粉末冶金技术

2019年第37卷第1期

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研究与开发
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《粉末冶金技术》投稿须知

2019, 37(1).

[摘要](158) [PDF 59KB](1)

摘要:

研究与开发

振动填料辅助介质对微粉填充过程影响的实验研究

陈水胜, 唐鑫, 吕彦杰, 吴专

2019, 37(1): 3-10. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.001

[摘要](309) [HTML全文] (100) [PDF 1987KB](15)

摘要:
对矿石成分做光谱分析时需将矿粉紧实地填充到实验碳棒中，为增强填充效果，本文提出添加辅助介质的二维振动填料法对微粉进行填充，运用离散单元法建立微粉力学接触模型，通过EDEM软件构建微粉颗粒模型并对填充过程进行仿真模拟。选用玛瑙球作为辅助介质，在参考振动填料法主要参数（振动频率和振动时间）的基础上，利用仿真模型模拟了颗粒尺寸为50~150 μm矿粉微粒混合物的填充过程（填充空腔体积1 cm³），其中振动频率为60~80 Hz，振动时间为10~15 s；分析了振动频率、振动时间等影响因素对微粉填充率和填充密度的影响规律，并采用自制实验台对仿真模型进行了振动填料实验验证。结果表明：加入辅助介质的振动填料填充紧实，填充质量可满足实验需要，为其他粉体填料提供借鉴和参考。

陶瓷颗粒增强粉末冶金Fe-2Cu-0.6C复合材料的微观结构和力学性能

何勤求, 李普明, 袁勇, 张德金, 刘增林, 李松林

2019, 37(1): 11-17, 22. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.002

[摘要](346) [HTML全文] (106) [PDF 3461KB](20)

摘要:
采用传统粉末冶金压制/烧结技术，经600 MPa压制、1140℃烧结制备了陶瓷颗粒增强（SiC、TiC及TiB₂陶瓷颗粒，质量分数0~1.6%）Fe-2Cu-0.6C低合金钢复合材料，对三种复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明：在烧结过程中，SiC与TiB₂颗粒与基体发生反应，故而与基体界面结合良好；当添加质量分数为1.6%的SiC颗粒时，复合材料烧结后的布氏硬度与抗拉强度分别比基体提高了35.9%、69.4%；添加质量分数为1.2%的TiB₂颗粒时，复合材料相对密度比基体提高了5.3%，其烧结硬度、抗拉强度与基体相比分别提高了77.9%、72.6%；由于烧结过程中TiC颗粒不与基体发生反应，故而添加TiC颗粒对复合材料的布氏硬度、抗拉强度影响不大。

温度分布对铜基摩擦材料点蚀损伤的影响

韩明, 杜建华, 宁克焱, 李辉, 王志勇, 邱倩

2019, 37(1): 18-22. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.003

[摘要](179) [HTML全文] (28) [PDF 3124KB](14)

摘要:
通过离合器惯性实验台耐热实验，结合对非均质粉末冶金摩擦层结构模型和温度场的分析结果，研究了特定工况下的铜基粉末冶金摩擦副点蚀损伤现象，分析了温度分布对摩擦材料点蚀损伤的影响。结果表明：湿式铜基摩擦材料在长时间过载或热负荷集中时，由于摩擦表面产生局部高温，摩擦层内部产生较大的温度梯度和热应力，在铜基体与石墨接触区域会产生裂纹并出现铜基体的脱落与转移，发生点蚀；摩擦层上的点蚀程度由外侧向内侧逐渐加重后再减轻，中部点蚀现象最严重；在同一道摩擦层上，距离径向油槽较远区域的点蚀现象严重。

载荷对Fe-Cr-C-Nb堆焊合金松散磨粒磨损行为的影响

黄智泉, 张永生, 禹润缜, 刘胜新, 尼军杰, 杨威

2019, 37(1): 23-29. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.004

[摘要](217) [HTML全文] (61) [PDF 18500KB](14)

摘要:
采用熔化极气体保护焊技术（gas metal arc welding，GMAW）制备了Fe-Cr-C-Nb堆焊合金，对合金在不同法向载荷（70~190 N）下进行干砂/橡胶轮松散三体磨粒磨损实验。通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察、能谱分析、磨损失重测试、体视显微镜观察、激光扫描共焦显微镜观察和维氏硬度测量等手段表征了合金显微组织与磨痕特征，研究了合金在不同法向载荷作用下磨损行为的变化。结果表明：堆焊合金显微组织主要由初生奥氏体基体、网状共晶组织及分布于基体上的NbC硬质相组成；合金磨损损失、磨痕深度随法向载荷增大而增大，磨损机制主要为奥氏体基体的微切削及NbC、M₇C₃的脆性剥落；法向载荷的提高加剧了磨痕亚表面的加工硬化，从而提高了奥氏体基体耐磨性，这导致磨损损失及磨痕深度增长幅度缓慢。

机械合金化FeCuNiSnCo粉末的制备及其胎体材料物理性能研究

周强, 魏世超, 杨树忠, 罗莉, 常德民

2019, 37(1): 30-35. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.005

[摘要](801) [HTML全文] (55) [PDF 5057KB](17)

摘要:
采用机械合金化法制备了Fe基预合金粉（FeCuNiSnCo粉末），通过热压烧结制备胎体材料，对制备的Fe基预合金粉末及其胎体性能进行表征，利用正交实验研究了球料比、球磨转速、液固比、球磨时间等对粉末松装密度和胎体材料硬度、抗弯强度的影响，确定最优工艺，并对胎体材料显微组织进行观察。结果表明：在球磨过程中，粉末颗粒经过重组、变形、破碎和合金化，粉末形貌发生了改变，影响了粉末松装密度；球磨转速和球料比是影响胎体材料硬度和强度的主要因素；综合分析最佳工艺参数为：球磨时间6 h，球磨转速400 r·min^-1，球料比4：1，液固比0.5：1.0。

材料·制品·应用

分散剂对磨制片状银粉性能的影响

哈敏, 董宁利, 钟翔

2019, 37(1): 36-39, 45. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.006

[摘要](536) [HTML全文] (158) [PDF 1772KB](55)

摘要:
以热分解碳酸银得到的类球形银粉作为前驱体，使用硬脂酸、油酸、蓖麻油酸及正辛酸作为分散剂，采用机械球磨法制备片状银粉。通过扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）、粒度分布统计（particle size distribution，PSD）、松装密度仪、振实密度仪、四探针仪等手段测试了片状银粉的显微形貌、粒度分布、松装密度、振实密度及导电性。结果表明，分散剂分子中碳链的长度影响片状银粉物理性能，使用油酸作为分散剂可以得到粒径分布窄、松装密度为1.0 g·cm^-3、振实密度为1.7 g·cm^-3的片状银粉，调制含质量分数50% Ag的低温固化银浆，其方阻小于10 mΩ·□^-1。

WC颗粒增强对Fe-1.5Cu-1.8Ni-0.5Mo-1C粉末冶金复合材料的影响

叶旋, 涂华锦, 邱志文, 秦岭, 高学敏

2019, 37(1): 40-45. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.007

[摘要](227) [HTML全文] (75) [PDF 8741KB](20)

摘要:
制备了含有不同质量分数WC增强颗粒（0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%及10%）的Fe-1.5Cu-1.8Ni-0.5Mo-1C粉末冶金复合材料，分析了WC质量分数对复合材料显微组织、硬度与耐磨性能的影响。结果表明，在Fe-1.5Cu-1.8Ni-0.5Mo-1C材料中添加适量的WC颗粒可以提升复合材料的性能，尤其是耐磨性能。当WC颗粒的质量分数在1%~2%时，材料具有较好的组织结构与力学性能，相对于不添加WC增强颗粒的材料，含质量分数1%与2% WC增强颗粒的材料硬度（HRB）分别提升了12.9%和14.3%，磨损量分别降低了50%和52.1%。

工艺与设备

CaCO₃微粉对锆酸钙性能的影响

张汪年, 邓宁, 彭俐俐

2019, 37(1): 46-49, 56. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.008

[摘要](184) [HTML全文] (43) [PDF 1056KB](11)

摘要:
以Ca（OH）₂和m-ZrO₂为原料，按物质的量1：1进行配料，添加不同质量分数的CaCO₃微粉，混料均匀后压样，经1600℃保温3 h后制备得到锆酸钙（CaZrO₃）。利用显气孔体密测定仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X'Pert plus图象处理软件分析CaCO₃微粉对锆酸钙材料烧结性能、物相组成及微观结构的影响。结果表明：当没有添加CaCO₃微粉时，试样烧结前后线收缩率为8.23%，体积密度为3.40 g·cm^-3，显气孔率为14.5%，CaZrO₃晶粒尺寸为4.08μm；当加入质量分数为8% CaCO₃微粉时，试样烧结前后线收缩率为14.89%，制备锆酸钙体积密度为4.02 g·cm^-3，显气孔率为8.6%，CaZrO3晶粒尺寸为5.45μm；由此可见，添加少量CaCO₃微粉有利于锆酸钙烧结致密性和晶粒长大。

微波烧结与传统烧结对纯钛组织与性能的影响

亢宁宁, 陈文革, 侯蕊, 赵千

2019, 37(1): 50-56. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.009

[摘要](276) [HTML全文] (168) [PDF 6410KB](23)

摘要:
和熔炼铸造法相比，采用粉末冶金法制备钛材，可以避免引入杂质，提高原料利用率。本文探讨微波烧结与传统烧结对纯钛组织及性能的影响，结果表明，在1200℃保温2 h传统烧结得到等轴α-Ti组织，密度为4.33 g·cm^-3，相对密度为96.06%，硬度为HV 260，抗压强度为1309 MPa，断面膨胀率为10.63%，呈典型的解理状脆性断裂；在1200℃保温15 min微波烧结得到等轴的α-Ti与条状β-Ti组织，密度为4.30 g·cm^-3，相对密度为95.45%，硬度为HV 311，抗压强度为1175 MPa，断面膨胀率为18.89%，展现出一定的塑性，呈准解理状脆性断裂。

微波干燥在锂离子电池材料生产中的应用

金倬敏, 徐斌, 曹果林

2019, 37(1): 57-61, 73. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.010

[摘要](553) [HTML全文] (176) [PDF 6603KB](44)

摘要:
介绍了微波干燥的原理、特点和设备组成，并与传统干燥技术相比较，研究和分析了微波干燥技术在锂离子电池材料生产中的优势。结果表明，经微波干燥处理后，锂离子电池材料的前驱体磁性异物引入量大大降低，分散性好且无团聚现象，与传统干燥前驱体的X射线衍射物相无明显差异，干燥效率提高，一次成品率显著提升。微波干燥技术成功解决了锂离子电池材料磁性异物引入量高、干燥不均匀、分散性差、易团聚等问题，有利于锂离子电池材料的工业化生产。

文献综述

新型热障涂层材料及其制备技术的研究与发展

何明涛, 孟惠民, 王宇超, 任鹏伟

2019, 37(1): 62-67. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.011

[摘要](912) [HTML全文] (152) [PDF 1022KB](78)

摘要:
热障涂层（thermal barrier coatings，TBCs）能有效的提高航空发动机热端部件的工作温度和使用寿命。目前应用最为广泛的热障涂层材料为氧化钇部分稳定氧化锆（yttria-stabilized zirconia，YSZ），该热障涂层材料在服役温度高于1200℃下会发生相变，严重影响航空发动机的使用寿命和服役安全，难以满足新一代航空发动机的服役要求。本文综述了新型热障涂层材料的研究现状，重点介绍了掺杂改性氧化钇部分稳定氧化锆、烧绿石或萤石结构材料、钙钛矿结构化合物、磁铅石矿结构化合物以及新型黏结层材料的研究进展和发展方向，并论述了热障涂层制备技术的方法原理和优缺点，最后对热障涂层材料和制备方法的发展趋势进行了展望。

泡沫铝及其复合材料的研究进展

陈明营, 纪箴, 贾成厂, 武秋池, 吴超, 邱倩, 刘喆

2019, 37(1): 68-73. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.012

[摘要](945) [HTML全文] (152) [PDF 871KB](94)

摘要:
泡沫金属是一种由金属基体和气孔组成的新型结构功能材料，相对于实体金属材料，泡沫金属材料以牺牲了强度等力学性能为代价，获得了诸如热、声、能量吸收、轻质等优越性能，成为一种新型结构功能材料。泡沫铝是一种在铝基体中形成很多气孔的轻质多孔金属材料，同时兼有金属和气泡特征，它密度小、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、渗透性好，具有良好的阻尼特性和电磁屏蔽能力，广泛应用在冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域。对泡沫铝制备方法和物理性能的研究有利于提高其性能、扩大其应用领域，本文概述了泡沫铝的制备方法、物理性能及增强泡沫铝基复合材料的研究进展。

氮化硅铁及其在耐火材料中的应用

袁若寒, 蒋朋

2019, 37(1): 74-78. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.01.013

[摘要](415) [HTML全文] (108) [PDF 1685KB](29)

摘要:
氮化硅铁是近年来高温材料领域的新型复相材料，主要由氮化硅和硅铁合金组成。自20世纪70年代以来，氮化硅铁作为高炉用炮泥材料取得了良好的使用效果，但其制备成本过高制约了进一步的发展。20世纪90年代，北京科技大学无机非金属结构材料研究室利用闪速燃烧合成技术实现了氮化硅铁高性价比的大规模产业化制备，大大推动了氮化硅铁材料的研究与应用，在铁钩浇注料等领域取得了良好的使用效果。本文介绍了氮化硅铁的制备、结构及性能，分析了闪速燃烧合成氮化硅铁的工艺原理，总结了氮化硅铁在不同应用环境下的使用性能，以及目前的应用状况，并展望了氮化硅铁材料的研究方向及其潜在的应用领域。