粉末冶金技术

2022, 40(1): 3-3.

[摘要](187) [HTML全文] (146) [PDF 291KB](35)

摘要:

魏东彬, 章林, 张鹏, 吴佩芳, 曹静武, 释加才让, 丁向莹, 赵尚节, 曲选辉

2022, 40(1): 4-12. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020050017

[摘要](493) [HTML全文] (134) [PDF 2654KB](163)

摘要:
利用粉末冶金方法制备了含不同质量分数铜铁预合金粉末的铜基摩擦材料，并在不同温度下对材料摩擦性能进行测试。结果表明：铜铁预合金粉末的引入使得铁元素在烧结后铜基体中及铜基体与其他组元界面处析出，阻碍了烧结，导致材料密度下降。存在于界面处的铁以及反应生成的珠光体成为硬质强化相，使得材料的磨损机理从纯铜基体时的黏着磨损向添加铜铁预合金粉末之后的磨粒磨损转变，导致摩擦系数先下降后上升。200～250 ℃为摩擦系数保持稳定的临界温度。当超过临界温度时，摩擦表面铜软化，其自润滑作用使得摩擦系数下降。含30%铜铁预合金粉末的铜基摩擦材料（质量分数）的摩擦磨损性能最佳，这是由于此时摩擦材料兼具铜良好的塑性以及生成的适量硬质相能够强化摩擦表面。

变温超固相线液相烧结工艺对15Cr系高铬铸铁显微组织及性能的影响

古思敏, 肖平安, 顾景洪, 吕蓉, 赵吉康, 钟斯远

2022, 40(1): 13-21. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021040016

[摘要](389) [HTML全文] (200) [PDF 3161KB](102)

摘要:
为解决常规定温超固相线液相烧结出现的烧结温度窗口狭窄和产品力学性能对烧结温度波动敏感的问题，采用变温超固相线液相烧结工艺制备了粉末冶金高铬铸铁，研究了变温超固相线液相烧结的高温阶段工艺参数对15Cr系高铬铸铁显微组织和力学性能的影响，并与定温超固相线液相烧结制备的合金进行了对比。研究发现，变温超固相线液相烧结制备的合金由M₇C₃型碳化物、马氏体及少量奥氏体组成，通过高、低温两个阶段的烧结能够实现高效致密化和对显微组织的有效调控，制备出相对密度超过98.96%的高性能合金材料，烧结温度窗口相较于定温超固相线液相烧结扩展了15 ℃。在1225～1245 ℃、5～10 min的高温阶段窗口，随烧结温度升高与保温时间延长，合金显微组织逐渐粗化；当高温阶段烧结保温时间控制在10 min以内时，合金晶粒尺寸低于26.98 μm，组织粗化程度可接受。变温超固相线液相烧结高铬铸铁的硬度和冲击韧性优于定温超固相线液相烧结高铬铸铁，且冲击韧性在烧结窗口内保持稳定，平均值达12.10 J·cm⁻²。在1～3 J·cm⁻²冲击功下，变温超固相线液相烧结试样的抗冲击磨粒磨损性能优于定温超固相线液相烧结试样，随着冲击功提高，合金的抗冲击磨粒磨损性能提升从9.70%提高到19.83%。

粉末冶金法制备核燃料包壳FeCrAl合金研究进展

贾文清, 刘向兵, 徐超亮, 李远飞, 钱王洁, 全琪炜, 尹建

2022, 40(1): 22-32. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021060010

[摘要](1817) [HTML全文] (278) [PDF 3979KB](216)

摘要:
燃料包壳是核反应堆安全运行的重要保障。福岛核事故后，国内外开展了大量新型事故容错燃料包壳的研发工作。由于具有抗高温氧化和高强度等优异的综合性能，FeCrAl合金已成为新一代事故容错燃料包壳的重要候选材料之一。经过多年积累，核燃料包壳FeCrAl合金的设计和制备研究已取得一定进展。利用粉末冶金方法制备性能更为优异的氧化物弥散强化FeCrAl合金前景广阔，受到国内外学者的广泛关注。本文综述了核燃料包壳FeCrAl合金的成分设计、熔炼制备和粉末冶金制备的研究现状，分析了不同方法制备合金的组织性能及存在的问题，对未来核燃料包壳FeCrAl合金的设计和制备进行了展望。

气体雾化法制备TiB₂/Al复合材料粉末及其组织演变

江鸿翔, 宋岩, 赵雷, 何杰, 赵九洲, 张丽丽

2022, 40(1): 33-39. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030039

[摘要](379) [HTML全文] (144) [PDF 2982KB](59)

摘要:
采用氟盐反应法制备TiB₂/Al复合材料铸锭，并以此为原料利用高压气体雾化制粉技术制备TiB₂/Al复合材料粉末。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、粒度分布仪等手段对所制备铸锭和粉末的组织及性能进行了表征。结果表明：Al熔体中TiB₂的溶度积远小于TiAl₃和AlB₂的溶度积，TiB₂自Al熔体中沉淀析出导致的体系Gibbs自由能变化量比TiAl₃或AlB₂自Al熔体中沉淀析出导致的体系Gibbs自由能变化量的值更小。TiB₂/Al复合材料铸锭及粉末均主要由α-Al相和TiB₂相组成。气体雾化制备TiB₂/Al复合材料粉末中TiB₂颗粒具有纳米尺度，且均匀弥散地分布于Al基体之中，不存在明显的偏聚现象。TiB₂/Al复合材料粉末的粒度主要分布在10～100 μm之间，呈正态分布，粒径介于10～70 μm粉末占比（质量分数）约为81.1%，粒径大于70 μm粉末收得率为12.6%，粒径小于10 μm粉末收得率为6.3%。

高导热金属基复合材料的制备与研究进展

陈贞睿, 刘超, 谢炎崇, 潘志忠, 任淑彬, 曲选辉

2022, 40(1): 40-52. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021040002

[摘要](2026) [HTML全文] (410) [PDF 3067KB](198)

摘要:
随着电子器件芯片功率的不断提高，对散热材料的热物理性能提出了更高的要求。将高导热、低膨胀的增强相和高导热的金属进行复合得到的金属基复合材料，能够兼顾高的热导率和可调控的热膨胀系数，是理想的散热材料。本文对以Si、SiC_p、金刚石、鳞片石墨为增强相的铜基及铝基复合材料的研究进展进行了总结，并就金属基复合材料目前存在的问题及未来的研究方向进行了展望。

SiC对粉碎烧结法制备P型Bi_0.5Sb_1.5Te₃合金热电性能的影响

王小宇, 江威, 朱彬, 孙远涛, 向波, 黄中月, 杨双根, 祖方遒

2022, 40(1): 53-59. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020010008

[摘要](354) [HTML全文] (189) [PDF 2615KB](161)

摘要:
向粉碎法制备的Bi_0.5Sb_1.5Te₃+5%Te（质量分数）合金粉体中混入不同体积分数的SiC颗粒，利用放电等离子体烧结法制备SiC复合块体材料，探究块体材料组织和热电性能的变化规律。研究发现：随着SiC体积分数的增加，块体材料的取向性弱化，组织细化，载流子浓度增加，迁移率降低；由于取向性弱化及组织细化，加强了声子散射，降低了晶格热导率。由于SiC复合块体材料的电学性能恶化，块体材料的无量纲热电优值（ZT）并未获得显著的提升；当SiC体积分数为0.40%时，SiC复合块体材料在322 K时具有最优的无量纲热电优值（ZT=～0.81）。

基于表面改性的非均匀结构硬质合金研究进展

陈健, 刘炳耀, 邓欣, 伍尚华, 刘金洋

2022, 40(1): 60-66. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020020003

[摘要](656) [HTML全文] (223) [PDF 2165KB](146)

摘要:
表面改性是使材料表面获得与其基体不同微观组织的处理技术，能够有效调控材料表面的力学性能。因此，将表面改性方法应用于改善硬质合金表面的微观组织，能够有效避免均匀结构硬质合金显微结构–宏观性能的局限性，为制备高性能非均匀结构硬质合金提供技术方案。由于硬质合金表面改性研究的起步较晚且表面改性方法较多，表面改性方法的选取及其改性机理依然面临思路不清的问题。本文总结了化学表面改性梯度硬质合金的材料体系、制备机理、微观结构及力学性能，概括了物理表面改性得到的硬质合金涂层方法与功能，综述了表面改性在硬质合金领域的应用和研究进展，以期为制备高耐磨和高韧性的非均匀结构硬质合金提供参考。

SiC含量对SiC_p/Al复合材料摩擦性能的影响

徐保海, 刘联军, 车明超, 李利

2022, 40(1): 67-71. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020030014

[摘要](403) [HTML全文] (216) [PDF 3468KB](118)

摘要:
采用粉末冶金技术制备了SiC_p/Al复合材料，探讨了SiC颗粒质量分数对SiC_p/Al复合材料密度、布氏硬度、微观形貌以及摩擦磨损性能的影响。结果表明，SiC颗粒表面形成了少量可提高界面结合性的Al₄C₃化合物。随着SiC质量分数增加，SiC_p/Al复合材料的密度没有明显的变化，当SiC质量分数增加至25%时，密度明显下降。SiC_p/Al复合材料的布氏硬度随着SiC质量分数的增加呈先增长后减小的变化趋势。当SiC质量分数为20%时，材料的硬度最优（HBW 114），平均摩擦系数达到最大值（0.3425），摩擦后试样表面形貌平整且犁沟较浅，SiC颗粒未出现明显剥落。

金属粉末注射成形技术及其数值模拟

侯成龙, 郭俊卿, 陈拂晓, 皇涛

2022, 40(1): 72-79. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020120007

[摘要](908) [HTML全文] (574) [PDF 2312KB](99)

摘要:
金属粉末注射成形技术可以大批量、低成本地制造高性能异形精密零部件，是当前先进制造技术领域研究的热点之一。本文概述了金属粉末注射成形的工艺，包括粉末制备、粘结剂选取、混料、注射以及后续的脱脂、烧结，介绍了金属粉末注射成形的发展过程、现状及新工艺，深入分析了金属粉末注射成形数值模拟，在此基础上展望了金属粉末注射成形的发展趋势。

固体火箭发动机用钼镧喷管断口形貌及组织分析

林冰涛, 何君, 刘仲位, 王承阳, 李明, 孙晓霞, 周淑秋

2022, 40(1): 80-85. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021070003

[摘要](465) [HTML全文] (151) [PDF 2207KB](45)

摘要:
通过固体火箭发动机地面热试车实验获得烧蚀后的钼镧喷管试样，对比分析了烧蚀前后试样的金相组织，在常温和1000 ℃条件下进行了钼镧材料的力学性能实验。结果表明：对于工作时间2.1 s的固体火箭发动机中搭载使用的钼镧喷管，内型面形状完整，尺寸无明显变化，抗烧蚀性能表现良好；烧蚀前后金相组织对比显示晶粒发生再结晶，特别是喷口及喷管中部工作温度高的位置，形貌变化明显，由细长的纤维状变为等轴晶趋势。镧的氧化物粒子对钼起到了韧化作用，合金试样1000 ℃高温和常温下断口出现颈缩和韧窝，高温下韧窝深浅差异更大，抗拉强度和伸长率有所下降。

金属增材制造技术在核工业领域的应用与发展

马青原, 杜沛南, 彭英博, 张瑞谦, 张伟

2022, 40(1): 86-94. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020110005

[摘要](658) [HTML全文] (595) [PDF 2270KB](150)

摘要:
增材制造能够制备任意复杂形状的零件，具有快速、高效、经济、全智能化和全柔性化制造的优势。本文总结了国内外典型的金属增材制造技术，介绍了金属增材制造技术在核工业领域的应用，梳理了增材制造核材料产品的性能表现，并以实际案例证明了金属增材制造技术在核工业领域的优势。本文结合革新性反应堆技术在核材料中的应用背景，展望了增材制造技术在核材料领域的发展趋势。

2022年 第40卷 第1期

2022年第40卷第1期