粉末冶金技术

2021年第39卷第6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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研究与开发

长期时效对不同固溶处理喷射成形FGH100L合金组织中γ'相的影响

彭世清, 葛昌纯, 田甜, 郝志博, 赵波

2021, 39(6): 483-489. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020100017

[摘要](609) [HTML全文] (142) [PDF 4574KB](55)

摘要:
对喷射成形镍基高温合金FGH100L分别进行亚固溶和过固溶热处理，采用扫描电镜研究了长期时效对合金中γ′相尺寸和形貌的影响。结果表明：亚固溶热处理合金中有四种尺寸的γ′相，在长期时效过程中，一次、二次和大三次γ'相尺寸均有明显增长，小三次γ'相尺寸略有减小，四种γ'相长大规律均不符合Lifshitz，Slyozov和Wagner（LWS）粗化模型。一次γ'相、二次γ'相和大三次γ'相出现相似的分裂现象，二次γ'相在时效500 h后出现不稳定生长现象，合金中无拓扑密排（TCP）相析出。过固溶热处理合金中有三种尺寸的γ′相，在长期时效过程中，一次γ'相尺寸略有增长，二次γ'相和三次γ'相尺寸并没有明显变化，三种γ'相长大规律均不符合LSW粗化模型。一次γ'相和三次γ'相形貌基本不变，二次γ'相处于正在分裂状态，没有完全分裂，合金中无TCP相析出。过固溶热处理合金的γ'相尺寸和形貌变化比亚固溶热处理合金小，前者组织稳定性更高。

基于离散元的不同粒径配比粉末压制相对密度与力链分析

王海陆, 刘军, 林立, 张超, 张璐栋, 柯建忠, 李化蓥

2021, 39(6): 490-498. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019120014

[摘要](610) [HTML全文] (119) [PDF 2590KB](82)

摘要:
利用PFC三维数值模拟软件，通过改变粉末颗粒粒径分布建立各组冷压模型，得到压制过程中相对密度变化规律与力链分布情况。在特定粉末粒径配比下，能够得到相对密度最高的压坯。结果表明：在大、中、小粒径颗粒质量比为60:15:25的粒径配比下，压坯相对密度最高，压坯相对密度并不会随着细粉比例不断增加而一直提高；在压制过程中，随着附加细粉占比上升，压制方向上能产生更大应变。侧压系数与泊松比受粉末粒径分布影响较小，且在压制后期，在压坯已获得较高相对密度的情况下，会因缺乏足够的驱动力与位移空间发生下降；混合粒径粉末试样的力链数量远大于单一粒径粉末试样，在强力链数目充足的前提下，结合大量的弱力链能获得更高的压坯相对密度。

粉末高温合金Udimet720Li γ′强化相析出行为

刘健, 叶飞, 王旭青, 彭子超, 罗学军

2021, 39(6): 499-504. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021010004

[摘要](861) [HTML全文] (276) [PDF 2905KB](50)

摘要:
采用气淬炉模拟了粉末高温合金Udimet720Li经空冷、风冷及油冷等不同冷却路径的固溶处理过程，测试了经过两级时效处理的合金在650 ℃的拉伸性能，研究了拉伸变形后的位错组态，分析了冷却速率对γ′强化相析出规律及力学性能的影响。结果表明：粉末高温合金Udimet720Li的析出相强化机制为位错切过机制，二次γ′相尺寸越小，合金强度越高。合金二次γ′相的形核析出温度区间为900～1000 ℃，其尺寸与合金在该温度范围内的冷却速率成反比，冷却速率越大，γ′相尺寸越小，当冷速高于100 ℃/min时，合金强度达到应用要求。推荐粉末Udimet720Li合金盘件固溶处理的冷却方式为：在1000 ℃以上保持低冷却速率来降低淬火应力，然后选择油浴作为盘件淬火的冷却方式，入油温度应在1000 ℃左右。

选择性激光熔化成形CoCrWMo合金工艺优化及摩擦磨损性能

许阳, 班乐, 肖志瑜

2021, 39(6): 505-511. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020050011

[摘要](875) [HTML全文] (351) [PDF 3388KB](77)

摘要:
对选择性激光熔化成形CoCrWMo合金的工艺参数进行优化，并对最佳工艺下合金试样的摩擦磨损性能进行分析。结果表明：选择性激光熔化最佳工艺参数为激光功率280 W，扫描速度800 mm·s⁻¹，铺粉层厚0.03 mm，扫描间距0.10 mm，扫描策略为旋转扫描法（层与层之间旋转15°）。该工艺下激光体能量密度为117 J·mm⁻³，试样相对密度为99.4%，上表面粗糙度（Ra）为4.98 μm，显微硬度为HV 386，抗拉强度为984 MPa，屈服强度为663 MPa，断后伸长率为12.9%。在干摩擦下，CoCrWMo合金的平均摩擦系数随施加载荷的增加呈下降趋势；受磨损过程中应变诱导马氏体转变的影响，合金平均磨损率呈现先增高后降低的变化规律，主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。

材料·制品·应用

超细SiC颗粒对球磨制备纳米晶AZ91镁合金组织及性能的影响

张素卿, 苏倩, 于欢, 夏金环, 马百常, 庄海华, 周吉学

2021, 39(6): 512-519. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019120003

[摘要](285) [HTML全文] (128) [PDF 2460KB](37)

摘要:
通过机械球磨制备了SiC颗粒（SiC_p）增强镁基复合材料粉末（AZ91‒xSiC_p，x=5%、10%、15%，体积分数），实现了镁基体纳米化及亚微米级SiC_p在镁基体中的均匀弥散分布，研究了SiC_p对球磨后粉末微观组织的影响规律。结果表明，SiC_p第二相的引入能够促进机械球磨过程中镁基体晶粒的细化，晶粒细化程度随SiC_p体积分数的增加有所加强，同时SiC_p含量的提高对Al元素在镁基体中的固溶及其自身颗粒的细化起到抑制作用。球磨后AZ91‒xSiC_p（x=5%、10%、15%）复合粉末的硬度分别为HV 166、HV 175和HV 185，强化机制为细晶强化、弥散强化、固溶强化和承载强化，计算得到AZ91‒5%SiC_p复合粉末不同强化机制所引起的强化效果占比分别为86.9%、7.4%、1.8%和3.8%。

氧化石墨烯对FeSiAl合金粉末耐蚀和电磁性能的影响

郭阳, 胡黎明

2021, 39(6): 520-525. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030029

[摘要](308) [HTML全文] (96) [PDF 2374KB](30)

摘要:
为提升FeSiAl（FSA）合金的盐雾耐腐蚀性能，将对氨基苯甲酸（para-aminobenzoic acid，PABA）和氧化石墨烯（graphene oxide，GO）依次接枝和包覆到FeSiAl合金粉末表面，制备了FSA/PABA/GO复合材料，探究了氧化石墨烯对FeSiAl合金粉末耐蚀性和电磁性能的影响。研究表明，氧化石墨烯均匀包覆于FeSiAl合金粉末表面，且与合金粉末紧密结合；氧化石墨烯使FeSiAl合金的盐雾腐蚀电位从−0.15正移至0.08 V，腐蚀速率从1.21×10⁻¹¹ m·s⁻¹降低至4.75×10⁻¹³ m·s⁻¹，显著增强了FeSiAl合金盐雾抗腐蚀性能。由于氧化石墨烯相对于FeSiAl合金具有较高的电导率，显著增加了FeSiAl合金的介电常数。FSA/PABA/GO复合材料在0.5～10.0 GHz具有较低的磁导率，较高的电导率和较低的磁导率导致复合材料表现出较差的微波吸收性能。

熔渗烧结钴浓度梯度对金刚石复合片力学性能的影响

李尚劼, 杨华

2021, 39(6): 526-531. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021090014

[摘要](362) [HTML全文] (190) [PDF 2985KB](34)

摘要:
研究了金刚石复合片超高压高温烧结钴相熔渗机理和钴浓度梯度对金刚石复合片力性能的影响。结果表明，组装方式不同导致液相钴向金刚石层渗透，引起硬质合金基体沿层界面向内出现明显的浓度梯度。对于基体中部置于高温区中心的组装方法得到的金刚石复合片，其层界面硬质合金侧的钴质量分数达到9.42%，远高于常规对装组装方式金刚石复合片的5.58%，抑制了硬质合金在层界面附近钴流失严重的现象，钴浓度梯度减小，该种组装方法得到的金刚石复合片抗冲击性能明显优于传统对装金刚石复合片。钴浓度梯度的差异没有影响金刚石复合片的耐磨性。

高强AZ61Mg‒18%Ti复合材料的制备及力学性能

张小红, 于欢, 胡连喜

2021, 39(6): 532-536. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021050005

[摘要](408) [HTML全文] (104) [PDF 2186KB](22)

摘要:
通过机械球磨、真空热压和热挤压制备了AZ61Mg‒18%Ti（质量分数）复合材料，研究了复合材料的微观组织、室温力学性能和强化机制。结果表明，采用真空热压+热挤压制备的复合材料镁基体平均晶粒尺寸为180 nm，Ti颗粒及纳米级Ti₃Al相弥散分布于镁基体中，Ti颗粒和Ti₃Al相平均尺寸分别为265 nm和10 nm。超细晶AZ61Mg‒18%Ti复合材料具有优异的室温力学性能，其屈服强度、抗压强度和断裂应变分别达到606 MPa、698 MPa和12%。

工艺与设备

电极感应气雾化法制备新型高硬度马氏体铁基合金粉末

刘艳, 尤齐燊, 朱红梅, 张林杰, 张建勋

2021, 39(6): 537-544. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019120013

[摘要](426) [HTML全文] (290) [PDF 2561KB](74)

摘要:
利用正交试验研究了电极感应气雾化（electrode induction gas atomization，EIGA）制粉工艺参数（雾化压力、雾化气体温度和熔炼功率）对新型高硬度马氏体铁基合金粉末粒径分布、粉末流动性和收得率的影响规律。结果表明，粉末粒径分布及其特征主要取决于雾化压力，粉末流动性及收得率主要受雾化压力及雾化气体温度的影响。当制粉工艺参数为雾化压力1.5 MPa、熔炼功率15 kW、雾化气体温度40 ℃时，所得粉末的收得率最高，粒径大小在53～180 μm之间的粉末质量占比高达68.24%，兼具较好的粉末流动性及粉末粒度分布标准偏差，粉末形貌最佳。

TiC基高锰钢结硬质合金的制备技术升级

肖平安, 赵吉康, 顾景洪, 吕蓉, 古思敏, 陈玉祥, 陈焕

2021, 39(6): 545-548. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020090010

[摘要](389) [HTML全文] (229) [PDF 1796KB](43)

摘要:
将脱脂烧结一体化烧结炉应用于TiC基高锰钢结硬质合金的工业生产中，通过技术革新实现了成形剂干净脱除、高温Mn挥发有效控制与收集和合金烧结性能的改善。结果表明，相对于利用传统设备和技术制备的合金，烧结制品的密度提高1.7%～1.8%，TiC颗粒烧结粗化长大和杂质脏化有效减少。在硬度基本不变的情况下，利用升级技术制备的TM60合金和TM52合金的抗弯强度提高30%以上，冲击韧性可实现成倍提升。该项技术有利于扩大TiC基高锰钢结硬质合金的应用范围，充分发挥出钢结硬质合金优异的抗冲击磨粒磨损性能。

文献综述

选区激光熔化铝合金制备研究现状

吴灵芝, 温耀杰, 张百成, 尹海清, 曲选辉

2021, 39(6): 549-562. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020040004

[摘要](1281) [HTML全文] (892) [PDF 3762KB](155)

摘要:
选区激光熔化（selective laser melting，SLM）技术因具有可定制化、加工周期短及精度高等特点，在工业生产中得到广泛应用。本文对选区激光熔化技术及其在铝合金及铝基复合材料制备的研究现状进行了综合性论述。通过论述选区激光熔化特性引出选区激光熔化打印铝合金的优势。介绍了适用于选区激光熔化技术的铸造Al‒Si系合金，结合扫描策略和工艺参数优化，探究了选区激光熔化铝硅合金的微观结构、相组成和力学性能变化规律。讨论了选区激光熔化微/纳米陶瓷强化铝基复合材料的研究现状，分析与总结了添加强化颗粒对组织结构、相对密度、润湿性及相应力学性能的强化机理。总结了工业界与学术界关注的新型高强度铝合金材料的开发及其选区激光熔化的制备，重点论述了新型铝合金的固溶强化和析出相强化机理，并分析了对相对密度和力学性能的影响因素。最后对选区激光熔化铝合金发展趋势及现阶段存在的问题进行了展望。

粉末注射成形钛合金粘结剂体系的研究进展

尤力, 刘艳军, 潘宇, 孙健卓, 惠泰龙, 杨宇承, 于爱华, 刘博文, 李维斌, 路新

2021, 39(6): 563-572. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020090009

[摘要](761) [HTML全文] (423) [PDF 2693KB](111)

摘要:
钛及钛合金具有低比重、高比强度、优异的生物相容性以及良好的耐腐蚀性等特点，在航空航天、生物医疗、化工、船舶、汽车等领域极具应用潜力。钛合金粉末注射成形技术（powder injection molding，PIM）提高了材料的利用率，实现了中小型复杂形状钛产品的大批量、低成本制备，显著地推动了钛及钛合金产品的生产及应用。目前关于粉末注射成形钛合金粘结剂体系的相关文献报道十分有限，新型粉末注射成形钛合金粘结剂体系的开发处于停滞不前的状态。本文分析总结了不同粉末注射成形钛合金粘结剂体系的研究现状，并针对目前存在的问题提出改进措施。