粉末冶金技术

2018年第36卷第4期

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研究与开发
材料·制品·应用
工艺与设备
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《粉末冶金技术》投稿须知

2018, 36(4).

[摘要](127) [PDF 59KB](4)

摘要:

研究与开发

FeCrBSi预合金粉末对金属注射成形316L不锈钢烧结性能的影响

周晚珠, 朱杰, 李志, 李聪, 曾克里

2018, 36(4): 243-248. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.001

[摘要](284) [HTML全文] (88) [PDF 2696KB](22)

摘要:
研究了添加不同质量分数FeCrBSi铁基预合金粉末（FeCrBSi）作为烧结助剂对金属注射成形316L不锈钢（316L）烧结性能的影响，通过电子密度计、金相显微镜及洛氏硬度计等仪器分析讨论了烧结制品的烧结密度、金相显微组织及硬度等性能。结果表明：在1360℃烧结时，FeCrBSi与316L形成了超固相线液相烧结，液相的增加有利于烧结致密化，烧结密度随着FeCrBSi质量分数的增加而升高，孔隙度逐渐降低。当FeCrBSi质量分数为3%~5%时，烧结密度达到7.81~7.87 g·cm^-3；当FeCrBSi质量分数增至7%时，烧结出现变形。制品硬度随相对密度的上升而提高，在FeCrBSi质量分数为3%时达到最大值（HRB 75），此时力学性能亦表现优异。

粉末冶金结合热轧制备高硼铝合金组织与性能研究

元琳琳, 韩鹏, 陈晓宇, 黄晓猛

2018, 36(4): 249-255. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.002

[摘要](362) [HTML全文] (132) [PDF 6126KB](17)

摘要:
采用粉末冶金结合热轧成形工艺制备含硼质量分数为7%与12%的中子屏蔽用高硼铝合金（Al-7% B与Al-12% B），并对不同工艺条件下铝硼合金的组织与性能进行研究。结果表明：在机械球磨5 min+放电等离子烧结条件下，Al-7% B合金中AlB₂体积分数高于Al-12% B合金，且分布更加均匀。放电等离子烧结后进行热轧有利于提高试样的相对密度，减少硼粉团聚。在450℃固溶处理2 h，Al-7% B合金试样的拉伸强度和屈服强度达到峰值，分别为145.7 MPa和99.4 MPa。由¹⁰B面密度理论计算结果可知，厚度相近时，热轧后高硼铝合金¹⁰B面密度均可达到Boral^TM水平。

高速切削铝合金用硬质合金刀具磨损机理研究

李小龙, 周燕, 刘江, 高军

2018, 36(4): 256-260. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.003

[摘要](335) [HTML全文] (131) [PDF 2375KB](18)

摘要:
在高速切削加工铝合金涡轮过程中，硬质合金刀具的磨损会直接影响刀具的使用寿命和加工精度，导致加工精度无法满足设计要求，在磨损严重时还会引起刀具和零件的损伤。本文以高效切削铝合金涡轮用硬质合金刀具为研究对象，通过四因素三水平正交试验对刀具磨损行为进行研究，观测和分析不同切削参数下硬质合金刀具的磨损状态及微观形貌，讨论并提出有效控制刀具磨损的措施。结果表明，该控制刀具磨损的措施在保证零件加工精度的同时具有一定的实际推广价值。

冷模压制Ti-6Al-4V粉末的修正Drucker-Prager Cap本构模型

孙世民, 黄尚宇, 周梦成, 雷雨, 王斌

2018, 36(4): 261-269. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.004

[摘要](417) [HTML全文] (181) [PDF 3528KB](39)

摘要:
通过单轴压缩实验、径向压缩（巴西圆盘）实验和冷模模压实验建立了基于密度相关修正Drucker-Prager Cap（DPC）的Ti-6Al-4V粉末压制本构模型，利用ABAQUS有限元仿真软件的二次开发用户子程序USDFLD对该本构模型进行了模拟验证。综合考虑压制过程中实验装置变形对实验数据的影响，通过空压校正实验控制实验误差，建立了更加准确的修正DPC模型。结果表明：修正DPC本构模型可很好地应用于Ti-6Al-4V粉末压制过程的仿真模拟；当上模冲压力较小时（< 50 MPa），模壁摩擦系数随上模冲压力的增加逐渐减小，当上模冲压力较大时（>50 MPa），模壁摩擦系数随上模冲压力的增加而基本趋于稳定。

固化剂对磷酸盐胶黏剂气密性的影响

周彩楼, 周文魁, 李计元, 臧幼洁, 孙佳琦

2018, 36(4): 270-274. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.005

[摘要](283) [HTML全文] (158) [PDF 1354KB](14)

摘要:
以Al（H₂PO4）₃溶液为磷酸盐胶黏剂基体，研究了MgO、Al₂O₃、CuO三种固化剂对胶黏剂固化速率、固化温度、固化气密性的影响，分析了高温煅烧前后MgO和CuO对胶黏剂性能的影响。结果表明：MgO活性大，与Al（H₂PO4）₃基体反应迅速，不适合用作固化剂；以Al₂O₃为固化剂的胶黏剂密封性能差，Al₂O₃也不适合用作固化剂；未煅烧CuO作为磷酸盐胶黏剂的固化剂，反应速率适中且密封性能良好，当Al（H₂PO4）₃基体与CuO质量比为5.0：4.5时，气密性最好，为0.15 MPa（非上限）。

材料·制品·应用

粉末冶金齿毂模具裂纹分析与解决方法

孙立臣, 谷文金

2018, 36(4): 275-278, 286. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.006

[摘要](224) [HTML全文] (79) [PDF 7804KB](25)

摘要:
从压制阴模模具材料、热处理制度、金相组织等方面研究了粉末冶金压制阴模键子处裂纹形成原因，讨论了粉末冶金齿毂模结构及压制模具设计结构的合理性，通过分析数据得到了开裂的原因并加以改正。结果表明，压制阴模本身的材质选择和热处理制度没有问题，导致裂纹产生的主要原因是整体模具结构设计不合理，导致压制阴模键子损坏。改进原有模具结构可以提高压制模具寿命，降低模具使用成本，保证生产顺利进行。

超细金属粉末注射成形在聚变装置钨零部件中的应用

蒋香草

2018, 36(4): 279-286. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.007

[摘要](340) [HTML全文] (126) [PDF 1926KB](25)

摘要:
从超细粉末制备、喂料准备、注射工艺、烧结工艺和热等静压处理等方面研究了超细纯钨粉以及超细稀土氧化物弥散增强钨粉的金属注射成形技术，利用该技术制备了聚变装置中的钨零部件，并对这种超细金属粉末注射成形钨零件的微观组织和热力学性能进行了分析。结果表明：超细纯钨粉零件相对密度可达98%以上，平均晶粒尺寸10~15 μm，500℃以上的热导率与锻造钨零件相当；超细稀土氧化物弥散增强钨粉零件相对密度可达99%以上，平均晶粒尺寸3~5 μm，抗热冲击性能优良。

铜基预合金粉末制备金刚石锯片的性能研究

肖长江, 窦志强, 李娟, 栗正新

2018, 36(4): 287-291. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.008

[摘要](194) [HTML全文] (47) [PDF 2705KB](16)

摘要:
采用共沉淀法制备了不同铜铁配比（质量比：45：35、50：30、55：25）的铜基预合金粉末，利用真空热压法烧结得到含金刚石的铜基结合剂刀头，通过激光焊接的方法制备出铜基结合剂金刚石锯片，研究了铜基预合金粉末中铜铁含量（质量分数）对金刚石锯片性能的影响。利用扫描电子显微镜观察锯片断面的显微组织形貌，并测量不同铜铁含量锯片的硬度和磨损量。结果表明：在三种配比中，当铜和铁质量比为50：30时，铜基结合剂与金刚石间的结合最佳，锯片性能最好，硬度最高（HRB 118），锯片的磨损量最少（1.16 g）。

CoO对菱镁矿制备镁砂性能的影响

张汪年, 王利, 邓宁, 袁志文, 郑彬, 王琪

2018, 36(4): 292-296. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.009

[摘要](283) [HTML全文] (90) [PDF 595KB](7)

摘要:
通过添加CoO到天然菱镁矿中，采用二步煅烧法制备了镁砂。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了样品的物相构成和显微组织。结果表明，在1600℃烧结保温3 h，未添加CoO试样烧结前后线变化率为8.8%，制备镁砂的体积密度为3.02 g·cm^-3，显气孔率为17.8%，MgO晶粒尺寸为3.66 μm；在相同烧结条件下，添加质量分数为0.75% CoO试样烧结前后线变化率为18.1%，镁砂的体积密度为3.28 g·cm^-3，显气孔率为9.4%，MgO晶粒尺寸为5.31 μm。经高温烧结后，添加到菱镁矿中的CoO完全固溶到MgO晶格中，改变了MgO晶格常数，导致MgO发生晶格畸变，降低了MgO生长活化能，促进菱镁矿的烧结。

工艺与设备

铁基粉末流动温压工艺中热脱脂动力学分析

杨义, 倪东惠

2018, 36(4): 297-302. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.010

[摘要](179) [HTML全文] (67) [PDF 3364KB](18)

摘要:
采用流动温压工艺，以铁基粉末为原料、石蜡基聚合物为黏结剂成功制备出十字坯试样；在不同热脱脂速率下脱除聚合物黏结剂，利用热重分析（thermogravimetric analysis，TGA）法研究黏结剂在N₂气氛下的热脱脂行为，采用微分法计算脱脂过程动力学相关参数，改进脱脂工艺；借助优化后的脱脂工艺对压坯进行脱脂，并在1300℃烧结获得烧结坯，对烧结坯的烧结收缩率、密度分布、微观组织进行研究。结果表明：聚合物黏结剂的脱除共有2个阶段，激活能为31.3~72.7 kJ·mol^-1，指前因子为0.96×106~1.14×1010 min^-1；脱脂第1阶段的激活能整体上均低于第2阶段的激活能，说明脱脂第1阶段中的低分子组元更易脱除，保证脱脂质量的关键因素是控制第1阶段的升温速率。

半固态烧结制备石墨烯/7075铝基复合材料与性能研究

杨斌, 杜更新, 程福来, 贾天琪, 安家托, 赵紫薇, 肖亚姣, 张再苗

2018, 36(4): 303-307. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.011

[摘要](689) [HTML全文] (111) [PDF 1744KB](24)

摘要:
通过球磨混粉+半固态烧结法成功制备出质量分数为0.5%的石墨烯/7075铝基复合材料，通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和室温拉伸力学性能测试等手段，对石墨烯/7075铝基复合材料的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明：复合材料中的石墨烯纳米片均匀的分散在7075铝合金基体中，相比于未添加石墨烯的7075铝合金基体，复合材料的密度有所下降，维式硬度和抗拉强度则分别提高了14%和32%，延伸率无明显变化。

高温复合相变蓄热材料压制工艺及性能研究

华建社, 袁超, 杜金星

2018, 36(4): 308-314. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.04.012

[摘要](285) [HTML全文] (62) [PDF 6275KB](12)

摘要:
以铝粉作为相变材料，采用单向模压成型的方法制备出了一种新型高温复合相变蓄热材料。利用金相显微镜和扫描电子显微镜对材料进行分析，从材料混合程度、显微组织、成分结构及表面形貌等方面研究了相变蓄热材料的制备机理和性能影响因素，同时探讨了粉末流动性、堆积密度和粒径配比等参数对相变蓄热材料压坯性能的影响。结果表明：高温复合相变蓄热材料在压制过程中，固相和液相组分不变，主要是气孔以及颗粒形状的宏观和微观变化；随着压制压力增加和保压时间的延长，试样密度逐渐增加，气孔率下降，强度随之增加；相变材料的宏观分布也较为均匀。