粉末冶金技术

2024 年 1 期目次

2024, 42(1): 1-2.

摘要(16) HTML(11) PDF(9)

摘要:

2024, 42(1): 1-13. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021070001

摘要(2554) HTML(159) PDF(93)

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。

碳纳米管增强铝基复合材料界面与晶粒调控研究进展

施展, 马凤仓, 谭占秋, 范根莲, 李志强

2024, 42(1): 14-28. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021090008

摘要(1829) HTML(88) PDF(59)

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。

放电等离子烧结制备细晶AlN陶瓷

赵东亮, 何庆, 朱在稳, 尹海清, 秦明礼

2024, 42(1): 29-35. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2023020012

摘要(1655) HTML(29) PDF(51)

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。

热挤压态FGH95合金热变形特性

段继平, 唐湘林, 盛俊英, 彭子超, 王旭青, 邹金文

2024, 42(1): 36-44. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021080002

摘要(1566) HTML(92) PDF(43)

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 ℃。

(Cr,La)₂(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷结构与性能的影响

龙航飞, 叶金文, 曹之南

2024, 42(1): 45-52. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021100002

摘要(1458) HTML(37) PDF(72)

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·m^1/2。

Re含量对TiCN–WC–HfN陶瓷微观组织和力学性能的影响

高姣姣, 平萍, 刘家宝, 宋金鹏

2024, 42(1): 53-58. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2023040001

摘要(1319) HTML(31) PDF(54)

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TiC_0.41N_0.5、WC、HfN、TiC、Ni和Re组成，其中TiC_0.41N_0.50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∙m^1/2。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。

过滤用金属多孔材料力学性能研究进展

梁凯, 刘忠军, 姬帅, 高博阳

2024, 42(1): 59-67. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021090012

摘要(1553) HTML(69) PDF(47)

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。

导流管参数对真空紧耦合气雾化法制备Fe–Cr合金粉末的影响

苏才津, 孙耀宁, 董开基, 尹燕, 张瑞华, 姜立恒

2024, 42(1): 68-74. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021090016

摘要(1814) HTML(33) PDF(38)

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。

淬火温度对S590粉末冶金高速钢组织和性能的影响

祁进坤, 岳永文, 胡剑, 赵钢, 寇晓磊, 齐国强, 王宏升, 任淑彬

2024, 42(1): 75-83. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2023070003

摘要(1619) HTML(31) PDF(46)

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 ℃。

TiC对Fe₅₅Nb₁₅Ti₁₅Ta₁₅合金非晶形成能力、微观组织及热稳定性的影响

唐翠勇, 谢文彬, 邹泽昌, 孙珍军, 陈学永, 沈嵘枫

2024, 42(1): 84-90. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022100012

摘要(1612) HTML(15) PDF(37)

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。

超/特高压直流输电工作环境中纯铜部件点蚀行为

何学敏, 王贵山, 李应宏, 史美娟

2024, 42(1): 91-96. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020110003

摘要(1552) HTML(14) PDF(19)

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。

当期目录 2024年 第42卷 第1期

当期目录
2024年第42卷第1期