粉末冶金技术

2018年第36卷第5期

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研究与开发
材料·制品·应用
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研究与开发

微波烧结温度对CNTs/Cu复合材料结构和性能的影响

段柏华, 周宇, 王德志

2018, 36(5): 323-330. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.001

[摘要](348) [HTML全文] (113) [PDF 15925KB](26)

摘要:
结合液相混合方法、微波烧结技术和冷轧技术制备碳纳米管增强铜基（carbon nanotubes reinforced copper-matrix，CNTs/Cu）复合材料，研究不同烧结温度对于CNTs/Cu复合材料微观形貌、力学性能及物理性能的影响。结果表明，采用液相混合法制备出粒径为200~500 nm、碳纳米管质量分数为0.5%的CNTs/Cu复合粉体，碳纳米管均匀分散在铜颗粒中，并与之形成良好结合界面。CNTs/Cu复合材料的相对密度、硬度、电导率随着烧结温度的升高先增大后减小，在烧结温度为1000℃时达到最佳。制备的碳纳米管质量分数为0.5%的CNTs/Cu复合材料组织均匀、孔隙数量及尺寸较少，相对密度为95.79%，硬度为HV 80.9，电导率为81.8% IACS。经冷轧处理后，CNTs/Cu复合材料拉伸强度达到218 MPa，延伸率保持37.75%。由此可见，微波烧结技术是一种制备高性能CNTs/Cu复合材料的理想方法。

激光熔覆Ti基NiAlSi合金涂层的组织及高温抗氧化性能研究

张清郁, 原涛

2018, 36(5): 331-334, 354. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.002

[摘要](257) [HTML全文] (78) [PDF 1156KB](16)

摘要:
通过激光熔覆工艺在Ti4合金表面生成了NiAlSi涂层，分析了涂层物相组成、显微组织结构及在860℃时的抗氧化性能。研究结果表明：Ti4合金和涂层的结合部位形成了熔合线，可以推断涂层和钛合金之间形成了良好的冶金结合状态，且在涂层的底部区域形成了众多的柱状晶，涂层中包含了Ti₅Si₃与Al₃Ni₂两种主要成分。涂层的耐高温氧化性能优于钛合金，经过40 h的高温氧化处理后，粉末涂层的质量增加值是2.19 mg·cm^-2，比Ti4合金的耐高温氧化性能提高了12倍左右。在860℃下进行40 h氧化处理，涂层与氧化膜之间保持紧密结合状态，未看到有脱落情况出现，氧化膜的主要成分是Al₂O₃。

SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃助焊剂对粉末烧结Cu-C-SnO₂多孔材料组织与性能的影响

倪锋, 傅丽华, 邓攀, 伍鹏飞

2018, 36(5): 335-341. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.003

[摘要](230) [HTML全文] (52) [PDF 1395KB](17)

摘要:
采用常压烧结法制备了铜-石墨-氧化锡（Cu-C-SnO₂）复合多孔材料，对其物相组成和物理性能进行了分析测试，研究了SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃系助焊剂对Cu-C-SnO₂多孔材料组织和性能的影响。结果表明，加入适量助焊剂有助于铜-石墨-氧化锡混合粉体烧结；助焊剂加入量（质量分数）在5%以下时，铜-石墨-氧化锡粉末烧结体的透气性和硬度随着助焊剂质量分数的增加而降低，粉末烧结体的导电性和烧结收缩率随着助焊剂质量分数的增加而升高；在730~770℃烧结，烧结温度对铜-石墨-氧化锡混合粉体的烧结工艺特性和烧结体性能影响不大。

烧结温度对30Cr粉末冶金低合金钢组织与性能的影响

刘文胜, 张壹金, 马运柱, 蔡青山, 庞心宽, 朱文谭, 黄柱

2018, 36(5): 342-347. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.004

[摘要](228) [HTML全文] (77) [PDF 3475KB](22)

摘要:
采用气雾化制粉-热压烧结工艺制备30Cr粉末冶金低合金钢，研究烧结温度对其显微组织及力学性能的影响。采用扫描电镜、洛氏硬度计、力学试验机等对不同烧结温度下获得的样品进行分析。结果表明：在1100~1200℃的烧结温度下，随着烧结温度的升高，30Cr粉末冶金低合金钢烧结样品的孔隙数量不断减少，孔隙尺寸也不断变小；样品组织为粒状贝氏体，由板条状M/A岛和多边形铁素体组成，随着烧结温度的升高，M/A岛逐渐增多并不断长大；随着烧结温度的升高，烧结试样的密度、硬度、拉伸强度和屈服强度均不断提高，这与烧结试样孔隙率减少和硬质M/A岛不断增多有关。当烧结温度继续升高到1225℃，样品出现过烧现象，样品内出现孔洞等缺陷，其力学性能下降。在烧结温度为1200℃时样品得到最优性能，其拉伸强度和延伸率分别可达1288 MPa和12.52%。

锌阳极的微观组织和腐蚀失效分析

王琰, 郭淳, 孔德成, 赵振江, 王力, 董超芳

2018, 36(5): 348-354. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.005

[摘要](273) [HTML全文] (43) [PDF 7233KB](17)

摘要:
通过分析失效锌阳极表面形成的约1 mm厚度的腐蚀产物层发现，腐蚀产物与基体结合牢固、不导电是导致阳极无法发挥保护作用的直接原因。锌阳极表面的腐蚀产物具有明显的分层结构，腐蚀产物形貌以片状产物居多，也有球状产物，片状产物主要为Zn₁₂（SO₄）₃Cl₃（OH）₅·5H₂O和Zn₄SO₄（OH）₆·5H₂O，球状产物主要为Zn₅（OH）₈Cl₂·H₂O；锌块中Pb、Cu、Fe含量（质量分数）略微超标，造成锌保护效率下降。当牺牲阳极受到杂散电流干扰，其表面会被快速极化呈钝化状态，以0.1mA·cm^-2恒电流极化10 h，锌表面即发生严重钝化，失去其牺牲保护的作用。

材料·制品·应用

磁流变抛光液的研制、表征及使用

戴斌, 姜平, 周根荣, 喻志刚, 高海洋

2018, 36(5): 355-358, 362. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.006

[摘要](366) [HTML全文] (140) [PDF 1088KB](41)

摘要:
针对现有抛光技术的不足，研究将磨料颗粒包覆在铁磁性颗粒表面，制备出磨料颗粒与铁磁性颗粒的复合粒子，并由此制备磁流变抛光液。通过扫描电镜观察，表明磨料较为均匀地包覆于铁磁性颗粒表面；利用流变仪测试磁流变抛光液的流变性，当磁场为0.8 T、剪切速率为100 s^-1时，剪切应力达到45 kPa。通过智能磁流变抛光机对两款316L材质的金属粉末注射成形冷饮机配件进行抛光实验，验证磁流变抛光液的抛光效果，结果表明，抛光后粉末注射成形配件的表面粗糙度明显下降，说明所研制的磁流变抛光液对于粉末冶金制品表面粗糙度具有较高的去除率。

粉末冶金齿毂开模分析与模具设计

谷文金, 孙立臣

2018, 36(5): 359-362. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.007

[摘要](256) [HTML全文] (32) [PDF 1429KB](35)

摘要:
随着我国汽车制造业的飞速发展，对汽车变速箱的要求也越来越高。同步器齿毂是汽车变速箱内的重要零件，如何生产出高精度、高质量的粉末冶金同步器齿毂是一个非常重要的课题。本文对具有代表性的粉末冶金齿毂的开模、模具设计和生产工艺进行分析，从开模、模具选材、模具结构、模具间隙、模具尺寸等方面对粉末冶金齿毂压制模具进行优化设计，提高齿毂模具使用寿命、精度和质量。

石墨烯化学镀铜及其对石墨烯/铜基复合材料组织性能的影响

魏邦争, 陈闻超, 朱曦, 陈鹏起, 程继贵

2018, 36(5): 363-369, 376. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.008

[摘要](342) [HTML全文] (216) [PDF 2136KB](54)

摘要:
以还原氧化石墨烯（reduced graphene oxide，RGO）和CuSO₄·5H₂O为主要原料，通过化学镀法得到铜包覆RGO复合粉体，再与铜粉混合得到含有不同质量分数RGO（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%）的RGO/Cu粉末混合料，经压制及烧结得到RGO/Cu复合材料。通过X射线衍射仪（X-ray diffraction，XRD）、拉曼光谱仪（Raman spectroscopy，RS）和场发射扫描电镜（field emission scanning electron microscope，FESEM）等对RGO/Cu复合材料的微观组织和相关性能进行测试分析，并与由未镀铜处理的RGO所制备的RGO/Cu复合材料的组织性能进行对比。结果表明，经化学镀处理的RGO在RGO/Cu复合材料中分布较均匀，而未镀铜处理的RGO在基体中发生明显的团聚。RGO/Cu复合材料的导电导热性随石墨烯加入量的增加有所下降，但石墨烯的加入可有效提高RGO/Cu复合材料的力学性能，且由镀铜RGO所制备的RGO/Cu复合材料的性能要优于由未处理RGO所制备的RGO/Cu复合材料的性能。此外，RGO加入量对复合材料性能也有明显影响，当添加RGO质量分数为0.4%时，由镀铜RGO所制备的RGO/Cu复合材料的综合性能达到最好，其电导率达95.01% IACS，热导率达415.5W·（m·K）^-1，而压缩屈服强度和抗拉强度分别为156.73 MPa和268.62 MPa，较相同工艺条件制备的纯铜的屈服强度（75 MPa）和抗拉强度（234.64 MPa）提升了109%和14.48%。

工艺与设备

镁基六铝酸镧喷涂粉末制备及其热处理工艺研究

何明涛, 孟惠民, 王宇超, 任鹏伟

2018, 36(5): 370-376. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.009

[摘要](256) [HTML全文] (61) [PDF 6193KB](74)

摘要:
采用固相反应法合成热障涂层用镁基六铝酸镧（LaMgAl₁₁O₁₉），通过离心喷雾干燥造粒制备LaMgAl₁₁O₁₉粉末，并对粉末进行热处理研究，将未热处理和热处理后的粉末通过等离子喷涂制备LaMgAl₁₁O₁₉涂层并在1100℃高温氧化1 h。通过场发射扫描电子显微镜、霍尔流量计、X射线衍射等方法对LaMgAl₁₁O₁₉粉末的微观形貌、流动性、松装密度、物相和涂层形貌进行了分析。结果表明：离心喷雾干燥造粒工艺获得了粒径均匀、流动性好的LaMgAl₁₁O₁₉球形粉末，但粉末颗粒内部结构疏松不致密；热处理能明显改善LaMgAl₁₁O₁₉球形粉末的流动性和致密度，并能有效的避免涂层分解、改善涂层成分、提高涂层的性能。本试验中的最佳热处理温度为1450℃，与未热处理粉末相比，经过1450℃热处理后粉末的流动性为12.1 s·50 g^-1，流动时间缩短了19.9%，松装密度提高了83.4%；制备的涂层孔隙率更低，结构更为致密，有效的降低了喷涂过程中涂层非晶相的形成。

溶胶-凝胶法制备核级ZrB₂粉体

喻冲, 杨静, 张良, 李圆圆, 潘小强

2018, 36(5): 377-381. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.010

[摘要](320) [HTML全文] (55) [PDF 1479KB](15)

摘要:
针对核级ZrB₂-IFBA可燃毒物燃料的特点，以硼酸、硝酸氧锆作为B、Zr源，葡萄糖为C源，通过溶胶-凝胶技术和热碳还原工艺制备出核级ZrB₂超微粉体。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、化学滴定仪等分析了样品的相组成、微观形貌和元素质量分数。结果表明，当Zr：B：C=1：2.2：6.5（摩尔比）时，在1300℃保温2 h后可获得平均粒径为0.41 μm的超微ZrB₂粉体，整个过程B损失率最低为10.6%（质量分数），与现有工业化ZrB₂粉末制备工艺相比，B损失率显著降低。

惰性熔融红外吸收/热导法测定TiCN原料粉末中氧和氮

蔺菲, 王蓬, 孙晓飞, 李朝, 左璇

2018, 36(5): 382-385, 392. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.011

[摘要](180) [HTML全文] (71) [PDF 550KB](10)

摘要:
通过惰性熔融红外吸收/热导法建立了TiCN原始粉末中氧和氮质量分数的测定方法。测定实验表明，采用镍+锡作为助熔剂，分析功率在5500 W，称样量应该控制在0.03~0.05 g，样品熔融良好，释放完全。选用钛合金作为氧的校准曲线，选用钒氮合金作为氮的校正曲线，考察了TiCN原始粉末的精密度，氧的相对标准偏差为1%左右，氮的相对标准偏差为1%左右。回收率实验表明，氧的回收率在99%~103%之间，氮的回收率在98%~100%之间，分析结果精度和准确度令人满意，满足实际生产要求。

不同方式引入CuO制备低温烧结(Bi_1.5Zn_0.5)(Zn_0.5Nb_1.5)O₇陶瓷

金彪, 徐卓越, 汪潇, 杨留栓

2018, 36(5): 386-392. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.012

[摘要](278) [HTML全文] (115) [PDF 2928KB](11)

摘要:
以Bi₂O₃、ZnO和Nb₂O₅为原料，采用传统固相反应法制备（Bi_1.5Zn_0.5）（Zn_0.5Nb_1.5）O₇（BZN）陶瓷。通过CuO包覆层修饰BZN粉体表面，引入CuO助烧剂代替直接混合BZN和CuO粉体。以CuSO₄溶液为先驱体制备CuO包覆层，采用液相包覆法引入助烧剂可减少CuO的添加量，从而降低CuO对BZN陶瓷介电性能的不良影响。结果表明，当CuSO₄溶液浓度为0.5 mol/L时，可以促进陶瓷的烧结和致密化过程，经900℃烧结3 h所得BZN陶瓷介电性能最佳，介电常数（ε_r）为141，品质因数值（Q_f）为426 GHz，谐振频率温度系数（τ_f）为—357×10^-6/℃（4 GHz），皆优于固相混合法所得介电性能（介电常数为134，品质因数为287 GHz，谐振频率温度系数为—374×10^-6/℃（4 GHz））。

文献综述

钼及钼合金溅射靶材的研究现状与发展趋势

陈艳芳, 谢敬佩, 王爱琴, 马窦琴, 杨康, 郭惠丹

2018, 36(5): 393-398. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.05.013

[摘要](987) [HTML全文] (428) [PDF 1544KB](67)

摘要:
钼及钼合金具有熔点高、导电导热性好、热膨胀系数低、耐腐蚀性能好及环境友好等优点，利用钼及钼合金加工制备的溅射靶材已广泛应用于电子电器、太阳能电池及玻璃镀膜等领域。本文介绍了对钼及钼合金溅射靶材的基本要求及制备方法，系统综述了目前国内外对钼、钼钛、钼钠、钼铌合金靶材的研究现状，并对钼及钼合金溅射靶材未来的发展趋势进行了展望。