粉末冶金技术

刘联军, 李利, 吴其俊, 车明超

2018, 36(2): 83-88. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.001

[摘要](180) [HTML全文] (57) [PDF 7534KB](18)

摘要:
以粉末冶金法制备铜基粉末冶金摩擦材料, 采用洛氏硬度计和夏比冲击试验机对摩擦材料的力学性能进行表征, 利用MM-3000型摩擦磨损性能试验台研究了刹车速度对材料摩擦磨损性能的影响, 并借助电子扫描显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察了摩擦材料的微观形貌。研究表明:铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损性能与刹车速度密切相关, 随着刹车速度的增大, 摩擦吸收功率近似线性增长, 而摩擦系数呈先增大后减小的趋势; 在高速刹车条件下, 铜基体自身发生软化会破坏摩擦材料表面形成的氧化膜, 降低了分子键的抗剪切强度, 从而增大了磨损量。

选择性激光熔化制备纯钨块体材料的研究

谢琰军, 杨怀超, 王学兵, 赵琳, 况春江, 韩伟

2018, 36(2): 89-95. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.002

[摘要](255) [HTML全文] (40) [PDF 5234KB](18)

摘要:
采用选择性激光熔化技术制备了纯钨块状样品, 研究了激光参数对所制备样品的表面形貌、内部晶粒组织和密度的影响。结果表明, 随着激光能量密度的增加, 样品表面变得光滑, 样品内部孔隙减少, 密度提高。采用功率300 W、扫描速率200 mm·s^-1的激光扫描参数制备出了相对密度为97%的纯钨块状样品; 当激光功率提高至350 W时, 由于裂纹增多使样品密度下降; 随着激光输入能量密度的增加, 选择性激光熔化制备的样品内部晶粒方向性变得明显, 且晶粒尺寸增大; 采用扫描策略2 (激光功率200 W, 激光扫描速度200 mm·s^-1)进行制备的样品内部孔隙较多, 且孔隙大多沿样品增材制造高度方向呈一条直线分布, 样品内部部分晶粒沿样品增材制造高度方向伸长。

原位合成低含量SiC-Cu复合材料的导电和拉伸性能研究

范涛, 丁翔祺, 段春媚, 武欣宇, 张瑞敏, 张巨成, 唐伟忠, 贾成厂

2018, 36(2): 96-99. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.003

[摘要](323) [HTML全文] (123) [PDF 4636KB](12)

摘要:
以铜粉、硅粉和石墨粉为原料, 采用高能球磨和等离子烧结技术, 原位合成了SiC–Cu复合材料。为研究SiC质量分数对复合材料导电和抗拉性能的影响, 利用场发射扫描电子显微镜(field-emission scanning electron microscope, FESEM)和能谱仪(energy disperse spectroscopy, EDS)表征SiC–Cu复合材料的相组成及断口显微组织形貌, 并对其电导率和抗拉强度进行测试。结果表明, 采用原位反应烧结可以成功制备出SiC–Cu复合材料; 当SiC理论质量分数低于1%时, SiC–Cu复合材料的电导率随SiC理论质量分数的增加逐渐下降, 电导率最大值为70.2%IACS; 同样条件下, SiC–Cu复合材料的抗拉强度呈先升高后降低的趋势, 在SiC理论质量分数为0.3%时, 抗拉强度有极值, 极值为207.4 MPa。

WC质量分数对Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷组织和性能的影响

李朝, 李楠, 柳学全, 蔺菲, 李发长, 丁存光, 李金普

2018, 36(2): 100-105. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.004

[摘要](120) [HTML全文] (34) [PDF 874KB](12)

摘要:
采用粉末冶金低压烧结方法制备Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷, 结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察、能谱(energy dispersive spectrum, EDS)分析、力学及磁学性能测试, 研究了WC质量分数从0增大到20%的过程中, Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷的显微组织、力学性能及磁学性能变化。结果表明, 经1420℃低压烧结1 h后, Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷显微组织有明显的芯/壳结构, 且随着WC质量分数增大, 黑色硬质相数量及体积减小, 环形相和黏结相体积增大。WC质量分数从0增大到20%的过程中, 硬度先增大后减小, 抗弯强度先增大后趋于稳定, 饱和磁化强度逐渐减小, 矫顽磁力逐渐增大。WC质量分数为15%时, 力学性能最佳, 其中HRA 91.6, 抗弯强度2160 MPa。

TiC颗粒增强铜基复合材料的研究

李月英, 倪慨宇, 祝夫文

2018, 36(2): 106-110. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.005

[摘要](289) [HTML全文] (127) [PDF 3278KB](17)

摘要:
以电解铜粉和TiC粉为原料, 采用粉末冶金法制备了增强体质量分数为5%、10%、15%、20%的TiC颗粒增强铜基复合材料。通过对显微组织的观察和对相对密度、硬度、电导率、磨损率、摩擦系数的测试, 研究了增强相质量分数、烧结温度对复合材料组织性能的影响。研究结果表明, TiC颗粒除少量团聚外均匀分布在基体上, 并与基体结合良好; 随烧结温度升高, 铜基复合材料的密度和硬度均有所增加; 随增强相质量分数的增加, 硬度增加, 相对密度和电导率均有所下降; 磨损率则表现为先降低后有所增加的趋势, 磨损率在TiC质量分数为15%时最低; 铜基复合材料的摩擦系数明显低于纯铜, 其磨损机制主要以磨粒磨损为主。

冲击加载条件下金属粉末的动态力学性能分析

罗晓龙, 刘军, 胡仙平

2018, 36(2): 111-117. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.006

[摘要](166) [HTML全文] (63) [PDF 447KB](10)

摘要:
为研究金属粉末在冲击加载过程中, 粉末预压力对压坯动态力学响应的影响, 设计了基于分离式霍普金森压杆装置(split Hopkinson pressure bar, SHPB)的金属粉末高应变率冲击加载实验, 并结合一维应力波理论对预压后粉末压坯的力学性能进行分析。结果表明:在冲击过程中, 金属压坯会表现出较为明显的应变率效应; 加载率越大, 材料的应变能越大, 预压力越大, 应变硬化率越大; 在相同的加载条件下, 预压力越大, 压坯临界位移越小。

有序排布金刚石锯片的制备与磨粒磨损形态研究

王健, 张凤林, 牛亮, 周玉梅

2018, 36(2): 118-123. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.007

[摘要](165) [HTML全文] (152) [PDF 1600KB](14)

摘要:
采用一种新型阵列微孔吸附金刚石多层有序排布法制备了体积分数为20%的多层有序排布金刚石锯片, 对比研究了多层有序排布金刚石锯片和随机分布金刚石锯片在加工罗源红花岗岩时的锯切电流和单颗金刚石磨粒所受的切向锯切力, 对切割加工实验后锯片中金刚石磨粒不同磨损形态进行了观察和统计, 分析了金刚石有序排布对锯片切割性能及金刚石磨粒磨损特征的影响。结果表明, 阵列微孔吸附有序排布金刚石锯片的锯切电流和单颗金刚石磨粒所受的切向锯切力比磨粒随机分布锯片低; 在干切和湿切条件下, 有序排布金刚石锯片的脱落磨粒占总磨粒比率比随机分布金刚石锯片低, 宏观破碎和微破碎磨粒占总磨粒比率比随机分布金刚石锯片高。

放电等离子烧结法制备以升华性材料为造孔剂的人体植入骨替代多孔镁块体材料

冯威, 陈雨, 邓佩欣, 朱晓东, 孔清泉, 付朝坤, 涂佩佩

2018, 36(2): 124-129. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.008

[摘要](329) [HTML全文] (157) [PDF 4009KB](14)

摘要:
以萘为造孔剂, 采用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering, SPS)制备多孔镁块体材料。结果表明, 采用放电等离子烧结技术在470℃时可以制备出结构与尺寸可控性好、开孔率与孔隙率(44.25%)较高、粉体颗粒无明显长大的多孔金属镁块体材料。升华性造孔剂可对孔隙体积进行有效调节, 实现多孔镁材料体内小孔与大孔的合理搭配, 进一步改善多孔镁材料孔隙之间的连通性。将升华性造孔剂与放电等离子烧结技术相结合后, 对于开孔性与颗粒连接性要求较高的多孔金属材料制备具有技术优势, 并对解决传统造孔剂法制备生物多孔金属材料所面临的二次污染问题具有很好的借鉴意义。

TiO₂柱撑石墨烯复合材料的制备及光催化性能

曾雄丰, 王梦幻, 路彦丽, 张文丽, 陈朗

2018, 36(2): 130-136. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.009

[摘要](229) [HTML全文] (101) [PDF 1681KB](8)

摘要:
通过水热反应合成了TiO₂柱撑石墨烯复合材料, 研究了TiO₂纳米颗粒及TiO₂柱撑石墨烯复合材料的制备以及光催化降解亚甲基蓝性能, 探讨了制备过程中水热反应时间、水热反应步骤对TiO₂纳米颗粒的影响, 并在紫外光下考察了上述两种材料对光催化性能的影响。结果表明, 利用两步水热法且反应时间为10 h时为制备复合材料的最佳条件, 在紫外光的照射下, TiO₂柱撑石墨烯复合材料在降解亚甲基蓝过程中显示出更高的光催化效率, 这项工作开辟了一条新的制备石墨烯–半导体复合材料的途径。

退火工艺对CuPb10Sn10轴瓦材料金相的影响

彭林, 李佳

2018, 36(2): 137-140. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.010

[摘要](199) [HTML全文] (95) [PDF 19368KB](27)

摘要:
在CuPb10Sn10轴瓦材料中, 铅相的分布对材料的使用性能有较大影响。本文研究了退火温度、退火时间、退火气氛等退火工艺对CuPb10Sn10轴瓦材料金相组织的影响。结果表明, 当退火温度为810℃, 退火时间为20~25 min, 以及N₂/H₂=2 (体积比)时可以获得较高金相等级的CuPb10Sn10轴瓦材料。

铜基粉末冶金双锥同步器同步环的加工及优化

韦佳

2018, 36(2): 141-147. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.011

[摘要](70) [HTML全文] (73) [PDF 1957KB](15)

摘要:
以-200目电解铜粉和雾化细黄铜粉为原料, 利用喷撒烧结设备、拉伸成锥设备及模具, 研究了铜基粉末冶金双锥同步器同步环的撒粉烧结和拉伸成锥工艺。结果表明, 铜基粉末冶金摩擦材料的孔隙率保持在30%左右, 且孔隙呈细微和均匀分布; 摩擦材料层的平均动摩擦系数为0.081, 静摩擦系数为0.146, 磨耗率为8.70×10^-9 cm³/J; 该材料在随钢芯板冷拉伸成锥形时不掉渣, 厚薄均匀, 锥度、圆度及尺寸变化很小, 其原料配方和拉伸成锥工艺可适用与大批量生产。

环缝气流冲击雾化制粉喷嘴流场特性的仿真研究

马海英, 张鹏, 郭志军

2018, 36(2): 148-152. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.012

[摘要](183) [HTML全文] (103) [PDF 540KB](27)

摘要:
分析了一种环缝气流冲击雾化制粉喷嘴的结构和工作原理, 并对该雾化喷嘴模型进行了流场分布数值仿真, 研究了不同进气压力和窄缝倾角对流场速度分布的影响。研究结果表明, 从进气管入口到气流冲击雾化喷嘴出口, 加速气流速度保持最大值不变, 在距进气管入口中心线上80 mm位置之后逐渐减小; 随着进气压力的增加, 气流冲击雾化喷嘴出口速度表现出明显的增加趋势, 且仿真结果与理论计算结果误差在10%范围以内。随着窄缝倾角的增加, 负压涡流逐步向进粉管靠近, 回流区、分离区和混合区的最大速度值表现出单调增加的变化规律; 综合考虑气流冲击效果和喷射速度, 确定最优的窄缝倾角50°~60°。

废旧硬质合金短流程回收工艺特点及优化

秦恬, 纪箴, 贾成厂, 柏慧凝, 陈明营, 刘博文

2018, 36(2): 153-158. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.02.013

[摘要](302) [HTML全文] (100) [PDF 608KB](25)

摘要:
短流程回收工艺由于流程短、回收率高、经济节能等特点被广泛应用于废旧硬质合金的回收中。本文针对回收原理、工艺流程、影响因素等方面综述了电溶法、锌熔法、氧化–还原法、高温处理法、机械破碎法等短流程回收工艺, 着重探讨了不同工艺的优缺点。结合各回收工艺特点, 指出目前废旧硬质合金的回收应放在改进、延伸原有工艺或多种工艺相结合上, 实现不同工艺的优势互补, 优化现有回收技术。

2018年 第36卷 第2期

2018年第36卷第2期