加剂、粉末形状、粒径对于喂料的流变性能与粉末装载量的影响。改善喂料性能所添加的添加剂有增容剂、稳定剂、表面活性剂等，加入添加剂与优化粒度分布与形状后，喂料的粘度、流变参数等流变性能以及粉末临界装载量得到明显的改善。
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激光焊接金刚石锯片是现代切割工业中的关键工具，其安全性直接受过渡层材料的影响。本研究旨在深入探究不同过渡层对激光焊接金刚石锯片性能和组织的影响。通过实验，使用三种不同过渡层配方，制备烧结胎体及其金刚石锯片，并进行性能测试和组织分析。结果显示，不同金属基过渡层材料的选择对焊接接头的质量和性能具有重要作用。Fe基烧结胎体表现出适中的孔隙数量和混合断裂的特征；Co基烧结胎体具有较高的硬度和抗弯强度，但存在较多的均匀分布的孔隙；Cu基烧结胎体表现出较高的致密度，以及均匀微观组织，具有少且密集的孔隙，呈现典型的韧性断裂特征。Fe基过渡层锯片在扳齿强度和焊缝质量方面表现最佳，Co基次之，而Cu基过渡层在性价比上更具优势。这项研究为金刚石锯片的制造提供了关键见解，有望改进其性能，提高工业切割效率，并减少成本。进一步的研究可以探索更多的过渡层配方和优化路径，以满足不同应用领域的需求。
激光焊接金刚石锯片是现代切割工业中的关键工具，其安全性直接受过渡层材料的影响。本研究旨在深入探究不同过渡层对激光焊接金刚石锯片性能和组织的影响。通过实验，使用三种不同过渡层配方，制备烧结胎体及其金刚石锯片，并进行性能测试和组织分析。结果显示，不同金属基过渡层材料的选择对焊接接头的质量和性能具有重要作用。Fe基烧结胎体表现出适中的孔隙数量和混合断裂的特征；Co基烧结胎体具有较高的硬度和抗弯强度，但存在较多的均匀分布的孔隙；Cu基烧结胎体表现出较高的致密度，以及均匀微观组织，具有少且密集的孔隙，呈现典型的韧性断裂特征。Fe基过渡层锯片在扳齿强度和焊缝质量方面表现最佳，Co基次之，而Cu基过渡层在性价比上更具优势。这项研究为金刚石锯片的制造提供了关键见解，有望改进其性能，提高工业切割效率，并减少成本。进一步的研究可以探索更多的过渡层配方和优化路径，以满足不同应用领域的需求。
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弥散分布的氧化物可以细化晶粒并提高钼基体的力学性能，在钼中掺杂La2O3和ZrO2的研究较多。钼中加入14%质量分数的铼，可以显著提升材料的强度和塑性，并改善室温加工性能。本文通过在钼铼合金中加入La2O3和ZrO2，研究氧化物掺杂对粉末性能、烧结致密度以及室温力学性能的影响，并比较了两种氧化物的不同作用。研究发现，掺杂氧化物可以明显降低粉末粒度，细化晶粒，掺杂ZrO2的晶粒尺寸最小但会降低致密度；轧制变形可以提高硬度和强度，掺杂La2O3可以获得更高的强度但延伸率不变，掺杂ZrO2则在提高强度的同时降低了塑性；掺杂ZrO2对强度的提升作用大于掺杂La2O3，对延伸率的作用则相反。
弥散分布的氧化物可以细化晶粒并提高钼基体的力学性能，在钼中掺杂La2O3和ZrO2的研究较多。钼中加入14%质量分数的铼，可以显著提升材料的强度和塑性，并改善室温加工性能。本文通过在钼铼合金中加入La2O3和ZrO2，研究氧化物掺杂对粉末性能、烧结致密度以及室温力学性能的影响，并比较了两种氧化物的不同作用。研究发现，掺杂氧化物可以明显降低粉末粒度，细化晶粒，掺杂ZrO2的晶粒尺寸最小但会降低致密度；轧制变形可以提高硬度和强度，掺杂La2O3可以获得更高的强度但延伸率不变，掺杂ZrO2则在提高强度的同时降低了塑性；掺杂ZrO2对强度的提升作用大于掺杂La2O3，对延伸率的作用则相反。
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核聚变反应堆在运行过程中面向等离子体钨基材料需要承受住一定次数稳态和瞬态热负荷的冲击而不发生开裂，熔化等损伤。本文主要总结合金化，弥散强化等改性手段对钨基材料的热负荷损伤行为的影响；对面向等离子体掺杂钨基材料热负荷损伤行为进行了总结与展望。
核聚变反应堆在运行过程中面向等离子体钨基材料需要承受住一定次数稳态和瞬态热负荷的冲击而不发生开裂，熔化等损伤。本文主要总结合金化，弥散强化等改性手段对钨基材料的热负荷损伤行为的影响；对面向等离子体掺杂钨基材料热负荷损伤行为进行了总结与展望。
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以硝酸铜、硝酸铝、葡萄糖和尿素为原料，首先采用溶液燃烧合成和氢还原法制备了Al2O3 /Cu 复合粉末，然后将Al2O3/Cu复合粉末与造孔剂氯化钠均匀混合后，再将混合粉末冷压成型，最后通过烧结-脱溶工艺制得Al2O3/Cu多孔复合材料（A-C-M）。采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对粉末原料和A-C-M的微观形貌进行表征分析，使用万能试验机对A-C-M进行压缩性能测试，研究葡萄糖添加量对燃烧产物粉末的影响，探讨了Al2O3含量对A-C-M压缩性能的影响。结果表明，葡萄糖与 Cu(NO3)2的摩尔比为1时，燃烧产物的比表面积达到了最大值，为12.5 m2·g-1；燃烧产物经煅烧除碳后，粉末颗粒的孔洞增加，但因高温煅烧产生烧结作用，其比表面积降低为10.2 m2·g-1；煅烧产物经氢还原后，粉末颗粒破碎为絮状，然而因还原高温的烧结作用，使获得Al2O3/Cu复合粉末的比表面积进一步降低为7.5 m2·g-1；随Al2O3含量的增加，A-C-M孔隙率逐渐增加，其抗压缩强度逐渐降低。
以硝酸铜、硝酸铝、葡萄糖和尿素为原料，首先采用溶液燃烧合成和氢还原法制备了Al2O3 /Cu 复合粉末，然后将Al2O3/Cu复合粉末与造孔剂氯化钠均匀混合后，再将混合粉末冷压成型，最后通过烧结-脱溶工艺制得Al2O3/Cu多孔复合材料（A-C-M）。采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对粉末原料和A-C-M的微观形貌进行表征分析，使用万能试验机对A-C-M进行压缩性能测试，研究葡萄糖添加量对燃烧产物粉末的影响，探讨了Al2O3含量对A-C-M压缩性能的影响。结果表明，葡萄糖与 Cu(NO3)2的摩尔比为1时，燃烧产物的比表面积达到了最大值，为12.5 m2·g-1；燃烧产物经煅烧除碳后，粉末颗粒的孔洞增加，但因高温煅烧产生烧结作用，其比表面积降低为10.2 m2·g-1；煅烧产物经氢还原后，粉末颗粒破碎为絮状，然而因还原高温的烧结作用，使获得Al2O3/Cu复合粉末的比表面积进一步降低为7.5 m2·g-1；随Al2O3含量的增加，A-C-M孔隙率逐渐增加，其抗压缩强度逐渐降低。
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以立方氮化硼(cBN)粉体为原材料，Al粉和Si粉为结合剂，纳米金刚石为添加剂，在5.5 GPa和1500 ℃下高温高压烧结制备了聚晶立方氮化硼(PcBN)，研究了纳米金刚石含量对PcBN的物相组成、微观结构、密度、硬度、断裂韧性和磨耗比的影响。结果表明：纳米金刚石的加入对PCBN的性能有很大的影响。当金刚石含量为5 wt%时，PcBN的相对密度达到最大值为98.5%；随着纳米金刚石含量的增加，PcBN样品的维氏硬度、断裂韧性和磨耗比先升高后下降。当纳米金刚石含量为5 wt%时，PcBN的硬度、断裂韧性和磨耗比达到最高值，分别为47 GPa、4.89 MPa·m1/2和6350。
以立方氮化硼(cBN)粉体为原材料，Al粉和Si粉为结合剂，纳米金刚石为添加剂，在5.5 GPa和1500 ℃下高温高压烧结制备了聚晶立方氮化硼(PcBN)，研究了纳米金刚石含量对PcBN的物相组成、微观结构、密度、硬度、断裂韧性和磨耗比的影响。结果表明：纳米金刚石的加入对PCBN的性能有很大的影响。当金刚石含量为5 wt%时，PcBN的相对密度达到最大值为98.5%；随着纳米金刚石含量的增加，PcBN样品的维氏硬度、断裂韧性和磨耗比先升高后下降。当纳米金刚石含量为5 wt%时，PcBN的硬度、断裂韧性和磨耗比达到最高值，分别为47 GPa、4.89 MPa·m1/2和6350。
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通过自研磨球化包覆和放电等离子烧结技术，调控升温速率、温度、压力、SiC添加量等参数，制备了一系列UO2/SiC复合全陶瓷微密封燃料芯块。利用金相显微镜、扫描电子显微镜观察了芯块的物相组成与结构特征。利用激光热导仪获得了芯块从室温到1200 ℃的热导率数据，讨论了不同工艺参数对芯块组织及热导率的影响。结果表明，UO2@SiC复合包覆颗粒具有良好的球形度和包覆效果，UO2/SiC复合芯块中SiC基体呈现三维连通的网状结构特征。烧结压力对芯块中UO2颗粒的结构完整性影响较大，烧结温度对碳化硅基体的形貌、致密度等影响较大。致密度低于95 %时，烧结温度对热导率的影响更大，致密度高于95 %时，SiC添加比例对热导率影响更大。所制备燃料芯块的热导率相比纯UO2提升最高达到256.6 %。
通过自研磨球化包覆和放电等离子烧结技术，调控升温速率、温度、压力、SiC添加量等参数，制备了一系列UO2/SiC复合全陶瓷微密封燃料芯块。利用金相显微镜、扫描电子显微镜观察了芯块的物相组成与结构特征。利用激光热导仪获得了芯块从室温到1200 ℃的热导率数据，讨论了不同工艺参数对芯块组织及热导率的影响。结果表明，UO2@SiC复合包覆颗粒具有良好的球形度和包覆效果，UO2/SiC复合芯块中SiC基体呈现三维连通的网状结构特征。烧结压力对芯块中UO2颗粒的结构完整性影响较大，烧结温度对碳化硅基体的形貌、致密度等影响较大。致密度低于95 %时，烧结温度对热导率的影响更大，致密度高于95 %时，SiC添加比例对热导率影响更大。所制备燃料芯块的热导率相比纯UO2提升最高达到256.6 %。
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二硼化钨(WB2)因具有良好的力学性能、导电性、耐磨性和中子吸收能力等, 近年来受到研究者的广泛关注，被认为在机械加工工具和耐磨材料等领域有广阔应用前景。然而，与其他过渡金属硼化物类似，WB2存在烧结困难，导致实验制备的材料硬度远低于理论硬度的问题，严重限制了其应用。本文总结了WB2粉体的合成方法、烧结方法以及添加剂种类等对WB2陶瓷微观结构和力学性能的影响，对比不同方法之间的优缺点，以期探索更优的制备WB2粉体的合成方法和块体的制备工艺。
二硼化钨(WB2)因具有良好的力学性能、导电性、耐磨性和中子吸收能力等, 近年来受到研究者的广泛关注，被认为在机械加工工具和耐磨材料等领域有广阔应用前景。然而，与其他过渡金属硼化物类似，WB2存在烧结困难，导致实验制备的材料硬度远低于理论硬度的问题，严重限制了其应用。本文总结了WB2粉体的合成方法、烧结方法以及添加剂种类等对WB2陶瓷微观结构和力学性能的影响，对比不同方法之间的优缺点，以期探索更优的制备WB2粉体的合成方法和块体的制备工艺。
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以碳化硼微球、304 不锈钢粉末为原料用放电等离子烧结方法制得碳化硼质量分数为4% 的碳化硼-不锈钢复合材料，用排水法对复合材料的密度进行测试，用扫描电镜对碳化硼与不锈钢的微观结构进行分析，研究了烧结温度与压力对复合密度与微观结构的影响。结果表明：界面反应层厚度随烧结温度的增加而增加，提高烧结压力能明显降低烧结温度，抑制碳化硼与不锈钢界面反应层的生长速度，当烧结压力达到150 MPa时，在950 ℃ 保温6 min后的复合材料相对密度能达到99.5%，界面反应层厚度低于5μm。
以碳化硼微球、304 不锈钢粉末为原料用放电等离子烧结方法制得碳化硼质量分数为4% 的碳化硼-不锈钢复合材料，用排水法对复合材料的密度进行测试，用扫描电镜对碳化硼与不锈钢的微观结构进行分析，研究了烧结温度与压力对复合密度与微观结构的影响。结果表明：界面反应层厚度随烧结温度的增加而增加，提高烧结压力能明显降低烧结温度，抑制碳化硼与不锈钢界面反应层的生长速度，当烧结压力达到150 MPa时，在950 ℃ 保温6 min后的复合材料相对密度能达到99.5%，界面反应层厚度低于5μm。
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多孔钨是由钨骨架及其内部的高比例孔隙构成，兼具了难熔金属钨和多孔材料的优良特性，具有优异的耐高温、耐腐蚀、高比表面以及高渗透性等性能而被广泛的应用于航空、电子、高温等领域。目前，多孔钨的主要应用是在金属钨本征特性的基础上利用了孔隙的连通、填充、储存和过滤等功能。因此，得到稳定可控的孔隙是制备高性能多孔钨以及进一步拓宽其应用的关键。本文以制备过程中孔隙特性变化为主线，首先阐述了多孔钨孔隙特性在其主要应用中的关键作用，然后从粉末特性、成形方法、烧结工艺等方面对多孔钨孔隙特性的影响进行了总结。最后对未来多孔钨的研究方向和发展趋势提出了展望。
多孔钨是由钨骨架及其内部的高比例孔隙构成，兼具了难熔金属钨和多孔材料的优良特性，具有优异的耐高温、耐腐蚀、高比表面以及高渗透性等性能而被广泛的应用于航空、电子、高温等领域。目前，多孔钨的主要应用是在金属钨本征特性的基础上利用了孔隙的连通、填充、储存和过滤等功能。因此，得到稳定可控的孔隙是制备高性能多孔钨以及进一步拓宽其应用的关键。本文以制备过程中孔隙特性变化为主线，首先阐述了多孔钨孔隙特性在其主要应用中的关键作用，然后从粉末特性、成形方法、烧结工艺等方面对多孔钨孔隙特性的影响进行了总结。最后对未来多孔钨的研究方向和发展趋势提出了展望。
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ZrC/Mo-Si系金属硅化物复合材料的制备主要以ZrC和Mo-Si系金属硅化物粉末为原料通过高温（1750~2100 ℃）或高压烧结方式进行，存在高成本、高能耗、高资源消耗等问题。本文以ZrSiO4、MoO3和C为原料，采用熔盐电化学法一步制备出了ZrC/Mo-Si系金属硅化物纳米复合粉体，致力于实现其短流程、低能耗、低成本制备。研究了固体阴极制备工艺、碳含量和碳源的类型对电化学合成ZrC/Mo-Si系金属硅化物纳米复合粉体的影响机制。结果表明：以CaCl2-NaCl共晶熔盐作为电解质，在800 ℃、3.1 V电化学还原15 h可制备出ZrC/Mo-Si系金属硅化物复合粉体材料，其由粒径小于50 nm的近球形颗粒组成。小尺寸、无定型结构的碳粉更适合作为电化学合成ZrC/Mo-Si系金属硅化物复合材料的碳源。原料中碳的含量会影响ZrC与金属硅化物相的比例，也会影响最终产物中金属硅化物的组成。
ZrC/Mo-Si系金属硅化物复合材料的制备主要以ZrC和Mo-Si系金属硅化物粉末为原料通过高温（1750~2100 ℃）或高压烧结方式进行，存在高成本、高能耗、高资源消耗等问题。本文以ZrSiO4、MoO3和C为原料，采用熔盐电化学法一步制备出了ZrC/Mo-Si系金属硅化物纳米复合粉体，致力于实现其短流程、低能耗、低成本制备。研究了固体阴极制备工艺、碳含量和碳源的类型对电化学合成ZrC/Mo-Si系金属硅化物纳米复合粉体的影响机制。结果表明：以CaCl2-NaCl共晶熔盐作为电解质，在800 ℃、3.1 V电化学还原15 h可制备出ZrC/Mo-Si系金属硅化物复合粉体材料，其由粒径小于50 nm的近球形颗粒组成。小尺寸、无定型结构的碳粉更适合作为电化学合成ZrC/Mo-Si系金属硅化物复合材料的碳源。原料中碳的含量会影响ZrC与金属硅化物相的比例，也会影响最终产物中金属硅化物的组成。
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采用新型工业化气水组合雾法制备6种粒度规格的 FeSiBCrC 非晶合金粉末，并制做成非晶磁粉芯，研究了粒度和退火温度对磁粉芯性能的影响。结果表明：雾化粒径D50≤25 μm的FeSiBCrC合金粉末均为非晶态，过冷液相区宽度ΔT 可达 40 ℃，该成分非晶形成能力较强。非晶粉末的饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc均随着粒径的增加而增大，D50为5 μm的A5的Ms值为144.6 emu?g-1，Hc值为1.8 Oe；而A30的Ms值则为152.6 emu?g-1，Hc则增加到9.8 Oe。不同粒径非晶磁粉芯的磁导率μe在0.1~600 KHz频率范围内均具有良好的稳定性，且细粉相优于粗粉。所有非晶磁粉芯的磁损耗Pc均随着频率f增加而增大；粒径越细，退火对降低磁损耗Pc效果越明显，其中A5下降了约84%，而A30只下降了约30%；在500 ℃退火后A5磁损耗Pc达最低值578 mW?cm-3。
采用新型工业化气水组合雾法制备6种粒度规格的 FeSiBCrC 非晶合金粉末，并制做成非晶磁粉芯，研究了粒度和退火温度对磁粉芯性能的影响。结果表明：雾化粒径D50≤25 μm的FeSiBCrC合金粉末均为非晶态，过冷液相区宽度ΔT 可达 40 ℃，该成分非晶形成能力较强。非晶粉末的饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc均随着粒径的增加而增大，D50为5 μm的A5的Ms值为144.6 emu?g-1，Hc值为1.8 Oe；而A30的Ms值则为152.6 emu?g-1，Hc则增加到9.8 Oe。不同粒径非晶磁粉芯的磁导率μe在0.1~600 KHz频率范围内均具有良好的稳定性，且细粉相优于粗粉。所有非晶磁粉芯的磁损耗Pc均随着频率f增加而增大；粒径越细，退火对降低磁损耗Pc效果越明显，其中A5下降了约84%，而A30只下降了约30%；在500 ℃退火后A5磁损耗Pc达最低值578 mW?cm-3。
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采用激光熔覆技术在0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢表面制备Stellite 6合金涂层，利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、电子背散射衍射分析（EBSD）、激光共聚焦显微镜（CLSM）等表征涂层的微观组织，并测试了试样的硬度和耐磨性能。不同激光功率参数制备的涂层均无明显气孔、裂纹等缺陷，且涂层与基体均有良好的冶金结合。涂层的组织主要由底部的柱状晶，中部的树枝晶以及顶部的等轴枝晶组成。涂层的硬度（420~510 HV）显著高于基体（206 HV），硬度沿涂层顶部到基体逐渐降低。激光功率为1400 W的样品组织最细小均匀，同时枝晶间的硬质相（碳化物）较多，表现出最高的硬度。经过磨损实验测试，所有样品表面均出现沿滑动方向平行的犁沟，无明显磨屑堆积的情况，属于磨粒磨损机制。激光功率为1400 W的样品，摩擦系数最小，同时磨痕宽度（928.463 μm）最窄，磨痕深度（45.087 μm）最小，表现出最好的耐磨性能。
采用激光熔覆技术在0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢表面制备Stellite 6合金涂层，利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、电子背散射衍射分析（EBSD）、激光共聚焦显微镜（CLSM）等表征涂层的微观组织，并测试了试样的硬度和耐磨性能。不同激光功率参数制备的涂层均无明显气孔、裂纹等缺陷，且涂层与基体均有良好的冶金结合。涂层的组织主要由底部的柱状晶，中部的树枝晶以及顶部的等轴枝晶组成。涂层的硬度（420~510 HV）显著高于基体（206 HV），硬度沿涂层顶部到基体逐渐降低。激光功率为1400 W的样品组织最细小均匀，同时枝晶间的硬质相（碳化物）较多，表现出最高的硬度。经过磨损实验测试，所有样品表面均出现沿滑动方向平行的犁沟，无明显磨屑堆积的情况，属于磨粒磨损机制。激光功率为1400 W的样品，摩擦系数最小，同时磨痕宽度（928.463 μm）最窄，磨痕深度（45.087 μm）最小，表现出最好的耐磨性能。
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核能是一种清洁能源，具有更高安全性和经济性的第四代核能系统是当下各国研究的热点。传统的锆合金已经无法适应第四代核能系统苛刻的服役环境，开发具有优异综合性能的材料成为核能工程应用领域亟待解决的问题。氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened，ODS)钢因具有良好的综合性能被认为是第四代核能系统反应堆包壳的重要候选材料，是核材料领域研究热点。 ODS钢优异的性能源于其成分设计及独特的显微组织，高数密度的弥散氧化物粒子极大的改善了合金的高温力学性能及抗辐照性能。合理的成分设计及组织的有效调控是制备出高性能材料的前提条件。尽管在世界各国围绕ODS钢在成分设计-性能-制备工艺开展了大量的研究工作，但是在批量生产方面仍然存在挑战制约了ODS钢的工程应用。 本文就国内外关于ODS钢的显微组织、成分设计及制备技术等研究工作进行总结和分析，对ODS钢的在核能领域的应用前景和当下存在的问题进行总结和展望，为核级ODS钢的发展提供参考。 关键词 先进核能系统；ODS钢；显微组织；成分设计；制备工艺
核能是一种清洁能源，具有更高安全性和经济性的第四代核能系统是当下各国研究的热点。传统的锆合金已经无法适应第四代核能系统苛刻的服役环境，开发具有优异综合性能的材料成为核能工程应用领域亟待解决的问题。氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened，ODS)钢因具有良好的综合性能被认为是第四代核能系统反应堆包壳的重要候选材料，是核材料领域研究热点。 ODS钢优异的性能源于其成分设计及独特的显微组织，高数密度的弥散氧化物粒子极大的改善了合金的高温力学性能及抗辐照性能。合理的成分设计及组织的有效调控是制备出高性能材料的前提条件。尽管在世界各国围绕ODS钢在成分设计-性能-制备工艺开展了大量的研究工作，但是在批量生产方面仍然存在挑战制约了ODS钢的工程应用。 本文就国内外关于ODS钢的显微组织、成分设计及制备技术等研究工作进行总结和分析，对ODS钢的在核能领域的应用前景和当下存在的问题进行总结和展望，为核级ODS钢的发展提供参考。 关键词 先进核能系统；ODS钢；显微组织；成分设计；制备工艺
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电子束粉末床熔融增材制造技术具有功率大、能量利用率高、扫描速度快、成形应力低、真空环境成形等突出特点，是国内外竞相发展和应用的金属增材制造技术之一。近年来，国内外在电子束粉末床熔融增材制造装备和工艺方面取得多项突破性进展，长期困扰该技术创新发展应用的成形尺寸小和电子枪阴极寿命短等问题已经得到了有效解决，并且涌现出了多种新成形工艺和成形质量在线监控技术，在高熔点、高反射率、脆性难加工金属材料复杂构件增材制造方面展现出更加广阔的应用前景。本文从装备发展、在线监控和成形工艺三个方面，对近年来国内外在电子束粉末床熔融增材制造技术方面的新进展进行了综述，并对其发展趋势、面临的技术挑战和应用前景进行了分析和展望。
电子束粉末床熔融增材制造技术具有功率大、能量利用率高、扫描速度快、成形应力低、真空环境成形等突出特点，是国内外竞相发展和应用的金属增材制造技术之一。近年来，国内外在电子束粉末床熔融增材制造装备和工艺方面取得多项突破性进展，长期困扰该技术创新发展应用的成形尺寸小和电子枪阴极寿命短等问题已经得到了有效解决，并且涌现出了多种新成形工艺和成形质量在线监控技术，在高熔点、高反射率、脆性难加工金属材料复杂构件增材制造方面展现出更加广阔的应用前景。本文从装备发展、在线监控和成形工艺三个方面，对近年来国内外在电子束粉末床熔融增材制造技术方面的新进展进行了综述，并对其发展趋势、面临的技术挑战和应用前景进行了分析和展望。
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钛合金支架具有良好的机械性能，可模拟人体骨骼的结构和特性，是仿生骨植入物应用的理想材料。本文系统地研究了挤出成形3D打印Ti6Al4V钛合金支架的制备工艺及机械性能。介绍了采用聚乙烯醇（PVA）水凝胶制备钛合金支架的方法，可以获得分布均匀且高度互联的多孔结构。研究了浆料PVA含量、烧结温度对制备工艺的影响规律，分析了钛合金支架孔隙率与机械性能的关系。采用万能试验机和扫描电子显微镜分别对钛合金支架的机械性能和微观结构进行了测试和分析。结果表明：当浆料PVA含量为15wt%时，制备工艺最佳。脱脂温度和烧结温度分别设定为360 ℃和1300 ℃。孔隙率为59.8%的钛合金支架表现出与人体骨骼相匹配的机械性能，避免应力遮蔽效应。
钛合金支架具有良好的机械性能，可模拟人体骨骼的结构和特性，是仿生骨植入物应用的理想材料。本文系统地研究了挤出成形3D打印Ti6Al4V钛合金支架的制备工艺及机械性能。介绍了采用聚乙烯醇（PVA）水凝胶制备钛合金支架的方法，可以获得分布均匀且高度互联的多孔结构。研究了浆料PVA含量、烧结温度对制备工艺的影响规律，分析了钛合金支架孔隙率与机械性能的关系。采用万能试验机和扫描电子显微镜分别对钛合金支架的机械性能和微观结构进行了测试和分析。结果表明：当浆料PVA含量为15wt%时，制备工艺最佳。脱脂温度和烧结温度分别设定为360 ℃和1300 ℃。孔隙率为59.8%的钛合金支架表现出与人体骨骼相匹配的机械性能，避免应力遮蔽效应。
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金属粉末注射成形（MIM）Fe2Ni上钳口时发现产品存在变形问题，是因为在注射过程中粘结剂偶合性不佳和剪切生热导致金属粉末分布不均而产生变形问题，采用熔融指数实验对比分析三种粉末装载量喂料的流动性和偶合性。通过Taguchi方法、极差和方差分析方法，优化浇口面积、模具温度、注射温度三种工艺参数，研究了工艺参数交互作用对剪切应力的影响。最终得到使用粉末装载量为62.5 vol%，工艺参数为浇口面23.984 cm2，模具温度69.854 ℃，注射温度194.323 ℃。通过Moldex 3D软件进行验证分析得到该条件下产品剪切应力最小，粉末均匀度最高，最终产品变形问题得到改善。
金属粉末注射成形（MIM）Fe2Ni上钳口时发现产品存在变形问题，是因为在注射过程中粘结剂偶合性不佳和剪切生热导致金属粉末分布不均而产生变形问题，采用熔融指数实验对比分析三种粉末装载量喂料的流动性和偶合性。通过Taguchi方法、极差和方差分析方法，优化浇口面积、模具温度、注射温度三种工艺参数，研究了工艺参数交互作用对剪切应力的影响。最终得到使用粉末装载量为62.5 vol%，工艺参数为浇口面23.984 cm2，模具温度69.854 ℃，注射温度194.323 ℃。通过Moldex 3D软件进行验证分析得到该条件下产品剪切应力最小，粉末均匀度最高，最终产品变形问题得到改善。
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通过球磨时间控制，探究球磨时间对微细铜粉粒度分布规律和粉体形貌影响，确定适宜球磨时间参数。结果表明，球磨时间在20 h前，铜粉随着球磨时间增加，粒度分布指标持续下降，此时铜粉团聚不明显。此后，随着球磨时间增加，球磨铜粉团聚明显，球磨铜粉均匀性降低。综合分析，当球磨时间设定为20 h，球磨铜粉粒度分布、物相分析和外观形貌情况最佳，此时，球磨铜粉均匀性提高，粉体表面相对平整，径距Dδ达到最小值1.723，比表面积为0.796 m2.g-1，中位径D（0.50）为9.97 μm。
通过球磨时间控制，探究球磨时间对微细铜粉粒度分布规律和粉体形貌影响，确定适宜球磨时间参数。结果表明，球磨时间在20 h前，铜粉随着球磨时间增加，粒度分布指标持续下降，此时铜粉团聚不明显。此后，随着球磨时间增加，球磨铜粉团聚明显，球磨铜粉均匀性降低。综合分析，当球磨时间设定为20 h，球磨铜粉粒度分布、物相分析和外观形貌情况最佳，此时，球磨铜粉均匀性提高，粉体表面相对平整，径距Dδ达到最小值1.723，比表面积为0.796 m2.g-1，中位径D（0.50）为9.97 μm。
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采用涂覆法在TZC钼合金表面制备了含有硼硅酸盐玻璃及掺杂MoSi2和铝粉改良的三种涂层，使用加热炉、X射线衍射分析仪及扫描电镜等研究了涂层在1200℃的氧化行为。结果表明，铝粉改良涂层在1h内具有良好的保护能力，在氧化2h的抗氧化性能较无涂层保护的情况下提高69%。研究发现硼硅酸盐玻璃及掺杂MoSi2涂层的截面在氧化后主要以MoO3和TiO2交替分布的疏松的组织为主，而Al粉的添加改变了氧化膜的物相组成，形成外层铝硅酸盐、中层铈钛氧化物、内层TiO2和钼硅化合物的三层结构，使其具有优良的抗氧化效果。
采用涂覆法在TZC钼合金表面制备了含有硼硅酸盐玻璃及掺杂MoSi2和铝粉改良的三种涂层，使用加热炉、X射线衍射分析仪及扫描电镜等研究了涂层在1200℃的氧化行为。结果表明，铝粉改良涂层在1h内具有良好的保护能力，在氧化2h的抗氧化性能较无涂层保护的情况下提高69%。研究发现硼硅酸盐玻璃及掺杂MoSi2涂层的截面在氧化后主要以MoO3和TiO2交替分布的疏松的组织为主，而Al粉的添加改变了氧化膜的物相组成，形成外层铝硅酸盐、中层铈钛氧化物、内层TiO2和钼硅化合物的三层结构，使其具有优良的抗氧化效果。
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使用SLM增材制造技术制备了316不锈钢，通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、维氏硬度对比表征了传统制造和增材制造的316不锈钢组织性能特点，并使用3.5 MeV的Fe离子常温辐照两种316不锈钢，研究两种不锈钢的辐照硬化效应。结果表明，SLM增材制造的316不锈钢拥有典型的柱状晶特征，整体为单一的奥氏体γ相，内部存在高密度的胞壁状亚晶结构，硬度在扫描面和沉积面表现出各向异性，Fe离子辐照后产生了辐照硬化效应，且增材制造316不锈钢的辐照硬化率低于传统制造，但也存在辐照硬化的各向异性。
使用SLM增材制造技术制备了316不锈钢，通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、维氏硬度对比表征了传统制造和增材制造的316不锈钢组织性能特点，并使用3.5 MeV的Fe离子常温辐照两种316不锈钢，研究两种不锈钢的辐照硬化效应。结果表明，SLM增材制造的316不锈钢拥有典型的柱状晶特征，整体为单一的奥氏体γ相，内部存在高密度的胞壁状亚晶结构，硬度在扫描面和沉积面表现出各向异性，Fe离子辐照后产生了辐照硬化效应，且增材制造316不锈钢的辐照硬化率低于传统制造，但也存在辐照硬化的各向异性。
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本文采用放电等离子烧结方法制备钼镍合金，研究了烧结温度、压强、保温时间、升温速率对钼镍合金相对密度的影响。通过SEM、XRD、EBSD等检测手段对钼镍合金的相对密度、显微形貌、物相等进行表征。分析了放电等离子烧结钼镍合金的致密化过程。结果表明：烧结温度、压强是影响钼镍合金相对密度的主要因素；最大相对密度达99.10%，平均晶粒尺寸小于10 μm；Mo、Ni两种元素的局部高速扩散是促进钼镍合金致密化的主要原因；烧结态钼镍合金的物相主要由Mo和MoNi中间相组成，Mo颗粒均匀分布在MoNi中间相形成的网状组织中；平均硬度值HRA为72；添加剂Ni%的含量在烧结前后变化不大。
本文采用放电等离子烧结方法制备钼镍合金，研究了烧结温度、压强、保温时间、升温速率对钼镍合金相对密度的影响。通过SEM、XRD、EBSD等检测手段对钼镍合金的相对密度、显微形貌、物相等进行表征。分析了放电等离子烧结钼镍合金的致密化过程。结果表明：烧结温度、压强是影响钼镍合金相对密度的主要因素；最大相对密度达99.10%，平均晶粒尺寸小于10 μm；Mo、Ni两种元素的局部高速扩散是促进钼镍合金致密化的主要原因；烧结态钼镍合金的物相主要由Mo和MoNi中间相组成，Mo颗粒均匀分布在MoNi中间相形成的网状组织中；平均硬度值HRA为72；添加剂Ni%的含量在烧结前后变化不大。
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为优化SHS法氢化脱氢制备钛粉的工艺过程，本研究改变传统钢球球磨为闭环气流研磨，改变传统抽空脱氢工艺为减压点燃工艺，研究了该工艺下SHS法氢化和脱氢前后样品微观结构、物相组成、化学成分和粒度的变化。结果表明：SHS氢化制得的氢化钛含氢量较高(4.64wt%)，闭环气流研磨氢化前后样品粒度均匀、粒度分布范围为 (40-250 μm；与传统抽空脱氢工艺相比，减压点燃脱氢工艺有助于控制样品中N、O、C含量。
为优化SHS法氢化脱氢制备钛粉的工艺过程，本研究改变传统钢球球磨为闭环气流研磨，改变传统抽空脱氢工艺为减压点燃工艺，研究了该工艺下SHS法氢化和脱氢前后样品微观结构、物相组成、化学成分和粒度的变化。结果表明：SHS氢化制得的氢化钛含氢量较高(4.64wt%)，闭环气流研磨氢化前后样品粒度均匀、粒度分布范围为 (40-250 μm；与传统抽空脱氢工艺相比，减压点燃脱氢工艺有助于控制样品中N、O、C含量。
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采用直接氮化法，以硅粉为原料制备高品质氮化硅陶瓷粉体，探究了氮化温度、升温速率、硅粉粒径及稀释剂用量对粉体的影响。原料硅粉D50为275.36 nm，不添加Si3N4稀释剂，反应温度为1400 ℃时，在1100~1400 ℃升温速率控制在5 ℃/min，硅粉完全氮化，制备了粒径均匀（粒径范围在396~458 nm）类球状氮化硅材料；材料分散性好，α相质量分数高达95.02%。研究表明升温速率为控制反应进程的关键因素，当升温速率过快或者过慢时，氮化硅α相到β相的转化程度超过内部反应程度，硅粉反应不完全；添加Si3N4稀释剂能够降低氮化温度。研究结果为氮化硅陶瓷粉体工业生产工艺优化提供了技术依据。
采用直接氮化法，以硅粉为原料制备高品质氮化硅陶瓷粉体，探究了氮化温度、升温速率、硅粉粒径及稀释剂用量对粉体的影响。原料硅粉D50为275.36 nm，不添加Si3N4稀释剂，反应温度为1400 ℃时，在1100~1400 ℃升温速率控制在5 ℃/min，硅粉完全氮化，制备了粒径均匀（粒径范围在396~458 nm）类球状氮化硅材料；材料分散性好，α相质量分数高达95.02%。研究表明升温速率为控制反应进程的关键因素，当升温速率过快或者过慢时，氮化硅α相到β相的转化程度超过内部反应程度，硅粉反应不完全；添加Si3N4稀释剂能够降低氮化温度。研究结果为氮化硅陶瓷粉体工业生产工艺优化提供了技术依据。
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铝及铝及铝合金具有低密度、耐腐蚀，轻质高比强度，良好的导热性等特性，因其耐腐蚀，轻质高比强度等优异特点，常被用于轻量化关键结构部件，在交通运输、电子产品、医疗以及化工等领域极具应用潜力。是促进我国经济发展的重要材料之一。铝合金粉末注射技术（PIM）能实现精细复杂结构铝合金产品的低成本制造，成型技术（powder injection molding，PIM）具有组织均匀缺陷少、尺寸精度良好高、原料利用率高等优点，是目前对促进铝合金注射成型零部件的工业化进程，加速其在电子产品、医疗器械的应用具有重要作用的重要研究方向。但目前关于粉末注射成型铝合金的相关文献报道十分有限，相关研究进展所知甚少。本文介绍了根据铝合金注射成型的发展现状，流程综述了铝合金注射成型用喂料制备要求与粘结剂组分设计、脱脂方式、其气氛烧结行为及合金元素对烧结致密化的作用机制，并阐述了其研究现状，展望了指出目前铝合金粉末注射成型存在亟待解决的的问题并提出改进措施与发展方向。
铝及铝及铝合金具有低密度、耐腐蚀，轻质高比强度，良好的导热性等特性，因其耐腐蚀，轻质高比强度等优异特点，常被用于轻量化关键结构部件，在交通运输、电子产品、医疗以及化工等领域极具应用潜力。是促进我国经济发展的重要材料之一。铝合金粉末注射技术（PIM）能实现精细复杂结构铝合金产品的低成本制造，成型技术（powder injection molding，PIM）具有组织均匀缺陷少、尺寸精度良好高、原料利用率高等优点，是目前对促进铝合金注射成型零部件的工业化进程，加速其在电子产品、医疗器械的应用具有重要作用的重要研究方向。但目前关于粉末注射成型铝合金的相关文献报道十分有限，相关研究进展所知甚少。本文介绍了根据铝合金注射成型的发展现状，流程综述了铝合金注射成型用喂料制备要求与粘结剂组分设计、脱脂方式、其气氛烧结行为及合金元素对烧结致密化的作用机制，并阐述了其研究现状，展望了指出目前铝合金粉末注射成型存在亟待解决的的问题并提出改进措施与发展方向。
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对比分析了Mo-47.5wt%Re球磨混料合金粉与等离子球化合金粉的冷等静压成型差异。利用“黄培云”双自然对数方程，拟合了压制参数。结果表明，在长径比较大的模具中进行冷等静压压制，球磨混料与等离子球化钼铼合金粉压制后均表现为压坯轴向收缩率大于径向收缩率。等离子球化后钼铼合金粉压制后压坯完整、未开裂，压坯密度沿轴向变化较少，芯部密度略低于两端密度。而球磨混料合金粉压制后压坯呈竹节状断裂，压坯密度沿轴向存在较大变化，芯部密度显著低于两端密度。采用黄培云“双对数压制理论”分析压制压力与压坯密度的关系发现，等离子球化合金粉m值略高于球磨混料合金粉而M值低于球磨混料合金粉，表明等离子球化合金粉硬化趋势更大，相较于球磨混料合金粉更易压制。
对比分析了Mo-47.5wt%Re球磨混料合金粉与等离子球化合金粉的冷等静压成型差异。利用“黄培云”双自然对数方程，拟合了压制参数。结果表明，在长径比较大的模具中进行冷等静压压制，球磨混料与等离子球化钼铼合金粉压制后均表现为压坯轴向收缩率大于径向收缩率。等离子球化后钼铼合金粉压制后压坯完整、未开裂，压坯密度沿轴向变化较少，芯部密度略低于两端密度。而球磨混料合金粉压制后压坯呈竹节状断裂，压坯密度沿轴向存在较大变化，芯部密度显著低于两端密度。采用黄培云“双对数压制理论”分析压制压力与压坯密度的关系发现，等离子球化合金粉m值略高于球磨混料合金粉而M值低于球磨混料合金粉，表明等离子球化合金粉硬化趋势更大，相较于球磨混料合金粉更易压制。
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采用电极感应熔炼气雾化法（electrode induction melting gas atomization, EIGA）和等离子旋转电极雾化法（plasma rotating electrode process, PREP）分别制备出了高纯度M62轴承钢粉末，利用激光粒度分析仪、氧氮分析仪、扫描电子显微镜对M62轴承钢粉末的粒径分布、氮氧含量、微观形貌进行了对比分析。结果表明：两种粉末都以球形粉为主，其中PREP制备的粉末球形度更高，而EIGA制备的粉末中卫星粉和不规则粉末的比例较多，M62-PREP粉末的中值粒度D50为108.11 μm，明显高于M62-EIGA粉末的中值粒度，其D50仅为38.68 μm；两种粉末成分分布均匀，无明显元素偏析，其中M62-EIGA粉末颗粒内部的晶粒更细；两种粉末都具有良好的流动性；预合金电极棒、M62-PREP粉末、M62-EIGA粉末的N含量分别为0.0070 wt.%、0.0072 wt.%、0.0068 wt.%，N元素的含量变化不大，M62-PREP粉末的O含量由预合金电极棒的0.0008 wt.%增加到了0.0035 wt.%，而M62-EIGA粉末的O含量增加到了0.0089 wt.%，粉末中O含量明显增多；对热等静压后的烧结试样进行了夹杂物分析：M62-EIGA粉末轴承钢大尺寸的含氧夹杂物数量更多，选用M62-PREP粉末轴承钢应有更好的性能。
采用电极感应熔炼气雾化法（electrode induction melting gas atomization, EIGA）和等离子旋转电极雾化法（plasma rotating electrode process, PREP）分别制备出了高纯度M62轴承钢粉末，利用激光粒度分析仪、氧氮分析仪、扫描电子显微镜对M62轴承钢粉末的粒径分布、氮氧含量、微观形貌进行了对比分析。结果表明：两种粉末都以球形粉为主，其中PREP制备的粉末球形度更高，而EIGA制备的粉末中卫星粉和不规则粉末的比例较多，M62-PREP粉末的中值粒度D50为108.11 μm，明显高于M62-EIGA粉末的中值粒度，其D50仅为38.68 μm；两种粉末成分分布均匀，无明显元素偏析，其中M62-EIGA粉末颗粒内部的晶粒更细；两种粉末都具有良好的流动性；预合金电极棒、M62-PREP粉末、M62-EIGA粉末的N含量分别为0.0070 wt.%、0.0072 wt.%、0.0068 wt.%，N元素的含量变化不大，M62-PREP粉末的O含量由预合金电极棒的0.0008 wt.%增加到了0.0035 wt.%，而M62-EIGA粉末的O含量增加到了0.0089 wt.%，粉末中O含量明显增多；对热等静压后的烧结试样进行了夹杂物分析：M62-EIGA粉末轴承钢大尺寸的含氧夹杂物数量更多，选用M62-PREP粉末轴承钢应有更好的性能。
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为进一步提高Inconel 625合金材料的力学性能，采用选区激光熔化成形（Selective laser melting, SLM）技术成制备了SLM In625-xTiC合金材料，探究了TiC含量对SLM In625-xTiC合金微观组织及力学性能的影响机制。结合先进的材料表征手段对SLM In625-xTiC合金试样的微观组织结构、元素分布及力学性能进行了对比分析。结果表明，SLM In625-xTiC材料主要由γ-Ni、TiC和Laves（Cr2Nb）相构成，随着TiC含量的增加，微观组织也由熔道中部柱状树枝晶为主+熔道交界处等轴晶为辅的形貌逐渐转变为由胞状等轴晶等亚结构组成的组织形貌，也促使SLM In625-6TiC合金的硬度从不含TiC时的335.1±12.51 HV0.2提高到了525.3±15.13 HV0.2，抗拉强度从原始的975.96±18.33 MPa升高到了1440.31±22.33 MPa，但是总延伸率却从30.0±0.56 %急剧下降到了3.2±0.98 %。总之，通过SLM方法进行微米TiC颗粒增强In625合金是改善其力学性能的有效方法之一。
为进一步提高Inconel 625合金材料的力学性能，采用选区激光熔化成形（Selective laser melting, SLM）技术成制备了SLM In625-xTiC合金材料，探究了TiC含量对SLM In625-xTiC合金微观组织及力学性能的影响机制。结合先进的材料表征手段对SLM In625-xTiC合金试样的微观组织结构、元素分布及力学性能进行了对比分析。结果表明，SLM In625-xTiC材料主要由γ-Ni、TiC和Laves（Cr2Nb）相构成，随着TiC含量的增加，微观组织也由熔道中部柱状树枝晶为主+熔道交界处等轴晶为辅的形貌逐渐转变为由胞状等轴晶等亚结构组成的组织形貌，也促使SLM In625-6TiC合金的硬度从不含TiC时的335.1±12.51 HV0.2提高到了525.3±15.13 HV0.2，抗拉强度从原始的975.96±18.33 MPa升高到了1440.31±22.33 MPa，但是总延伸率却从30.0±0.56 %急剧下降到了3.2±0.98 %。总之，通过SLM方法进行微米TiC颗粒增强In625合金是改善其力学性能的有效方法之一。
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本文以偏钨酸铵和硝酸铜为原料，采用溶胶-凝胶法结合氢还原制备了Cu-20wt.%W(Cu-20W)超细粉末，经压制烧结获得Cu-20W复合材料。对粉体的形貌和粒度进行表征，并考察烧结温度对Cu-20W烧结体试样组织和性能的影响。结果表明：通过溶胶-凝胶法结合氢还原可制备出平均粒度小于100 nm的Cu-20W复合粉末；随烧结温度的升高，Cu-20W烧结体试样的物理力学性能提高。1080 ℃烧结所得试样的致密度达97.20 %，电导率(IACS)、热导率、显微硬度和抗拉分别达到91.73 %、351.52 W·m-1·K-1、96.1 HV和431.03 MPa；在100 ℃到400 ℃的温度范围内，Cu-20W试样的CTE值在14.871×10-6·K-1~17.422×10-6·K-1之间。
本文以偏钨酸铵和硝酸铜为原料，采用溶胶-凝胶法结合氢还原制备了Cu-20wt.%W(Cu-20W)超细粉末，经压制烧结获得Cu-20W复合材料。对粉体的形貌和粒度进行表征，并考察烧结温度对Cu-20W烧结体试样组织和性能的影响。结果表明：通过溶胶-凝胶法结合氢还原可制备出平均粒度小于100 nm的Cu-20W复合粉末；随烧结温度的升高，Cu-20W烧结体试样的物理力学性能提高。1080 ℃烧结所得试样的致密度达97.20 %，电导率(IACS)、热导率、显微硬度和抗拉分别达到91.73 %、351.52 W·m-1·K-1、96.1 HV和431.03 MPa；在100 ℃到400 ℃的温度范围内，Cu-20W试样的CTE值在14.871×10-6·K-1~17.422×10-6·K-1之间。
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钼铼合金属于高熔点、低膨胀系数的固溶强化合金，而稀土氧化物的添加能够细化晶粒，起到弥散强化的作用。本文通过钼铼合金（Mo-14%Re）和添加含量0.8%（质量分数）La2O3的钼铼镧合金板材在不同退火温度下，观察了合金显微组织和室温拉伸断口形貌的变化，比较了维氏硬度和室温拉伸性能。实验结果表明：随着退火温度的升高，钼铼镧合金的再结晶温度相较于钼铼合金的再结晶温度由1200℃提高到1400℃左右；钼铼合金和钼铼镧合金的硬度和强度逐渐降低，而钼铼镧合金的延伸率逐渐升高，最高可达27.5%。
钼铼合金属于高熔点、低膨胀系数的固溶强化合金，而稀土氧化物的添加能够细化晶粒，起到弥散强化的作用。本文通过钼铼合金（Mo-14%Re）和添加含量0.8%（质量分数）La2O3的钼铼镧合金板材在不同退火温度下，观察了合金显微组织和室温拉伸断口形貌的变化，比较了维氏硬度和室温拉伸性能。实验结果表明：随着退火温度的升高，钼铼镧合金的再结晶温度相较于钼铼合金的再结晶温度由1200℃提高到1400℃左右；钼铼合金和钼铼镧合金的硬度和强度逐渐降低，而钼铼镧合金的延伸率逐渐升高，最高可达27.5%。
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为解决P型Bi2Te3基材料（00l）晶面择优取向度不高、机械强度差、热电性能不高等问题，以Bi0.4Sb1.6Te3+3wt.%Te熔炼晶棒为原料，利用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼技术，通过快速感应熔化并浇铸到水冷铜底盘上快速冷却成型，制备出取向性非常好的合金铸锭，并研究了铸锭、合金粉体和热压烧结块体的SEM和XRD，及粉体粒径对烧结块体电性能的影响。结果表明，经过急冷破碎筛分后的粉体沿（00l）晶面高择优取向。使用100-200目粒度的粉体在500 ℃，40 MPa烧结成型制备的样品，其功率因子达到44.5 μW?cm-1?K-2，可切割厚度为0.3 mm的薄片，合格率超过90 %，与区熔N型匹配常规127对4 cm*4 cm制冷TEC，型号为TEC1-12706器件的最大温差可达70 ℃，为高性能Bi2Te3基热电材料制备提供了方向。
为解决P型Bi2Te3基材料（00l）晶面择优取向度不高、机械强度差、热电性能不高等问题，以Bi0.4Sb1.6Te3+3wt.%Te熔炼晶棒为原料，利用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼技术，通过快速感应熔化并浇铸到水冷铜底盘上快速冷却成型，制备出取向性非常好的合金铸锭，并研究了铸锭、合金粉体和热压烧结块体的SEM和XRD，及粉体粒径对烧结块体电性能的影响。结果表明，经过急冷破碎筛分后的粉体沿（00l）晶面高择优取向。使用100-200目粒度的粉体在500 ℃，40 MPa烧结成型制备的样品，其功率因子达到44.5 μW?cm-1?K-2，可切割厚度为0.3 mm的薄片，合格率超过90 %，与区熔N型匹配常规127对4 cm*4 cm制冷TEC，型号为TEC1-12706器件的最大温差可达70 ℃，为高性能Bi2Te3基热电材料制备提供了方向。
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高速钢作为一种工模具材料，具有高的强度和韧性，被广泛用于制造各种切削工具、模具、轧辊、耐磨件等。通过粉末冶金法生产高速钢，不仅能有效避免组织偏析问题，材料的力学性能和使用寿命也有所提高。本文概述了粉末冶金高速钢的发展历程，包括制粉工艺、成型工艺和国内外发展现状，指出了目前粉末冶金高速钢存在的问题，并对其未来的发展趋势进行展望。
高速钢作为一种工模具材料，具有高的强度和韧性，被广泛用于制造各种切削工具、模具、轧辊、耐磨件等。通过粉末冶金法生产高速钢，不仅能有效避免组织偏析问题，材料的力学性能和使用寿命也有所提高。本文概述了粉末冶金高速钢的发展历程，包括制粉工艺、成型工艺和国内外发展现状，指出了目前粉末冶金高速钢存在的问题，并对其未来的发展趋势进行展望。
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为了预测粘结剂喷射增材制造（BJAM）金属件烧结过程中的变形行为，建立了一种粘塑性本构模型。此模型基于连续介质力学和牛顿黏度，并综合考虑了晶粒生长因子以及在重力作用下零件和基板之间的摩擦接触对烧结变形的影响。本构模型中的参数依赖于粒径、相对密度和温度。在Abaqus中利用此本构模型编写umat子程序来模拟烧结行为，并选用应用广泛的316L粉末进行实验，将计算出的收缩变形等数值与实验数据进行比较，结果表明此本构模型具有较好的预测效果。
为了预测粘结剂喷射增材制造（BJAM）金属件烧结过程中的变形行为，建立了一种粘塑性本构模型。此模型基于连续介质力学和牛顿黏度，并综合考虑了晶粒生长因子以及在重力作用下零件和基板之间的摩擦接触对烧结变形的影响。本构模型中的参数依赖于粒径、相对密度和温度。在Abaqus中利用此本构模型编写umat子程序来模拟烧结行为，并选用应用广泛的316L粉末进行实验，将计算出的收缩变形等数值与实验数据进行比较，结果表明此本构模型具有较好的预测效果。
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采用粉末冶金法制备Ag/SnO2、Ag/ZnO、Ag/Ni和Ag/W材料，系统研究了压制力对不同类型银基触点材料物理和电接触性能的影响规律。结果表明：Ag/SnO2和Ag/ZnO材料的相对密度随压制力的提高显著增加，而Ag/Ni和Ag/W合金类材料则下降趋势明显。当压力达到600 MPa后Ag/SnO2材料的导电率从35.2 %IACS可提高到52.6 %IACS。压制力对银基触点材料的电接触性能有很大影响，600 MPa条件下制备的Ag/SnO2和Ag/ZnO材料表现出相对较低的燃弧能量和接触电阻。特别是Ag/ZnO材料的耐电弧侵蚀性能最优，而且接触电阻受压制力的影响小。尽管Ag/W合金的导电率高达93 %IACS，但电弧侵蚀后阳极质量损失大，阴极表面粗糙并出现明显裂纹，接触电阻受压制力的影响大。相比之下，Ag/Ni合金的质量损失低，主要发生在阴极，且表现出较好的抗电弧侵蚀性能。
采用粉末冶金法制备Ag/SnO2、Ag/ZnO、Ag/Ni和Ag/W材料，系统研究了压制力对不同类型银基触点材料物理和电接触性能的影响规律。结果表明：Ag/SnO2和Ag/ZnO材料的相对密度随压制力的提高显著增加，而Ag/Ni和Ag/W合金类材料则下降趋势明显。当压力达到600 MPa后Ag/SnO2材料的导电率从35.2 %IACS可提高到52.6 %IACS。压制力对银基触点材料的电接触性能有很大影响，600 MPa条件下制备的Ag/SnO2和Ag/ZnO材料表现出相对较低的燃弧能量和接触电阻。特别是Ag/ZnO材料的耐电弧侵蚀性能最优，而且接触电阻受压制力的影响小。尽管Ag/W合金的导电率高达93 %IACS，但电弧侵蚀后阳极质量损失大，阴极表面粗糙并出现明显裂纹，接触电阻受压制力的影响大。相比之下，Ag/Ni合金的质量损失低，主要发生在阴极，且表现出较好的抗电弧侵蚀性能。
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金刚石具有较高硬度和良好的耐磨性，是制备切削等加工工具的理想材料。相比传统制造技术，增材制造能从根本上解决复杂结构件创新设计、高效成型的问题，是高性能金刚石工具制造的潜在有效方法。本文介绍了激光选区烧结（SLS）、激光选区熔化（SLM）、立体光固化（SLA）、浆料直写成型（DIW）及熔融沉积成型烧结（FDM）等主流增材制造技术的基本原理和特点，分析了不同增材制造技术在制备金刚石砂轮、金刚石钻头和金刚石锯片工具方面的适用性及工具的服役性能，最后总结了增材制造金刚石工具在成型过程中存在的典型问题并给出了相应的解决思路。
金刚石具有较高硬度和良好的耐磨性，是制备切削等加工工具的理想材料。相比传统制造技术，增材制造能从根本上解决复杂结构件创新设计、高效成型的问题，是高性能金刚石工具制造的潜在有效方法。本文介绍了激光选区烧结（SLS）、激光选区熔化（SLM）、立体光固化（SLA）、浆料直写成型（DIW）及熔融沉积成型烧结（FDM）等主流增材制造技术的基本原理和特点，分析了不同增材制造技术在制备金刚石砂轮、金刚石钻头和金刚石锯片工具方面的适用性及工具的服役性能，最后总结了增材制造金刚石工具在成型过程中存在的典型问题并给出了相应的解决思路。
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粉末冶金是一种制备具有均匀组织、良好力学性能高熵合金的技术。本文采用CoCrFeMnNi预合金粉末和放电等离子烧结工艺制备了全致密的粉末高熵合金，并研究了球磨预处理工艺对粉末高熵合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明，预合金粉末的球形度随球磨时间的延长不断降低；烧结态高熵合金的物相组成不随球磨参数改变，始终为单一FCC结构；球磨时间的延长和球料比的增加都会降低高熵合金的晶粒尺寸。随着球磨能量的升高，合金屈服强度不断增大，球料比为7.5:1，球磨时长为100 h时，合金屈服强度达到最高，提升约19%，强化贡献主要源于细晶强化；合金抗拉强度先增大后减小，球料比7.5:1，球磨30 h，合金抗拉强度提升最大，提升约为12%。
粉末冶金是一种制备具有均匀组织、良好力学性能高熵合金的技术。本文采用CoCrFeMnNi预合金粉末和放电等离子烧结工艺制备了全致密的粉末高熵合金，并研究了球磨预处理工艺对粉末高熵合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明，预合金粉末的球形度随球磨时间的延长不断降低；烧结态高熵合金的物相组成不随球磨参数改变，始终为单一FCC结构；球磨时间的延长和球料比的增加都会降低高熵合金的晶粒尺寸。随着球磨能量的升高，合金屈服强度不断增大，球料比为7.5:1，球磨时长为100 h时，合金屈服强度达到最高，提升约19%，强化贡献主要源于细晶强化；合金抗拉强度先增大后减小，球料比7.5:1，球磨30 h，合金抗拉强度提升最大，提升约为12%。
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本文采用放电等离子烧结技术（Spark Plasma Sintering,简称SPS）制备了Fe50Mn30Co10Cr10-xNbC(x = 0, 2, 5, and 10 wt.%)高熵合金复合材料，并利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计和电化学工作站等手段分析了其微观组织、硬度及耐腐蚀性能。研究结果表明：合金在SPS烧结过程中，石墨烯垫片中的碳元素会扩散到Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金基体中，抑制其密排六方（HCP）相形成，使其由单一面心立方结构（FCC）构成。此外，扩散的碳与基体的合金中Fe，Co及Cr会在晶界处形成M23C6（（Fe，Co，Mn，Cr）23C6）的化合物。NbC的添加增加了形核质点的数量，细化了晶粒；随着NbC含量的增加，硬度得到了明显的提升，含有10 wt.% NbC的样品硬度值最高，为HV 463；耐磨性先升高后降低，其中加入2 wt.% NbC的高熵合金耐磨性最好，磨损量低至0.2479 mg；耐腐蚀性先变好后变差，极化曲线与阻抗谱的曲线表明添加5 wt.% NbC的样品耐腐蚀性更优。耐腐蚀性能与晶界的化合物组成及分布密切相关，当添加少量的NbC时，抑制了元素Cr的晶界析出，提升了腐蚀抵抗力；然而随着粗大的NbC颗粒在晶界上析出的连续性增强和富Cr相碳化物含量的增多，其腐蚀性能迅速的恶化。
本文采用放电等离子烧结技术（Spark Plasma Sintering,简称SPS）制备了Fe50Mn30Co10Cr10-xNbC(x = 0, 2, 5, and 10 wt.%)高熵合金复合材料，并利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计和电化学工作站等手段分析了其微观组织、硬度及耐腐蚀性能。研究结果表明：合金在SPS烧结过程中，石墨烯垫片中的碳元素会扩散到Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金基体中，抑制其密排六方（HCP）相形成，使其由单一面心立方结构（FCC）构成。此外，扩散的碳与基体的合金中Fe，Co及Cr会在晶界处形成M23C6（（Fe，Co，Mn，Cr）23C6）的化合物。NbC的添加增加了形核质点的数量，细化了晶粒；随着NbC含量的增加，硬度得到了明显的提升，含有10 wt.% NbC的样品硬度值最高，为HV 463；耐磨性先升高后降低，其中加入2 wt.% NbC的高熵合金耐磨性最好，磨损量低至0.2479 mg；耐腐蚀性先变好后变差，极化曲线与阻抗谱的曲线表明添加5 wt.% NbC的样品耐腐蚀性更优。耐腐蚀性能与晶界的化合物组成及分布密切相关，当添加少量的NbC时，抑制了元素Cr的晶界析出，提升了腐蚀抵抗力；然而随着粗大的NbC颗粒在晶界上析出的连续性增强和富Cr相碳化物含量的增多，其腐蚀性能迅速的恶化。
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本文为了促进金属钽在电子、军工、医疗器械、航空航天和化工领域的应用，采用喷涂-烧结的工艺在钽箔表面获得了一层多孔钽膜；接着以多孔钽/钽为基体，采用化学镀钯的工艺获得了钯/多孔钽/钽复合膜。表面形貌测试结果表面，烧结温度对多孔钽膜的结构具有显著的影响，1700℃烧结两小时，可获得烧结颈发育良好的多孔钽膜。化学镀时间对多孔钽膜表面的钯膜具有显著的影响，且由于多孔钽膜表面结构复杂，不易在多孔钽表面获得均匀、致密的钯膜。
本文为了促进金属钽在电子、军工、医疗器械、航空航天和化工领域的应用，采用喷涂-烧结的工艺在钽箔表面获得了一层多孔钽膜；接着以多孔钽/钽为基体，采用化学镀钯的工艺获得了钯/多孔钽/钽复合膜。表面形貌测试结果表面，烧结温度对多孔钽膜的结构具有显著的影响，1700℃烧结两小时，可获得烧结颈发育良好的多孔钽膜。化学镀时间对多孔钽膜表面的钯膜具有显著的影响，且由于多孔钽膜表面结构复杂，不易在多孔钽表面获得均匀、致密的钯膜。
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为了研究形貌对粉末性能的影响，对常规组合雾化冶炼工艺进行改进和优化。通过增强一次雾化阶段的作用，延长液滴球化时间，从而改善粉末的形貌。采用改进型组合雾化工艺制备出不同粒径的球形粉末样品，与常规组合雾化产出粉末做对比分析。研究表明，改进型组合雾化工艺产出的粉末具有形貌好、比表面积小、氧含量低的特点。同时改进型组合雾化粉末磁导率低于常规组合雾化粉末，但磁粉芯的直流偏置能力显著改善，磁滞损耗以及涡流损耗明显降低。
为了研究形貌对粉末性能的影响，对常规组合雾化冶炼工艺进行改进和优化。通过增强一次雾化阶段的作用，延长液滴球化时间，从而改善粉末的形貌。采用改进型组合雾化工艺制备出不同粒径的球形粉末样品，与常规组合雾化产出粉末做对比分析。研究表明，改进型组合雾化工艺产出的粉末具有形貌好、比表面积小、氧含量低的特点。同时改进型组合雾化粉末磁导率低于常规组合雾化粉末，但磁粉芯的直流偏置能力显著改善，磁滞损耗以及涡流损耗明显降低。
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本文设计正方体和三棱锥两种孔隙形状的多孔钨。经有限元分析发现，正方体和三棱锥骨架单元分别承受点、线和面载荷时，受力不均匀。当骨架单元分别承受面和线载荷时，受到支撑的棱柱处应力较小，没有支撑的棱柱处应力较大，并引起了较大的变形量。当骨架单元承受点载荷时，其应力和变形量均在加载处最大。采用选区激光熔化(SLM)技术制备两种孔结构的高孔隙率多孔钨，探讨孔隙形状和尺寸对其力学性能的影响。结果表明，两种多孔钨的宏观形貌与其设计结构无明显差别，由于骨架棱柱(边)上易悬垂和粘粉导致孔隙率较设计值有所降低。预设孔隙率为50%和80%的正方体多孔钨抗拉强度分别为127.4 MPa和55.8 MPa，抗压强度分别为667.1 MPa和213 MPa，冲击韧性分别为6.7641 J/cm2和4.4924 J/cm2，硬度值相差不大。预设相同孔隙率的三棱锥多孔钨抗压强度分别为231.1 MPa和65.3 MPa，冲击韧性均为2.03J/cm2，硬度与正方体骨架相同。正方体和三棱锥多孔钨的拉伸和压缩断口形貌均呈现出典型的准解理脆性断裂特征。
本文设计正方体和三棱锥两种孔隙形状的多孔钨。经有限元分析发现，正方体和三棱锥骨架单元分别承受点、线和面载荷时，受力不均匀。当骨架单元分别承受面和线载荷时，受到支撑的棱柱处应力较小，没有支撑的棱柱处应力较大，并引起了较大的变形量。当骨架单元承受点载荷时，其应力和变形量均在加载处最大。采用选区激光熔化(SLM)技术制备两种孔结构的高孔隙率多孔钨，探讨孔隙形状和尺寸对其力学性能的影响。结果表明，两种多孔钨的宏观形貌与其设计结构无明显差别，由于骨架棱柱(边)上易悬垂和粘粉导致孔隙率较设计值有所降低。预设孔隙率为50%和80%的正方体多孔钨抗拉强度分别为127.4 MPa和55.8 MPa，抗压强度分别为667.1 MPa和213 MPa，冲击韧性分别为6.7641 J/cm2和4.4924 J/cm2，硬度值相差不大。预设相同孔隙率的三棱锥多孔钨抗压强度分别为231.1 MPa和65.3 MPa，冲击韧性均为2.03J/cm2，硬度与正方体骨架相同。正方体和三棱锥多孔钨的拉伸和压缩断口形貌均呈现出典型的准解理脆性断裂特征。
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气雾化制备的3D打印用球形粉末粒度小，球形度高，适合大规模工业化生产。雾化喷嘴作为气雾化制粉的核心部件，其关键结构参数，例如导流管的熔体尖端锥角，可显著影响雾化效果。通过调节气体压力、温度等工艺参数可提高气雾化性能；与之相比，改变熔体尖端锥角更有效、更经济。本文基于计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法，利用商用CFD软件FLUENT对气雾化过程中高温高压密闭雾化室内复杂的多相流进行了可视化仿真计算，模拟了不同熔体尖端锥角下的雾化室内部流场。结果表明，改变熔体尖端锥角(16°、22°、28°、34°、40°和46°)可改变气体流动方向，且随着锥角的变化，单相流场中的滞点位置、滞点压力和抽吸压力呈现规律性特征。以此为基础，分析了单相流场中各因素对熔体破碎效果的影响。其次，由于流场的变化导致一次雾化形状的改变，采用VOF(volume of fluid)模型对一次雾化过程进行了数值模拟。结果表明，一次雾化后质量中径(mass median diameter, MMD)也随熔体尖端锥角的变化而变化。通过改变熔体尖端锥角，可有效控制一次雾化后的液滴尺寸分布。在所研究的情况下，当熔体尖端锥角为34°时，最小MMD为304 μm。
气雾化制备的3D打印用球形粉末粒度小，球形度高，适合大规模工业化生产。雾化喷嘴作为气雾化制粉的核心部件，其关键结构参数，例如导流管的熔体尖端锥角，可显著影响雾化效果。通过调节气体压力、温度等工艺参数可提高气雾化性能；与之相比，改变熔体尖端锥角更有效、更经济。本文基于计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法，利用商用CFD软件FLUENT对气雾化过程中高温高压密闭雾化室内复杂的多相流进行了可视化仿真计算，模拟了不同熔体尖端锥角下的雾化室内部流场。结果表明，改变熔体尖端锥角(16°、22°、28°、34°、40°和46°)可改变气体流动方向，且随着锥角的变化，单相流场中的滞点位置、滞点压力和抽吸压力呈现规律性特征。以此为基础，分析了单相流场中各因素对熔体破碎效果的影响。其次，由于流场的变化导致一次雾化形状的改变，采用VOF(volume of fluid)模型对一次雾化过程进行了数值模拟。结果表明，一次雾化后质量中径(mass median diameter, MMD)也随熔体尖端锥角的变化而变化。通过改变熔体尖端锥角，可有效控制一次雾化后的液滴尺寸分布。在所研究的情况下，当熔体尖端锥角为34°时，最小MMD为304 μm。
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针对电子束选区熔化纯钨晶粒粗大的问题,选取B作为晶粒细化元素,探索了成形工艺参数对W-B合金的致密化、显微组织和力学性能的影响。研究发现:在成形工艺参数为I=15 mA,v=300 mm·s-1,E=1200 J·mm-3时,W-B合金试样致密度最高,孔洞及未熔合缺陷最少,微裂纹基本得到抑制。引入B元素造成的成分过冷有效细化了电子束选区熔化成形W的晶粒尺寸,显微组织由粗大柱状晶转变为细小的柱状树枝晶,平均晶粒尺寸为8.26 μm。W-B合金的最高硬度达到672 HV,最高抗压强度达到1598 MPa,断裂机制为解理断裂。
针对电子束选区熔化纯钨晶粒粗大的问题,选取B作为晶粒细化元素,探索了成形工艺参数对W-B合金的致密化、显微组织和力学性能的影响。研究发现:在成形工艺参数为I=15 mA,v=300 mm·s-1,E=1200 J·mm-3时,W-B合金试样致密度最高,孔洞及未熔合缺陷最少,微裂纹基本得到抑制。引入B元素造成的成分过冷有效细化了电子束选区熔化成形W的晶粒尺寸,显微组织由粗大柱状晶转变为细小的柱状树枝晶,平均晶粒尺寸为8.26 μm。W-B合金的最高硬度达到672 HV,最高抗压强度达到1598 MPa,断裂机制为解理断裂。
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利用高能球磨工艺进行机械合金化制备了TiB2-Co-Cr-W复合粉体，借助正交试验研究了球磨过程中球磨时间、球料比和球磨转速对复合粉体粒径的影响程度，并通过XRD、SEM和TEM测试方法分别研究了球磨时间、球料比以及球磨转速对TiB2-Co-Cr-W复合粉体细化过程和合金化过程的影响，并采用无压烧结法制备得到TiB2-Co-Cr-W金属陶瓷复合材料。结果表明，球磨时间对粉体颗粒细化影响最为显著，而球料比对其影响较小。最佳球磨工艺为：球料比10:1、球磨转速150 r?min-1、球磨时间48 h。在最佳球磨工艺下制备的TiB2-Co-Cr-W复合粉体合金化效果明显，TiB2衍射峰明显宽化、峰强降低、晶格常数减小，部分金属元素固溶到TiB2晶体结构中，形成固溶体和非晶态物质，最后采用无压烧结的方法在1600℃保温1 h得到的TiB2-Co-Cr-W复合材料相对密度达到98.8%，开孔气孔率为0.1%。
利用高能球磨工艺进行机械合金化制备了TiB2-Co-Cr-W复合粉体，借助正交试验研究了球磨过程中球磨时间、球料比和球磨转速对复合粉体粒径的影响程度，并通过XRD、SEM和TEM测试方法分别研究了球磨时间、球料比以及球磨转速对TiB2-Co-Cr-W复合粉体细化过程和合金化过程的影响，并采用无压烧结法制备得到TiB2-Co-Cr-W金属陶瓷复合材料。结果表明，球磨时间对粉体颗粒细化影响最为显著，而球料比对其影响较小。最佳球磨工艺为：球料比10:1、球磨转速150 r?min-1、球磨时间48 h。在最佳球磨工艺下制备的TiB2-Co-Cr-W复合粉体合金化效果明显，TiB2衍射峰明显宽化、峰强降低、晶格常数减小，部分金属元素固溶到TiB2晶体结构中，形成固溶体和非晶态物质，最后采用无压烧结的方法在1600℃保温1 h得到的TiB2-Co-Cr-W复合材料相对密度达到98.8%，开孔气孔率为0.1%。
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采用粉末冶金工艺可制备出高强度的钛合金，但制备出的钛合金仍然存在着弹性模量偏高、孔隙特性不适合骨组织长入等问题。论文尝试采用粉末冶金工艺结合微波烧结法制备了弹性模量接近于人体骨骼、强度符合人体植入物要求的医用多孔Ti/16Mg复合材料。通过扫描电镜、X射线衍射、金相显微镜、压缩试验以及耐腐蚀性测试，探讨了造孔剂NH4HCO3粒径及添加量对复合材料的微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：NH4HCO3对多孔Ti/16Mg复合材料的物相组成没有显著影响；试样孔隙随着NH4HCO3粒径的增大而增大，随着NH4HCO3添加量增加，试样孔隙率由16.64%增加到33.09%；当NH4HCO3粒径为165~198 μm、添加量为18wt.%时，试样的弹性模量为6.49 GPa、抗压强度为115 MPa，满足人体植入物的力学性能要求；不同粒径NH4HCO3对复合材料的耐腐蚀性影响不大；相同粒径条件下，随NH4HCO3添加量由0增加至24wt.%，复合材料的耐腐蚀性能略有下降，极化电阻由574.528 Ω?cm-2下降到139.236 Ω?cm-2。
采用粉末冶金工艺可制备出高强度的钛合金，但制备出的钛合金仍然存在着弹性模量偏高、孔隙特性不适合骨组织长入等问题。论文尝试采用粉末冶金工艺结合微波烧结法制备了弹性模量接近于人体骨骼、强度符合人体植入物要求的医用多孔Ti/16Mg复合材料。通过扫描电镜、X射线衍射、金相显微镜、压缩试验以及耐腐蚀性测试，探讨了造孔剂NH4HCO3粒径及添加量对复合材料的微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：NH4HCO3对多孔Ti/16Mg复合材料的物相组成没有显著影响；试样孔隙随着NH4HCO3粒径的增大而增大，随着NH4HCO3添加量增加，试样孔隙率由16.64%增加到33.09%；当NH4HCO3粒径为165~198 μm、添加量为18wt.%时，试样的弹性模量为6.49 GPa、抗压强度为115 MPa，满足人体植入物的力学性能要求；不同粒径NH4HCO3对复合材料的耐腐蚀性影响不大；相同粒径条件下，随NH4HCO3添加量由0增加至24wt.%，复合材料的耐腐蚀性能略有下降，极化电阻由574.528 Ω?cm-2下降到139.236 Ω?cm-2。
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以CoCl2·6H2O和NH4HCO3为原料，通过液相沉淀法制备出粒径细小、均匀可控的CoCO3前驱体，再经过煅烧-氢还原制备出超细类球形钴粉。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和同步热分析（DSC-TG）分别表征各阶段所获得粉体的微观形貌，物相和失重比。分析液相沉淀法中搅拌时间、反应温度对CoCO3粒径及形貌的影响规律；分析氢还原工艺对还原产物物相，粒径及形貌的影响规律。结果表明，随着搅拌时间的延长、反应温度的升高会提高CoCO3的形核率，进而CoCO3平均粒径减小；在搅拌时间为45 min，反应温度为25 ℃时，制备出粒径均匀，球形度高，平均粒径为0.96 μm的CoCO3。在氢还原Co3O4过程中，随着氢还原时间的延长、温度的升高，钴粉粒径变大；当氢还原温度为400 ℃，时间为45 min时，钴粉平均粒径最小为0.4 μm。
以CoCl2·6H2O和NH4HCO3为原料，通过液相沉淀法制备出粒径细小、均匀可控的CoCO3前驱体，再经过煅烧-氢还原制备出超细类球形钴粉。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和同步热分析（DSC-TG）分别表征各阶段所获得粉体的微观形貌，物相和失重比。分析液相沉淀法中搅拌时间、反应温度对CoCO3粒径及形貌的影响规律；分析氢还原工艺对还原产物物相，粒径及形貌的影响规律。结果表明，随着搅拌时间的延长、反应温度的升高会提高CoCO3的形核率，进而CoCO3平均粒径减小；在搅拌时间为45 min，反应温度为25 ℃时，制备出粒径均匀，球形度高，平均粒径为0.96 μm的CoCO3。在氢还原Co3O4过程中，随着氢还原时间的延长、温度的升高，钴粉粒径变大；当氢还原温度为400 ℃，时间为45 min时，钴粉平均粒径最小为0.4 μm。
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采用超声表面滚压（USRP）技术对氢化钛烧结纯钛进行表面强化，并借助 X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、扫描电镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析滚压后纯钛的微观组织演化及性能影响。结果表明，滚压后组织呈梯度变化，最表面晶粒为等轴纳米晶，尺寸约100 nm，随表面距离增大，晶体组织依次为块状晶、层片状组织及等轴粗晶，塑性变形层厚度可达400 μm。滚压后表面硬度提高了36%，表面粗糙度显著降低，滚压后引发的晶粒细化和残余应力有助于产生致密的钝化膜，提高了耐腐蚀性能。此外滚压后抗拉强度和屈服强度为640 MPa、485 MPa，分别提高了32 %和27 %，但延伸率有所下降，断口形貌总体仍表现为韧性断裂。
采用超声表面滚压（USRP）技术对氢化钛烧结纯钛进行表面强化，并借助 X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、扫描电镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析滚压后纯钛的微观组织演化及性能影响。结果表明，滚压后组织呈梯度变化，最表面晶粒为等轴纳米晶，尺寸约100 nm，随表面距离增大，晶体组织依次为块状晶、层片状组织及等轴粗晶，塑性变形层厚度可达400 μm。滚压后表面硬度提高了36%，表面粗糙度显著降低，滚压后引发的晶粒细化和残余应力有助于产生致密的钝化膜，提高了耐腐蚀性能。此外滚压后抗拉强度和屈服强度为640 MPa、485 MPa，分别提高了32 %和27 %，但延伸率有所下降，断口形貌总体仍表现为韧性断裂。
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采用机械球磨和放电等离子烧结制备了TiC颗粒增强FeCrCoMnNi高熵合金基复合材料，研究了TiC含量和烧结温度对复合材料组织性能的影响。结果表明：随着TiC含量的增加，复合材料中由C和Cr反应形成的M23C6碳化物的数量也增加，复合材料由FCC基体、TiC和Cr23C6碳化物组成。1000 ℃烧结制备的复合材料中，当TiC含量在1 wt.%至9 wt.%时，陶瓷颗粒增强相在复合材料中的分布较为均匀。烧结温度对组织性能有较大的影响，其中1000 ℃和1050 ℃烧结制备的复合材料组织均匀，具有较佳的力学性能。添加7 wt.%TiC的复合材料的硬度和室温屈服强度分别是未添加TiC复合材料的 2.5倍和3倍，这得益于TiC和Cr23C6碳化物硬质相的强化作用。
采用机械球磨和放电等离子烧结制备了TiC颗粒增强FeCrCoMnNi高熵合金基复合材料，研究了TiC含量和烧结温度对复合材料组织性能的影响。结果表明：随着TiC含量的增加，复合材料中由C和Cr反应形成的M23C6碳化物的数量也增加，复合材料由FCC基体、TiC和Cr23C6碳化物组成。1000 ℃烧结制备的复合材料中，当TiC含量在1 wt.%至9 wt.%时，陶瓷颗粒增强相在复合材料中的分布较为均匀。烧结温度对组织性能有较大的影响，其中1000 ℃和1050 ℃烧结制备的复合材料组织均匀，具有较佳的力学性能。添加7 wt.%TiC的复合材料的硬度和室温屈服强度分别是未添加TiC复合材料的 2.5倍和3倍，这得益于TiC和Cr23C6碳化物硬质相的强化作用。
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粉末与界面的外摩擦行为受粉末的材料性能、模壁表面粗糙度、相对运动速度、温度和压力等因素的影响，不合理的外摩擦行为很容易造成粉末加工装备的磨损以及制品密度分布不均匀。为了探究粉末的外摩擦行为，本研究深入考察了国内外粉末外摩擦系数的研究进展，归纳和总结了粉末外摩擦系数的测试方法。根据载荷不同，将粉末外摩擦系数测试方法分为两类：小载荷测试方法和大载荷测试方法，其中，小载荷外摩擦系数测试方法包括斜面法和平板法，大载荷外摩擦系数测试方法包括旋转法、剪切法和闭模法。遵循以上分类方法，进一步阐述了各种测试方法的原理、测试设备和以及获取的重要结论。结果表明小载荷作用下的测试方法仅适用于测量低致密度粉末的外摩擦系数，测试中的压制力一般在粉末重力的一百倍以下。而大载荷作用下的测试方法更常用于高致密度粉末外摩擦系数的测量，测试中的压制力因材料而异，聚合物材料的压制力通常在粉末重量的五百至一万倍之间，金属材料的压制力在粉末重量的一万至一百万倍之间。本课题组利用闭模法研究了小载荷作用下粉末外摩擦系数与材料特性之间的关系，取得了一定的成果，是一次利用闭模法测量小载荷外摩擦系数的有益尝试。
粉末与界面的外摩擦行为受粉末的材料性能、模壁表面粗糙度、相对运动速度、温度和压力等因素的影响，不合理的外摩擦行为很容易造成粉末加工装备的磨损以及制品密度分布不均匀。为了探究粉末的外摩擦行为，本研究深入考察了国内外粉末外摩擦系数的研究进展，归纳和总结了粉末外摩擦系数的测试方法。根据载荷不同，将粉末外摩擦系数测试方法分为两类：小载荷测试方法和大载荷测试方法，其中，小载荷外摩擦系数测试方法包括斜面法和平板法，大载荷外摩擦系数测试方法包括旋转法、剪切法和闭模法。遵循以上分类方法，进一步阐述了各种测试方法的原理、测试设备和以及获取的重要结论。结果表明小载荷作用下的测试方法仅适用于测量低致密度粉末的外摩擦系数，测试中的压制力一般在粉末重力的一百倍以下。而大载荷作用下的测试方法更常用于高致密度粉末外摩擦系数的测量，测试中的压制力因材料而异，聚合物材料的压制力通常在粉末重量的五百至一万倍之间，金属材料的压制力在粉末重量的一万至一百万倍之间。本课题组利用闭模法研究了小载荷作用下粉末外摩擦系数与材料特性之间的关系，取得了一定的成果，是一次利用闭模法测量小载荷外摩擦系数的有益尝试。
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采用湿法球磨或干法球磨两种方式制备碳纳米管和铝的复合粉体，之后使用放电等离子烧结（SPS）结合热挤压的工艺制备碳纳米管增强铝基（CNTs/Al）复合材料，系统研究了制备工艺-组织结构-材料性能之间的关系。结果表明：湿法球磨相较干法球磨可以更好的分散CNTs，且显著减少对其结构的破坏；乙醇球磨介质具有冷却作用，在减少粉体冷焊的同时有助于细化Al基体晶粒，从而使复合材料获得出色的力学性能。乙醇湿法球磨6小时后烧结并热挤压的2%CNTs/Al复合材料抗拉强度达到207 MPa。
采用湿法球磨或干法球磨两种方式制备碳纳米管和铝的复合粉体，之后使用放电等离子烧结（SPS）结合热挤压的工艺制备碳纳米管增强铝基（CNTs/Al）复合材料，系统研究了制备工艺-组织结构-材料性能之间的关系。结果表明：湿法球磨相较干法球磨可以更好的分散CNTs，且显著减少对其结构的破坏；乙醇球磨介质具有冷却作用，在减少粉体冷焊的同时有助于细化Al基体晶粒，从而使复合材料获得出色的力学性能。乙醇湿法球磨6小时后烧结并热挤压的2%CNTs/Al复合材料抗拉强度达到207 MPa。
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高熵合金液雾化过程的粘度对于雾化效果具有重要影响，但高熵合金液体粘度的研究较少。本文利用现有的三元合金粘度模型，通过模型扩展建立了等摩尔比CoCrFeMnNi高熵合金熔体的粘度新模型，研究了温度对五元高熵合金粘度的影响，绘制了粘度变化曲线并进行了修正，计算出温度与高熵合金粘度的关系。模型研究表明，当温度从1360 K上升到2000 K，其粘度从0.0211 Pa·s减小到0.0114 Pa·s。随着五种金属含量的增加，高熵合金的粘度增大，其中 Cr 金属对于合金粘度的影响最显著，而Fe、Co对粘度的影响相同。五元高熵合金液态粘度预测模型结果与热态实验结果相吻合，对高熵合金雾化过程熔体粘度调控具有指导意义。
高熵合金液雾化过程的粘度对于雾化效果具有重要影响，但高熵合金液体粘度的研究较少。本文利用现有的三元合金粘度模型，通过模型扩展建立了等摩尔比CoCrFeMnNi高熵合金熔体的粘度新模型，研究了温度对五元高熵合金粘度的影响，绘制了粘度变化曲线并进行了修正，计算出温度与高熵合金粘度的关系。模型研究表明，当温度从1360 K上升到2000 K，其粘度从0.0211 Pa·s减小到0.0114 Pa·s。随着五种金属含量的增加，高熵合金的粘度增大，其中 Cr 金属对于合金粘度的影响最显著，而Fe、Co对粘度的影响相同。五元高熵合金液态粘度预测模型结果与热态实验结果相吻合，对高熵合金雾化过程熔体粘度调控具有指导意义。
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为改善镍铝基金属结合剂力学性能的不足，采用真空热压烧结法将Cr粉添加到镍铝基金属结合剂中，探究Cr粉含量和烧结温度对镍铝基金属结合剂的力学性能和显微结构的影响。结果表明：Cr起到固溶强化的作用，可以改善镍铝基金属结合剂的力学性能。当烧结温度为800℃时，随Cr添加量的增多，结合剂的抗折强度呈先增大后减小的趋势，而洛氏硬度呈现整体增大的趋势。当Cr含量为12mol%时，其综合性能最佳，抗折强度为178MPa，洛氏硬度为104.2HRB，分别较纯镍铝基金属结合剂提高了36.9%和6.8%。
为改善镍铝基金属结合剂力学性能的不足，采用真空热压烧结法将Cr粉添加到镍铝基金属结合剂中，探究Cr粉含量和烧结温度对镍铝基金属结合剂的力学性能和显微结构的影响。结果表明：Cr起到固溶强化的作用，可以改善镍铝基金属结合剂的力学性能。当烧结温度为800℃时，随Cr添加量的增多，结合剂的抗折强度呈先增大后减小的趋势，而洛氏硬度呈现整体增大的趋势。当Cr含量为12mol%时，其综合性能最佳，抗折强度为178MPa，洛氏硬度为104.2HRB，分别较纯镍铝基金属结合剂提高了36.9%和6.8%。
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摘 要 以45#钢为基板，通过激光选区熔化金属3D打印构建316L不锈钢（SLM 316L不锈钢）-45#钢双材料，并对其显微组织和力学性能进行了表征和测试。结果表明：采用扫描速度（ν）：1000 mm?s-1 ，激光功率（P）：225 W ，铺粉厚度（d）：30 μm ，扫描间距（h）: 100 μm的工艺条件，SLM 316L不锈钢打印态试样性能最好，缺陷最少，几乎全致密。在此参数下SLM 316L不锈钢与基板45#钢达到优良的冶金结合，结合处冲击功为64 J。当拉伸方向垂直于结合界面时，未在结合处断裂，断裂发生在SLM 316L不锈钢部分，屈服强度、抗拉强度以及延伸率分别为335.2 MPa，619.9 MPa和48.4%，显示界面结合处具有比316L不锈钢更高的强度。结合部分影响区宽度约为120 μm，含有因激光快速淬火而形成的大量针状马氏体，其显微硬度明显高于两测基体的显微硬度。当拉伸方向平行于界面时，屈服强度、抗拉强度以及延伸率分别为448.8 MPa，653.2 MPa和28.8%。
摘 要 以45#钢为基板，通过激光选区熔化金属3D打印构建316L不锈钢（SLM 316L不锈钢）-45#钢双材料，并对其显微组织和力学性能进行了表征和测试。结果表明：采用扫描速度（ν）：1000 mm?s-1 ，激光功率（P）：225 W ，铺粉厚度（d）：30 μm ，扫描间距（h）: 100 μm的工艺条件，SLM 316L不锈钢打印态试样性能最好，缺陷最少，几乎全致密。在此参数下SLM 316L不锈钢与基板45#钢达到优良的冶金结合，结合处冲击功为64 J。当拉伸方向垂直于结合界面时，未在结合处断裂，断裂发生在SLM 316L不锈钢部分，屈服强度、抗拉强度以及延伸率分别为335.2 MPa，619.9 MPa和48.4%，显示界面结合处具有比316L不锈钢更高的强度。结合部分影响区宽度约为120 μm，含有因激光快速淬火而形成的大量针状马氏体，其显微硬度明显高于两测基体的显微硬度。当拉伸方向平行于界面时，屈服强度、抗拉强度以及延伸率分别为448.8 MPa，653.2 MPa和28.8%。
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为了提高三氧化钼（MoO3）作为超级电容器电极材料的储能性能，通过一步水热法合成了MoO3纳米带/RGO复合材料，探索了水热法对复合材料的组织结构及电化学性能的影响。利用X射线衍射分析、扫描电子显微形貌、傅里叶变换红外光谱分析、循环伏安、恒流充放电等技术对材料的物相和形貌以及电化学性能进行了表征和分析。结果显示，通过一步水热法成功制得MoO3纳米带/RGO复合材料，复合前MoO3比电容为228 F.g-1，复合后比电容提高了17.5%。复合材料中MoO3纳米带被RGO包裹或者附着在RGO表面，增强了材料的导电性并使其结构更稳定，从而提升了电化学性能。
为了提高三氧化钼（MoO3）作为超级电容器电极材料的储能性能，通过一步水热法合成了MoO3纳米带/RGO复合材料，探索了水热法对复合材料的组织结构及电化学性能的影响。利用X射线衍射分析、扫描电子显微形貌、傅里叶变换红外光谱分析、循环伏安、恒流充放电等技术对材料的物相和形貌以及电化学性能进行了表征和分析。结果显示，通过一步水热法成功制得MoO3纳米带/RGO复合材料，复合前MoO3比电容为228 F.g-1，复合后比电容提高了17.5%。复合材料中MoO3纳米带被RGO包裹或者附着在RGO表面，增强了材料的导电性并使其结构更稳定，从而提升了电化学性能。
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采用球磨工艺和热压烧结技术制备可磨耗封严Al2024/hBN复合材料，研究了不同球磨时间对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明，通过球磨和热压烧结技术制备的Al2024/hBN复合材料具有较高的密度和硬度，分别达到2.52 g·cm-3和90 HR15Y以上。随着球磨时间的延长，热压烧结样品微观组织发生显著变化，由颗粒状变为层片组织结构；摩擦系数和体积磨损量分别降低，最低为0.32和2.3×10-3 mm3·m-1·N-1； 室温三点抗弯性能随着球磨时间的延长而增强，三点弯曲力由1.2 kN提高到2.3 kN。
采用球磨工艺和热压烧结技术制备可磨耗封严Al2024/hBN复合材料，研究了不同球磨时间对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明，通过球磨和热压烧结技术制备的Al2024/hBN复合材料具有较高的密度和硬度，分别达到2.52 g·cm-3和90 HR15Y以上。随着球磨时间的延长，热压烧结样品微观组织发生显著变化，由颗粒状变为层片组织结构；摩擦系数和体积磨损量分别降低，最低为0.32和2.3×10-3 mm3·m-1·N-1； 室温三点抗弯性能随着球磨时间的延长而增强，三点弯曲力由1.2 kN提高到2.3 kN。
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TiB2陶瓷具有高熔点、高硬度、高耐磨以及优异的电导性能和高温抗氧化性能，广泛应用于航空航天、机械制造、金属冶炼、电子信息等领域。TiB2陶瓷的致密度低、加工难度大，难以满足高端制造的应用需求，而通过掺杂改性、添加烧结助剂、优化烧结工艺等可以促进TiB2陶瓷的致密化，大幅提升其综合力学性能。本文综述了高性能TiB2陶瓷在成分设计、烧结工艺等方面的研究进展，并阐述了其在精密工具、防弹装甲、电解阴极等方面的应用前景。
TiB2陶瓷具有高熔点、高硬度、高耐磨以及优异的电导性能和高温抗氧化性能，广泛应用于航空航天、机械制造、金属冶炼、电子信息等领域。TiB2陶瓷的致密度低、加工难度大，难以满足高端制造的应用需求，而通过掺杂改性、添加烧结助剂、优化烧结工艺等可以促进TiB2陶瓷的致密化，大幅提升其综合力学性能。本文综述了高性能TiB2陶瓷在成分设计、烧结工艺等方面的研究进展，并阐述了其在精密工具、防弹装甲、电解阴极等方面的应用前景。
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金属增材制造技术具有可成形任意复杂结构零件的特点，而粉末原材料成本高和性能不一致是该技术被广泛采用的主要障碍。在不影响零件性能的前提下，粉末再利用可以降低成本。本文以Ti–6Al–4V、IN718合金、316L不锈钢等合金为研究对象，详细介绍了不同类型球形合金粉末的常用制备方法，概述了不同粉床增材制造工艺下粉末物化性能的演变机理，探讨了不同合金粉末的可重复使用性并提出了粉末再利用的研究趋势。本文为相关研究者提供观点和建议，为合金粉末的标准化再利用提供参考。
金属增材制造技术具有可成形任意复杂结构零件的特点，而粉末原材料成本高和性能不一致是该技术被广泛采用的主要障碍。在不影响零件性能的前提下，粉末再利用可以降低成本。本文以Ti–6Al–4V、IN718合金、316L不锈钢等合金为研究对象，详细介绍了不同类型球形合金粉末的常用制备方法，概述了不同粉床增材制造工艺下粉末物化性能的演变机理，探讨了不同合金粉末的可重复使用性并提出了粉末再利用的研究趋势。本文为相关研究者提供观点和建议，为合金粉末的标准化再利用提供参考。
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基于三维离散元建模技术，按照实验的级配比例生成三维颗粒堆积模拟单轴粉末压制过程，研究了压制过程中的力链演化规律及其拓扑特性，进一步通过颗粒系统中的速度与配位数分析了阻塞现象，并讨论了力链与阻塞行为间的关联机制。研究结果表明:粉末压制过程中，随着上模冲压强从0逐渐增加至60 MPa，力链颗粒占比迅速上升至40%以上，高应力颗粒占比稳定在12.5%以上，当压强大于60 MPa后，力链开始出现弯曲并形成环状结构，从而导致了阻塞现象的产生，因此将60 MPa定为阻塞点。同时阻塞现象也对粉体的致密化产生了影响：在压制过程中，上层区域的粉体颗粒与下层粉体颗粒相比，轴向速度更快，变化幅度更大，但当压制结束时，上层区域的粉体颗粒致密化程度比下层区域更高。
基于三维离散元建模技术，按照实验的级配比例生成三维颗粒堆积模拟单轴粉末压制过程，研究了压制过程中的力链演化规律及其拓扑特性，进一步通过颗粒系统中的速度与配位数分析了阻塞现象，并讨论了力链与阻塞行为间的关联机制。研究结果表明:粉末压制过程中，随着上模冲压强从0逐渐增加至60 MPa，力链颗粒占比迅速上升至40%以上，高应力颗粒占比稳定在12.5%以上，当压强大于60 MPa后，力链开始出现弯曲并形成环状结构，从而导致了阻塞现象的产生，因此将60 MPa定为阻塞点。同时阻塞现象也对粉体的致密化产生了影响：在压制过程中，上层区域的粉体颗粒与下层粉体颗粒相比，轴向速度更快，变化幅度更大，但当压制结束时，上层区域的粉体颗粒致密化程度比下层区域更高。
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近年来数值模拟技术已经成为研究粉末压制过程的重要手段，在粉末压制中的应用越来越多。许多学者运用离散单元法（DEM）从细观角度研究粉末颗粒的力学行为，分析力链特性及力链演化过程，揭示细观结构对宏观性质的影响；使用多粒子有限元法（MPFEM）从颗粒层面对不同粉末的压制变形机理进行研究。本文对DEM和MPFEM两种数值方法在粉末压制中应用研究及发展进行综述，并总结出MPFEM在粉末压制中的难点。在变化的动态载作用下的粉末力链演化规律及颗粒致密机理，是未来的一个研究方向。
近年来数值模拟技术已经成为研究粉末压制过程的重要手段，在粉末压制中的应用越来越多。许多学者运用离散单元法（DEM）从细观角度研究粉末颗粒的力学行为，分析力链特性及力链演化过程，揭示细观结构对宏观性质的影响；使用多粒子有限元法（MPFEM）从颗粒层面对不同粉末的压制变形机理进行研究。本文对DEM和MPFEM两种数值方法在粉末压制中应用研究及发展进行综述，并总结出MPFEM在粉末压制中的难点。在变化的动态载作用下的粉末力链演化规律及颗粒致密机理，是未来的一个研究方向。
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[摘要](118)
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本文通过粉末锻造技术制备了不同含量微米级Al2O3颗粒强化的Fe-Ni-Mo-C-Cu（简称Q61）复合材料，并对调质态和淬火态复合材料的组织和性能进行了研究。结果表明：当Al2O3添加量为0.15 wt.%时，其在基体内分布均匀，相较于单一Q61，调质态复合材料的硬度从HRC 38增至HRC 39.8，屈服强度从1106 MPa增至1121 MPa，延伸率从12%降至6.5%，而淬火态复合材料的硬度则从HRC 61.5增至HRC 63.2，磨损率从5.27×10-6 mm3·m-1·N-1降至3.08×10-6 mm3·m-1·N-1，低于对比试验用的典型齿轮材料40Cr的3.24×10-6 mm3·m-1·N-1；当Al2O3含量大于0.15 wt.%时其逐渐偏聚，虽然调质态下复合材料屈服强度仍继续小幅增加，但塑性严重退化，且淬火态复合材料磨损率增加、耐磨性变差。综合来看，本文制备的Q61+0.15 wt.% Al2O3复合材料在调质态下具有较高的综合力学性能而在淬火态下则表现出良好的抗摩擦磨损能力，相关结果可为粉末锻造制备该系列材料的组织性能调控和工业化生产提供有益参考
本文通过粉末锻造技术制备了不同含量微米级Al2O3颗粒强化的Fe-Ni-Mo-C-Cu（简称Q61）复合材料，并对调质态和淬火态复合材料的组织和性能进行了研究。结果表明：当Al2O3添加量为0.15 wt.%时，其在基体内分布均匀，相较于单一Q61，调质态复合材料的硬度从HRC 38增至HRC 39.8，屈服强度从1106 MPa增至1121 MPa，延伸率从12%降至6.5%，而淬火态复合材料的硬度则从HRC 61.5增至HRC 63.2，磨损率从5.27×10-6 mm3·m-1·N-1降至3.08×10-6 mm3·m-1·N-1，低于对比试验用的典型齿轮材料40Cr的3.24×10-6 mm3·m-1·N-1；当Al2O3含量大于0.15 wt.%时其逐渐偏聚，虽然调质态下复合材料屈服强度仍继续小幅增加，但塑性严重退化，且淬火态复合材料磨损率增加、耐磨性变差。综合来看，本文制备的Q61+0.15 wt.% Al2O3复合材料在调质态下具有较高的综合力学性能而在淬火态下则表现出良好的抗摩擦磨损能力，相关结果可为粉末锻造制备该系列材料的组织性能调控和工业化生产提供有益参考
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氮化铝（AlN）具有高导热、绝缘、低膨胀、无磁等优异性能，是半导体、电真空等领域高端装备的关键材料，特别是在航空航天、轨道交通、新能源装备、高功率LED、5G通讯、电力传输、工业控制等领域功率器件中具有不可取代的作用。高品级粉体是制备高性能陶瓷的基础，氮化铝粉体的性质直接影响了后续的成形、烧结等工艺以及材料的组织和性能。碳热还原氮化法制备氮化铝粉体具有纯度高、粒度细和烧结性好等特点，本文综述了氮化铝粉末的评价指标以及碳热还原氮化法制备氮化铝粉末的研究进展，提出未来研究与产业化的方向与趋势。
氮化铝（AlN）具有高导热、绝缘、低膨胀、无磁等优异性能，是半导体、电真空等领域高端装备的关键材料，特别是在航空航天、轨道交通、新能源装备、高功率LED、5G通讯、电力传输、工业控制等领域功率器件中具有不可取代的作用。高品级粉体是制备高性能陶瓷的基础，氮化铝粉体的性质直接影响了后续的成形、烧结等工艺以及材料的组织和性能。碳热还原氮化法制备氮化铝粉体具有纯度高、粒度细和烧结性好等特点，本文综述了氮化铝粉末的评价指标以及碳热还原氮化法制备氮化铝粉末的研究进展，提出未来研究与产业化的方向与趋势。
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高性能钢具有很高的韧性和疲劳性能，相应地对夹杂物的平均粒径、粒径分布和数量密度的控制要求极高。由于在制粉过程中会产生无法避免的氧增量，增材制造样品中的氧化物得不到有效控制，从而影响样品的力学性能。因此需要明确增材制造钢中氧化物的形成、特征及影响，进而根据粉末中的氧含量对成分与工艺流程进行控制优化，以获得细小、弥散的氧化物，最终实现氧化物的无害化。本文简述了增材制造钢中氧化物的研究情况，包括氧化物的特征和形成、氧化物对熔池的影响、氧化物的破坏和重构机制以及氧化物在熔池中的运动情况。此外阐述了实现氧化物无害化的设计思路，以期对未来金属增材制造过程中氧化物无害化的研究提供参考。
高性能钢具有很高的韧性和疲劳性能，相应地对夹杂物的平均粒径、粒径分布和数量密度的控制要求极高。由于在制粉过程中会产生无法避免的氧增量，增材制造样品中的氧化物得不到有效控制，从而影响样品的力学性能。因此需要明确增材制造钢中氧化物的形成、特征及影响，进而根据粉末中的氧含量对成分与工艺流程进行控制优化，以获得细小、弥散的氧化物，最终实现氧化物的无害化。本文简述了增材制造钢中氧化物的研究情况，包括氧化物的特征和形成、氧化物对熔池的影响、氧化物的破坏和重构机制以及氧化物在熔池中的运动情况。此外阐述了实现氧化物无害化的设计思路，以期对未来金属增材制造过程中氧化物无害化的研究提供参考。
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采用热蒸发法回收废旧MoSi2氧化煅烧的产物MoO3，再将回收MoO3粉末与Fe2O3采用反应烧结制备Fe2(MoO4)3材料。研究了MoSi2完全氧化的时间、温度条件以及制备的Fe2(MoO4)3材料的组织形貌、线收缩率、体积密度和光谱学性能。结果表明：废旧MoSi2材料粉末经500 ℃煅烧150min以上时间即可完全氧化。MoO3与Fe2O3反应烧结过程中，烧结温度越高，MoO3与Fe2O3反应更加完全，所得Fe2(MoO4)3材料空隙随之增多，线收缩率升高，体积密度降低。Fe2(MoO4)3和MoO3复合相材料的光生电子-空穴对相比纯Fe2(MoO4)3材料更不容易复合，理论光催化活性更高。以亚甲基蓝作为染料，纯Fe2(MoO4)3对其具有良好的吸附性能，而Fe2(MoO4)3和MoO3复合相则表现出优异的光催化性能，且Fe2(MoO4)3和MoO3复合相的光催化降解循环稳定性最好。
采用热蒸发法回收废旧MoSi2氧化煅烧的产物MoO3，再将回收MoO3粉末与Fe2O3采用反应烧结制备Fe2(MoO4)3材料。研究了MoSi2完全氧化的时间、温度条件以及制备的Fe2(MoO4)3材料的组织形貌、线收缩率、体积密度和光谱学性能。结果表明：废旧MoSi2材料粉末经500 ℃煅烧150min以上时间即可完全氧化。MoO3与Fe2O3反应烧结过程中，烧结温度越高，MoO3与Fe2O3反应更加完全，所得Fe2(MoO4)3材料空隙随之增多，线收缩率升高，体积密度降低。Fe2(MoO4)3和MoO3复合相材料的光生电子-空穴对相比纯Fe2(MoO4)3材料更不容易复合，理论光催化活性更高。以亚甲基蓝作为染料，纯Fe2(MoO4)3对其具有良好的吸附性能，而Fe2(MoO4)3和MoO3复合相则表现出优异的光催化性能，且Fe2(MoO4)3和MoO3复合相的光催化降解循环稳定性最好。
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MoSi2涂层具有优良的高温抗氧化性能，常作为各种材料的保护涂层。结合目前国内外研究现状，不同工艺方法制备MoSi2涂层的优势以及制备MoSi2涂层存在的质量差异。本文比较了几种MoSi2涂层的制备方法（等离子喷涂法、包埋渗法、浆料法、熔盐法、磁控溅射法、化学气相沉积法、激光熔覆法、放电等离子烧结法等），对不同工艺制备MoSi2单层、复合涂层的性能进行讨论。最后总结了不同工艺制备MoSi2涂层的优势与不足，并对MoSi2涂层制备工艺的改进与MoSi2涂层发展方向进行展望。
MoSi2涂层具有优良的高温抗氧化性能，常作为各种材料的保护涂层。结合目前国内外研究现状，不同工艺方法制备MoSi2涂层的优势以及制备MoSi2涂层存在的质量差异。本文比较了几种MoSi2涂层的制备方法（等离子喷涂法、包埋渗法、浆料法、熔盐法、磁控溅射法、化学气相沉积法、激光熔覆法、放电等离子烧结法等），对不同工艺制备MoSi2单层、复合涂层的性能进行讨论。最后总结了不同工艺制备MoSi2涂层的优势与不足，并对MoSi2涂层制备工艺的改进与MoSi2涂层发展方向进行展望。
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通过设计不同比例W/Cu粉末配比，经过混粉、放电等离子烧结后制备了三层的W-Cu梯度复合材料。研究了不同烧结温度下W-Cu梯度复合材料的微观组织、界面、物理性能、力学性能及抗热震性能等。结果表明：在900 ℃烧结时W-Cu梯度复合材料致密度高（95%）且保持了单层的原始设计成分。每个梯度层中W、Cu 分布较均匀，W、Cu之间界面结合良好，未发生扩散。W-Cu梯度复合材料的力学性能呈梯度分布，W-40Cu层的显微硬度最高为136 Hv。复合材料在压缩工程中W-40Cu层首先发生断裂，最高压缩屈服强度为378 MPa。在900 ℃烧结制备的W-Cu梯度复合材料的热导率为202 (W·m-1·k-1)。复合材料经抗热震实验后，界面处无裂纹，具有良好的抗热震性能。
通过设计不同比例W/Cu粉末配比，经过混粉、放电等离子烧结后制备了三层的W-Cu梯度复合材料。研究了不同烧结温度下W-Cu梯度复合材料的微观组织、界面、物理性能、力学性能及抗热震性能等。结果表明：在900 ℃烧结时W-Cu梯度复合材料致密度高（95%）且保持了单层的原始设计成分。每个梯度层中W、Cu 分布较均匀，W、Cu之间界面结合良好，未发生扩散。W-Cu梯度复合材料的力学性能呈梯度分布，W-40Cu层的显微硬度最高为136 Hv。复合材料在压缩工程中W-40Cu层首先发生断裂，最高压缩屈服强度为378 MPa。在900 ℃烧结制备的W-Cu梯度复合材料的热导率为202 (W·m-1·k-1)。复合材料经抗热震实验后，界面处无裂纹，具有良好的抗热震性能。
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采用粉末冶金技术结合轧制工艺制备不同压下量的氧化钇颗粒增强钨板，并对不同温度等温退火实验得到的不同再结晶体积分数的样品进行瞬态激光热冲击实验，研究长期稳态热负荷引起的再结晶与瞬态热冲击的协同作用下的表面损伤和显微组织演化。在瞬态热冲击的作用下，样品表面发生开裂、熔化等损伤，再结晶过程会加速裂纹变宽、熔化区域变大，降低了材料抵抗瞬态热负荷的能力。67%轧制量的样品明显比50%轧制量样品在同功率密度下的损伤程度低，前者具有较好的抗热冲击性。且两种样品熔化区的晶粒主要由大量柱状晶组成，其柱状晶晶粒的大小与之下面的初始基体晶粒有很大关系，轧制态样品熔化区中的柱状晶晶粒较细且多，而完全再结晶样品的晶粒较粗。
采用粉末冶金技术结合轧制工艺制备不同压下量的氧化钇颗粒增强钨板，并对不同温度等温退火实验得到的不同再结晶体积分数的样品进行瞬态激光热冲击实验，研究长期稳态热负荷引起的再结晶与瞬态热冲击的协同作用下的表面损伤和显微组织演化。在瞬态热冲击的作用下，样品表面发生开裂、熔化等损伤，再结晶过程会加速裂纹变宽、熔化区域变大，降低了材料抵抗瞬态热负荷的能力。67%轧制量的样品明显比50%轧制量样品在同功率密度下的损伤程度低，前者具有较好的抗热冲击性。且两种样品熔化区的晶粒主要由大量柱状晶组成，其柱状晶晶粒的大小与之下面的初始基体晶粒有很大关系，轧制态样品熔化区中的柱状晶晶粒较细且多，而完全再结晶样品的晶粒较粗。
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本文采用MM3000型摩擦磨损试验机，在两种不同面压和7种连续制动工况下分别测试铁铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦性能和耐热性能，利用SEM和EDS研究两种不同转速下摩擦材料的磨损机理。结果表明：在线速度19.40 m?s-1，随着面压增加，摩擦材料动摩擦系数略有降低，在0.44 MPa下，动摩擦系数为0.267-0.312；在0.80 MPa下，动摩擦系数为0.258-0.308。在连续制动1工况（线速度19.40 m?s-1、面压0.44 MPa、单位面积制动能量268 J?cm-2）条件下，动摩擦系数波动较大；其它工况条件下，动摩擦系数波动较小；随着制动能量的增加，7种连续制动工况下平均动摩擦系数在0.300-0.334之间变化，动摩擦系数均在0.25以上，无明显衰退现象，表明铁铜基粉末冶金摩擦材料具有较好的耐热性能。在19.40 m?s-1工况下，铁铜基摩擦材料的摩擦磨损机理主要为磨料磨损及氧化磨损；在30.00 m?s-1工况下，铁铜基摩擦材料的摩擦磨损机理主要为疲劳磨损及氧化磨损。
本文采用MM3000型摩擦磨损试验机，在两种不同面压和7种连续制动工况下分别测试铁铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦性能和耐热性能，利用SEM和EDS研究两种不同转速下摩擦材料的磨损机理。结果表明：在线速度19.40 m?s-1，随着面压增加，摩擦材料动摩擦系数略有降低，在0.44 MPa下，动摩擦系数为0.267-0.312；在0.80 MPa下，动摩擦系数为0.258-0.308。在连续制动1工况（线速度19.40 m?s-1、面压0.44 MPa、单位面积制动能量268 J?cm-2）条件下，动摩擦系数波动较大；其它工况条件下，动摩擦系数波动较小；随着制动能量的增加，7种连续制动工况下平均动摩擦系数在0.300-0.334之间变化，动摩擦系数均在0.25以上，无明显衰退现象，表明铁铜基粉末冶金摩擦材料具有较好的耐热性能。在19.40 m?s-1工况下，铁铜基摩擦材料的摩擦磨损机理主要为磨料磨损及氧化磨损；在30.00 m?s-1工况下，铁铜基摩擦材料的摩擦磨损机理主要为疲劳磨损及氧化磨损。
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通过Gleeble 1500热模拟试验机对粉末冶金法制备的Mo-14Re合金进行了恒应变速率压缩实验，分析了变形温度（1100℃~1400℃）和应变速率（0.1s-1～0.001s-1）对流变应力及组织演变的影响，并采用双曲正弦型Arrhenius模型建立了Mo-14Re合金的本构方程。结果表明：随着变形温度升高或者应变速率降低，粉末冶金Mo-14Re合金在热变形过程的流变应力也随之减小，真应力-真应变曲线表现出明显的加工硬化和动态软化现象，动态软化行为主要归结于粉末冶金Mo-14Re合金热压缩变形处于低应变速率（0.01s-1和0.001s-1）或较高的变形温度（＞1200℃）时发生动态再结晶，形核方式为晶界凸出形核，随着应变速率的降低或者温度的升高，再结晶程度不断增加，晶粒不断长大，在温度为1400℃，应变速率为0.001s-1已经完全再结晶。
通过Gleeble 1500热模拟试验机对粉末冶金法制备的Mo-14Re合金进行了恒应变速率压缩实验，分析了变形温度（1100℃~1400℃）和应变速率（0.1s-1～0.001s-1）对流变应力及组织演变的影响，并采用双曲正弦型Arrhenius模型建立了Mo-14Re合金的本构方程。结果表明：随着变形温度升高或者应变速率降低，粉末冶金Mo-14Re合金在热变形过程的流变应力也随之减小，真应力-真应变曲线表现出明显的加工硬化和动态软化现象，动态软化行为主要归结于粉末冶金Mo-14Re合金热压缩变形处于低应变速率（0.01s-1和0.001s-1）或较高的变形温度（＞1200℃）时发生动态再结晶，形核方式为晶界凸出形核，随着应变速率的降低或者温度的升高，再结晶程度不断增加，晶粒不断长大，在温度为1400℃，应变速率为0.001s-1已经完全再结晶。
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分别采用9:1和25:1挤压比以及450 ℃ 和500 ℃ 挤压温度，将6063铝合金碎屑通过固结成形，然后进行T6热处理制备成样品，并对样品的微观组织，拉伸力学性能以及断裂行为进行研究。结果表明：当挤压温度为500 ℃ 时，热挤压碎屑制备的材料发生再结晶，再结晶晶粒被限制在合金屑内，多数呈拉长状态，随着挤压比的提高，晶粒明显细化，导致屈服强度和抗拉强度从198和242 MPa 明显提高到252和275 MPa，延伸率也明显下降（19.5%至15.2%）。把挤压比保持在25:1，随着挤压温度由500 ℃ 降低到450 ℃，热挤压碎屑制备的材料的晶粒尺寸稍有增加，合金的屈服强度和抗拉强度变化不大，延伸率由15.2% 下降到12.1%。为了比较，在同样条件下热挤压铸锭制备了材料样品并进行了T6热处理，发现动态再结晶同样发生，晶粒尺寸随挤压比变化不大，随挤压温度的下降有所下降，但是两种情况力学性能基本不变（屈服强度：192-202 MPa, 拉伸强度：228-237 MPa, 延伸率：18.4-19.1%）。两种材料均展示塑性拉伸断裂，但断裂方式有所不同，固结碎屑制备的材料发生了碎屑之间的剥离。本文也讨论了工艺条件、微观组织和力学性能之间的对应关系。
分别采用9:1和25:1挤压比以及450 ℃ 和500 ℃ 挤压温度，将6063铝合金碎屑通过固结成形，然后进行T6热处理制备成样品，并对样品的微观组织，拉伸力学性能以及断裂行为进行研究。结果表明：当挤压温度为500 ℃ 时，热挤压碎屑制备的材料发生再结晶，再结晶晶粒被限制在合金屑内，多数呈拉长状态，随着挤压比的提高，晶粒明显细化，导致屈服强度和抗拉强度从198和242 MPa 明显提高到252和275 MPa，延伸率也明显下降（19.5%至15.2%）。把挤压比保持在25:1，随着挤压温度由500 ℃ 降低到450 ℃，热挤压碎屑制备的材料的晶粒尺寸稍有增加，合金的屈服强度和抗拉强度变化不大，延伸率由15.2% 下降到12.1%。为了比较，在同样条件下热挤压铸锭制备了材料样品并进行了T6热处理，发现动态再结晶同样发生，晶粒尺寸随挤压比变化不大，随挤压温度的下降有所下降，但是两种情况力学性能基本不变（屈服强度：192-202 MPa, 拉伸强度：228-237 MPa, 延伸率：18.4-19.1%）。两种材料均展示塑性拉伸断裂，但断裂方式有所不同，固结碎屑制备的材料发生了碎屑之间的剥离。本文也讨论了工艺条件、微观组织和力学性能之间的对应关系。
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分别以还原铁粉和羰基铁粉，与镍粉和钴粉混合制备Fe-29Ni-17Co粉末混合料，通过压制、烧结得到Fe-29Ni-17Co可伐合金烧结体试样。考察了原料铁粉类型和烧结温度等对烧结体显微组织和相关性能的影响。结果表明，由羰基铁粉制备的烧结体有较高的密度，1250 ℃烧结得到的烧结体试样相对密度达97.51 %，比由还原铁粉制得的烧结体相对密度高约1.4 %。物理力学性能测试表明，羰基铁粉较还原铁粉为原料制得的烧结体具有更好的综合性能，其硬度和抗拉强度分别为84.6HRB和533.8 MPa，热导率、平均热膨胀系数(20~400 ℃)及电阻率分别为16.45 W·m-1·K-1、4.71×10-6 K-1和0.38 Ω·cm。此外，由羰基铁粉制得的烧结体显微组织中奥氏体分布更为均匀，低温处理后组织稳定性好，马氏体相变程度低。
分别以还原铁粉和羰基铁粉，与镍粉和钴粉混合制备Fe-29Ni-17Co粉末混合料，通过压制、烧结得到Fe-29Ni-17Co可伐合金烧结体试样。考察了原料铁粉类型和烧结温度等对烧结体显微组织和相关性能的影响。结果表明，由羰基铁粉制备的烧结体有较高的密度，1250 ℃烧结得到的烧结体试样相对密度达97.51 %，比由还原铁粉制得的烧结体相对密度高约1.4 %。物理力学性能测试表明，羰基铁粉较还原铁粉为原料制得的烧结体具有更好的综合性能，其硬度和抗拉强度分别为84.6HRB和533.8 MPa，热导率、平均热膨胀系数(20~400 ℃)及电阻率分别为16.45 W·m-1·K-1、4.71×10-6 K-1和0.38 Ω·cm。此外，由羰基铁粉制得的烧结体显微组织中奥氏体分布更为均匀，低温处理后组织稳定性好，马氏体相变程度低。
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雾化喷嘴作为紧耦合气雾化法制备金属粉末的核心部件，其导液管末端压力及滞留点处压力大小对雾化过程中金属熔液的顺利流出至关重要。当导液管末端为正压时，金属熔液无法顺利流出导液管，严重时会造成金属熔液的反喷现象；滞留点处压力越大，流出导液管的金属熔液所受到雾化气体的冲击力越大，其破碎效果越佳。本文通过数学建模、实验验证及数值模拟方法研究了不同雾化压力、导液管伸长量、导液管锥顶角对其末端压力及滞留点处压力的影响。结果表明：随着雾化压力的增大，负压区域长度基本不变，而滞留点处压力增大；导液管伸长量的增加会使负压区域长度增加且滞留点处压力减小；随着导液管锥顶角的增大，其末端压力会从负压过渡成正压，从而导致雾化失败。
雾化喷嘴作为紧耦合气雾化法制备金属粉末的核心部件，其导液管末端压力及滞留点处压力大小对雾化过程中金属熔液的顺利流出至关重要。当导液管末端为正压时，金属熔液无法顺利流出导液管，严重时会造成金属熔液的反喷现象；滞留点处压力越大，流出导液管的金属熔液所受到雾化气体的冲击力越大，其破碎效果越佳。本文通过数学建模、实验验证及数值模拟方法研究了不同雾化压力、导液管伸长量、导液管锥顶角对其末端压力及滞留点处压力的影响。结果表明：随着雾化压力的增大，负压区域长度基本不变，而滞留点处压力增大；导液管伸长量的增加会使负压区域长度增加且滞留点处压力减小；随着导液管锥顶角的增大，其末端压力会从负压过渡成正压，从而导致雾化失败。
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使用低成本的TiH2粉末代替纯钛粉，并添加B4C原位生成TiB和TiC两种增强相，通过真空无压烧结及热挤压工艺制备出具有优异力学性能的钛基复合材料，并分析不同工艺和不同增强相比例对复合材料的组织与性能的影响。结果表明，TiH2粉末具有较好的烧结活性，脱氢烧结样品的致密度可达97.7%。经热挤压工艺，致密度进一步提升到99.9%，接近于全致密。增强相TiB为短纤维状，TiC为颗粒状，均匀分布在等轴的α-Ti基体中，能抑制等轴晶的长大，细化晶粒。而热挤压工艺能进一步细化晶粒，使组织更加均匀致密，挤压态钛基复合材料具有高硬度和良好的强塑性匹配；TiH2+4%B4C挤压态复合材料维氏硬度310 HV0.3，屈服强度683 MPa，抗拉强度851 MPa，同时断后伸长率可达15.1%。
使用低成本的TiH2粉末代替纯钛粉，并添加B4C原位生成TiB和TiC两种增强相，通过真空无压烧结及热挤压工艺制备出具有优异力学性能的钛基复合材料，并分析不同工艺和不同增强相比例对复合材料的组织与性能的影响。结果表明，TiH2粉末具有较好的烧结活性，脱氢烧结样品的致密度可达97.7%。经热挤压工艺，致密度进一步提升到99.9%，接近于全致密。增强相TiB为短纤维状，TiC为颗粒状，均匀分布在等轴的α-Ti基体中，能抑制等轴晶的长大，细化晶粒。而热挤压工艺能进一步细化晶粒，使组织更加均匀致密，挤压态钛基复合材料具有高硬度和良好的强塑性匹配；TiH2+4%B4C挤压态复合材料维氏硬度310 HV0.3，屈服强度683 MPa，抗拉强度851 MPa，同时断后伸长率可达15.1%。
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等距螺旋锥齿轮作为一种新型锥齿轮，螺旋齿面具有法向等距的特点，适用于金属粉末注射成型(MIM)工艺批量化生产。根据坐标变换理论推导出球面渐开线和等距圆锥螺旋线的参数方程，再基于齿面形成原理建立齿面数学模型；在MATLAB中对齿面数学模型编程计算出齿面离散点坐标，并通过UG逆向工程完成等距螺旋锥齿轮的精确建模；利用ANSYS仿真分析等距螺旋锥齿轮的啮合接触，以得出齿轮的传动性能；最后通过MIM工艺完成等距螺旋锥齿轮的试制。研究结果表明，齿面数学模型结合离散点逆向建模可确保模型的精度，且MIM工艺可用于等距螺旋锥齿轮的批量化生产。
等距螺旋锥齿轮作为一种新型锥齿轮，螺旋齿面具有法向等距的特点，适用于金属粉末注射成型(MIM)工艺批量化生产。根据坐标变换理论推导出球面渐开线和等距圆锥螺旋线的参数方程，再基于齿面形成原理建立齿面数学模型；在MATLAB中对齿面数学模型编程计算出齿面离散点坐标，并通过UG逆向工程完成等距螺旋锥齿轮的精确建模；利用ANSYS仿真分析等距螺旋锥齿轮的啮合接触，以得出齿轮的传动性能；最后通过MIM工艺完成等距螺旋锥齿轮的试制。研究结果表明，齿面数学模型结合离散点逆向建模可确保模型的精度，且MIM工艺可用于等距螺旋锥齿轮的批量化生产。
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前期研究H11车削屑固态再生钢时发现，车削屑研磨获得的不同粒度粉末经压坯和挤压锻工艺后制备的实验钢韧性较差，本文研究H11钢车削屑固态再生的最优的等温球化退火热处理工艺对微观组织和力学性能的影响。工艺条件包括10 ℃/min的速度从室温升温至880 ℃，保温3 h，随炉冷却至750 ℃，保温4 h，随炉冷却至550 ℃后出炉空冷。对热处理后的样品进行力学性能测试、以及XRD和SEM微观素质观察等表征。发现等温球化退火处理后实验钢的组织为球状珠光体和弥散分布的颗粒状碳化物；材料的塑性变好，延伸率从3.4 %升高到12.8 %，但抗拉强度和硬度下降；粉末粒度影响H11车削屑固态再生钢在高温挤压锻后的强韧性，粒度越小，高温挤压锻后氧化越严重，强韧性就越差。
前期研究H11车削屑固态再生钢时发现，车削屑研磨获得的不同粒度粉末经压坯和挤压锻工艺后制备的实验钢韧性较差，本文研究H11钢车削屑固态再生的最优的等温球化退火热处理工艺对微观组织和力学性能的影响。工艺条件包括10 ℃/min的速度从室温升温至880 ℃，保温3 h，随炉冷却至750 ℃，保温4 h，随炉冷却至550 ℃后出炉空冷。对热处理后的样品进行力学性能测试、以及XRD和SEM微观素质观察等表征。发现等温球化退火处理后实验钢的组织为球状珠光体和弥散分布的颗粒状碳化物；材料的塑性变好，延伸率从3.4 %升高到12.8 %，但抗拉强度和硬度下降；粉末粒度影响H11车削屑固态再生钢在高温挤压锻后的强韧性，粒度越小，高温挤压锻后氧化越严重，强韧性就越差。
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采用低压烧结法制备了不同Y2O3添加量的WC-6Co非均匀硬质合金，并通过SEM、XRD、EDS、金相显微镜、电子万能力学试验机、硬度计、矫顽磁力仪等分析手段研究了Y2O3对WC-6Co非均匀硬质合金微观机构、相成分以及性能的影响。结果表明：Y2O3添加未对合金的致密度和相组成产生影响；Y2O3与合金中杂质元素硫、氧等形成稳定的化合物，弥散分别于WC晶界，阻碍WC晶粒的融合长大，使WC晶粒呈现降低的趋势，抑制WC晶粒非均匀结构的均匀化。随着Y2O3添加量的增加，合金的硬度逐渐增加，而抗弯强度呈现出先迅速上升，而后下降的趋势，Y2O3添加量为0.048 wt.%对WC-6Co非均匀硬质合金性能提升最明显，硬度和抗弯强度分别达到1530 kgf.mm-2和2902 MPa。
采用低压烧结法制备了不同Y2O3添加量的WC-6Co非均匀硬质合金，并通过SEM、XRD、EDS、金相显微镜、电子万能力学试验机、硬度计、矫顽磁力仪等分析手段研究了Y2O3对WC-6Co非均匀硬质合金微观机构、相成分以及性能的影响。结果表明：Y2O3添加未对合金的致密度和相组成产生影响；Y2O3与合金中杂质元素硫、氧等形成稳定的化合物，弥散分别于WC晶界，阻碍WC晶粒的融合长大，使WC晶粒呈现降低的趋势，抑制WC晶粒非均匀结构的均匀化。随着Y2O3添加量的增加，合金的硬度逐渐增加，而抗弯强度呈现出先迅速上升，而后下降的趋势，Y2O3添加量为0.048 wt.%对WC-6Co非均匀硬质合金性能提升最明显，硬度和抗弯强度分别达到1530 kgf.mm-2和2902 MPa。
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采用热爆反应与粉末冶金相结合的工艺实现了FeAl金属间化合物与316不锈钢（316SS）的有效连接，研究了连接温度（700、800、900 ℃）对界面成分组成和力学性能的影响。结果表明，FeAl反应层在加热到637 ℃时温度瞬间升高到1050 ℃，发生明显的热爆反应现象，并伴随持续约15 s的剧烈放热。随着连接温度从700 ℃提高到900 ℃，界面由Fe-316SS、316SS(Al)交替组成的形式转变为由FeAl-316SS(Al)-316SS组成。三种温度下均形成良好的冶金结合，当连接温度为800 ℃时，抗剪切强度可达75 MPa。
采用热爆反应与粉末冶金相结合的工艺实现了FeAl金属间化合物与316不锈钢（316SS）的有效连接，研究了连接温度（700、800、900 ℃）对界面成分组成和力学性能的影响。结果表明，FeAl反应层在加热到637 ℃时温度瞬间升高到1050 ℃，发生明显的热爆反应现象，并伴随持续约15 s的剧烈放热。随着连接温度从700 ℃提高到900 ℃，界面由Fe-316SS、316SS(Al)交替组成的形式转变为由FeAl-316SS(Al)-316SS组成。三种温度下均形成良好的冶金结合，当连接温度为800 ℃时，抗剪切强度可达75 MPa。
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本文以青铜作为轴承基体，通过改变P(0%~1%)的成分比例和烧结温度，在一定转速和载荷下，测量轴承的摩擦系数和磨损量，并测定了轴承的开环强度，研究了P对青铜基含油轴承的摩擦性能和力学性能的影响，获得一定工作条件下轴承配方和烧结工艺参数。结果表明:随着P含量的增加，含油轴承的磨损量降低，力学性能提高，但磷含量过高时，轴承的含油率降低并低于轴承最低标准；随着烧结温度的增加，试样力学性能提高，但摩擦因数不稳定。当P含量为0.7%，烧结温度为650℃时，含油轴承拥有良好的综合性能，开环强度和含油率分别为22 MPa和13.52%，摩擦因数稳定，呈最佳烧结状态。
本文以青铜作为轴承基体，通过改变P(0%~1%)的成分比例和烧结温度，在一定转速和载荷下，测量轴承的摩擦系数和磨损量，并测定了轴承的开环强度，研究了P对青铜基含油轴承的摩擦性能和力学性能的影响，获得一定工作条件下轴承配方和烧结工艺参数。结果表明:随着P含量的增加，含油轴承的磨损量降低，力学性能提高，但磷含量过高时，轴承的含油率降低并低于轴承最低标准；随着烧结温度的增加，试样力学性能提高，但摩擦因数不稳定。当P含量为0.7%，烧结温度为650℃时，含油轴承拥有良好的综合性能，开环强度和含油率分别为22 MPa和13.52%，摩擦因数稳定，呈最佳烧结状态。
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AlON透明陶瓷因其优异的光学、机械性能，在众多领域被广泛的应用。本文介绍了AlON透明陶瓷的发展历程，从反射、吸收和散射等方面解释了影响陶瓷透光性的原因。详述了粉体的制备工艺、新型烧结助剂体系、成型与烧结工艺等研究现况，分析现有的技术问题，提出可能的优化方向。
AlON透明陶瓷因其优异的光学、机械性能，在众多领域被广泛的应用。本文介绍了AlON透明陶瓷的发展历程，从反射、吸收和散射等方面解释了影响陶瓷透光性的原因。详述了粉体的制备工艺、新型烧结助剂体系、成型与烧结工艺等研究现况，分析现有的技术问题，提出可能的优化方向。
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采用激光选区熔化工艺制备18-Ni300马氏体钢，研究激光功率对18Ni-300马氏体钢组织和性能的影响。结果表明：随着激光功率的增加，熔化层晶粒尺寸变小，组织致密；试样侧面硬度高于上表面硬度，抗拉强度和延伸率呈先升后降的趋势。激光功率为300w，扫描速度为1000mm/s时，试样的综合力学性能最好：拉伸强度为1217MPa，维氏硬度为HV377，断裂伸长率为8.93%。其EBSD表明，在XOZ平面 和 YOZ 平面，柱状晶沿增材的生长方向（Z方向）生长，晶粒表现出弱织构，并出现了较多的小角度晶界，且晶粒尺寸均小于 10 μm，从一定程度上反映出马氏体不锈钢优良的力学性能。本研究可为马氏体时效钢选区激光熔化工艺参数的合理选择提供参考。
采用激光选区熔化工艺制备18-Ni300马氏体钢，研究激光功率对18Ni-300马氏体钢组织和性能的影响。结果表明：随着激光功率的增加，熔化层晶粒尺寸变小，组织致密；试样侧面硬度高于上表面硬度，抗拉强度和延伸率呈先升后降的趋势。激光功率为300w，扫描速度为1000mm/s时，试样的综合力学性能最好：拉伸强度为1217MPa，维氏硬度为HV377，断裂伸长率为8.93%。其EBSD表明，在XOZ平面 和 YOZ 平面，柱状晶沿增材的生长方向（Z方向）生长，晶粒表现出弱织构，并出现了较多的小角度晶界，且晶粒尺寸均小于 10 μm，从一定程度上反映出马氏体不锈钢优良的力学性能。本研究可为马氏体时效钢选区激光熔化工艺参数的合理选择提供参考。
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针对模压用高密度钨合金粉末，研究了离心式喷雾造粒工艺参数对造粒粉末特性的影响。结果表明，料浆的固含量和动力粘度，喷雾时的进出口温度、进料速度和雾化盘转速对高密度钨合金造粒粉的松装密度、流速、粒度分布和造粒粉的形貌均会造成显著的复杂的影响。研究获得了一组优化的工艺参数：料浆的固含量为70%（体积百分比为9.7%），料浆动力粘度为2.5 Pa?s，雾化塔进口温度为300 ℃，出口温度为120 ℃，蠕动泵进料速度为90 mL?min-1，雾化盘转速为9800 r?min-1，该工艺参数下制备的造粒粉性能良好，粒度分布范围狭窄，造粒粉的D50为52 μm、D90为91 μm，且粉末流速为14.4 s?(50g)-1，流动性好。
针对模压用高密度钨合金粉末，研究了离心式喷雾造粒工艺参数对造粒粉末特性的影响。结果表明，料浆的固含量和动力粘度，喷雾时的进出口温度、进料速度和雾化盘转速对高密度钨合金造粒粉的松装密度、流速、粒度分布和造粒粉的形貌均会造成显著的复杂的影响。研究获得了一组优化的工艺参数：料浆的固含量为70%（体积百分比为9.7%），料浆动力粘度为2.5 Pa?s，雾化塔进口温度为300 ℃，出口温度为120 ℃，蠕动泵进料速度为90 mL?min-1，雾化盘转速为9800 r?min-1，该工艺参数下制备的造粒粉性能良好，粒度分布范围狭窄，造粒粉的D50为52 μm、D90为91 μm，且粉末流速为14.4 s?(50g)-1，流动性好。
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