粉末冶金技术

张强, 郑亮, 许文勇, 李周, 张国庆, 谢建新

2022, 40(5): 387-400. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022050016

[摘要](4538) [HTML全文] (274) [PDF 8431KB](136)

摘要:
概述了国内外镍基粉末高温合金的发展、氩气雾化制粉技术的特点、氩气雾化镍基高温合金粉末的特性和增材制造用镍基高温合金粉末的发展方向，重点介绍了镍基高温合金粉末的形貌与粒度控制、氧化特性、气体脱附行为和缺陷形成及控制措施。讨论了镍基高温合金粉末特性与合金缺陷之间的内在关系，总结了缺陷消除措施的研究进展，明确了未来粉末涡轮盘用氩气雾化镍基高温合金粉末质量优化的发展方向，并对高品质氩气雾化镍基高温合金粉末促进增材制造技术在航空航天领域的应用进行了展望。

纳米碳化聚合物的制备、性质及应用

易健宏, 赵文敏, 何衍, 鲍瑞

2022, 40(5): 401-412. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022060002

[摘要](1928) [HTML全文] (206) [PDF 4256KB](50)

摘要:
纳米碳化聚合物作为一种新型的碳纳米材料引起了人们广泛的关注。纳米碳化聚合物具有独特的核壳结构（sp²/sp³组成碳核，聚合物链、官能团构成壳），学者们通过调控反应条件以获得预期的纳米碳化聚合物结构，并将其广泛应用于生物成像、传感器、催化、发光二极管、铜基复合材料等领域。本文分析讨论了纳米碳化聚合物的结构、合成方法、形成机理、主要性质及应用，介绍了该同素异构体在材料、尤其是粉末冶金材料中的最新研究成果，最后对纳米碳化聚合物未来的发展进行展望。

微晶蜡基WC–10Co注射成形喂料的流变性能及溶剂脱脂行为

袁建坤, 杨宇, 陈鹏起, 程继贵

2022, 40(5): 413-420. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022050011

[摘要](285) [HTML全文] (46) [PDF 4039KB](51)

摘要:
以微晶蜡为粘结剂主要组元，与WC–10Co（YG10）粉末密炼混合，得到注射成形喂料。通过线性拟合计算出喂料的非牛顿指数、粘流活化能和综合流变学因子，考察不同温度与剪切速率下喂料的流变性能。对成形坯体在不同温度下于不同脱脂溶剂中的失重进行分析，考察坯体的溶剂脱脂动力学行为。结果表明，微晶蜡基喂料呈现假塑性流体的剪切稀化特征，对剪切速率和温度的敏感性较为稳定，综合流变性能良好。可溶性粘结剂组元的脱除主要发生在脱脂前期，由扩散所控制，且随着坯体厚度和体积的减小及脱脂温度的升高，扩散系数增大。

用于制备高性能钛基复合材料的碳包覆钛复合粉体研究进展

李少夫, 杨亚锋

2022, 40(5): 421-430. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022050017

[摘要](4365) [HTML全文] (139) [PDF 9685KB](61)

摘要:
钛基复合材料中增强相的形貌和分布是决定材料性能的关键，常规粉体机械混合后烧结引入增强相的方式存在形貌难调控、分布单一且均匀性差等问题，导致其强化效果不佳。针对该问题，本团队开发了一系列碳包覆钛复合粉体，通过设计包覆碳源的结构与组成调控粉体烧结过程中增强相的形成路径，不仅实现了增强相形貌调控和不同形貌的组合搭配，而且得到了晶内和晶界双增强相组织，大幅提升了钛基复合材料的力学性能。在此基础上，将碳包覆钛复合粉体拓展应用至钛基复合材料的3D打印领域，解决了高品质复合粉体缺乏并制约其发展的瓶颈问题。总结并评述了碳包覆钛复合粉体在制备钛基复合材料中取得的研究结果与工作进展，为增强相设计与调控提供新的研究思路及技术路线。

选区激光熔化工艺对NiTi形状记忆合金相变及拉伸性能影响

李晴, 席晓莹, 张建涛, 唐浩, 柳中强, 肖志瑜

2022, 40(5): 431-440. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022010009

[摘要](2601) [HTML全文] (108) [PDF 5430KB](76)

摘要:
采用选区激光熔化成形工艺制备了NiTi形状记忆合金，研究了不同工艺参数组合下激光能量密度对NiTi合金相变、显微组织、拉伸性能和形状记忆性能的影响。结果表明：激光能量密度在45～85 J·mm⁻³时，试样相对密度均在99.5%以上。随激光能量密度增大，试样中NiTi（B2）相含量有所减少，相变温度逐渐提高。在打印试样中均存在纳米Ti₂Ni相，随激光能量密度增大，析出相从均匀点状分布变为半网状分布。激光能量密度为47.62 J·mm⁻³的试样具有最优综合性能，样品的抗拉强度为(783±3) MPa，断后伸长率为(13.9±0.2)%，室温循环拉伸20次经热回复后回复率可达100%，可回复应变为2.75%。

粉末特性对30CrMnSiNi2A钢组织和性能的影响

李洁, 刘文胜, 蔡青山, 段有腾, 朱文谭, 马运柱

2022, 40(5): 441-450. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022030015

[摘要](331) [HTML全文] (62) [PDF 10442KB](64)

摘要:
采用水雾化（water atomization，WA）、气雾化（gas atomization，GA）和等离子旋转电极雾化（plasma rotating electrode process，PREP）方式制备30CrMnSiNi2A钢粉，对比分析了不同雾化粉末的特征及其烧结体的组织与性能。结果表明：不同雾化粉末的形貌、粒度分布、氧含量及流动性等特征均存在一定差异，其中水雾化和气雾化粉末中存在空心粉和卫星粉，等离子旋转电极雾化粉末无内部缺陷，具有优异流动性，且氧含量最低。三种雾化粉末的烧结样品组织均为粒状贝氏体，但呈现出不同的原始颗粒边界形貌，随粉末氧含量的降低，原始颗粒边界处夹杂物尺寸减小，成分由富Al氧化物变为富Al、Si氧化物。相比于水雾化和气雾化粉末，等离子旋转电极雾化粉末的烧结样品拉伸性能最优，其拉伸强度和伸长率分别为1310 MPa和11.5%，这得益于良好的粉末质量和低的氧含量。

高熵合金研究进展

宋鑫芳, 张勇

2022, 40(5): 451-457. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022040003

[摘要](511) [HTML全文] (3610) [PDF 3759KB](319)

摘要:
高熵合金突破了传统合金成分的限制，通过调配多种组元的排列组合和含量，赋予了高熵合金高强度、高韧性、高硬度、低温韧性、耐腐蚀和抗辐照等优异的力学性能和功能性能，在众多领域表现出了巨大的应用潜力。高熵合金目前主要有三个代表性的种类：以3d过渡族金属为主的Cantor合金（CoCrFeMnNi）；以难熔金属为主的Senkov合金（NbMoTaW）；以铝镁钛等轻质元素为主的低密度高熵合金（AlMgLiZnCu, AlMgZnCuSi, AlZrTiNbMo）。本文从高熵合金的概念出发，详细介绍了高熵合金的制备工艺，讨论了如何制备具有高强度‒高塑形、优秀磁性能‒力学性能以及高强度‒高导电性、轻质‒高强度等优异综合性能的高熵合金，并对高熵合金未来的发展趋势进行了展望。

高密度铁基粉末冶金零件制备技术

包崇玺, 曹阳, 易健宏, 彭元东, 柳学全, 方东, 王劲松, 何灵敏

2022, 40(5): 458-464. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022030001

[摘要](510) [HTML全文] (111) [PDF 7441KB](84)

摘要:
介绍了东睦新材料集团股份有限公司已经使用的高密度铁基粉末冶金产品制造技术，包括温压成形、温模压制、复压复烧等，并讨论了这些技术的优缺点。所述高密度铁基粉末冶金零件制备技术虽可以提升粉末冶金零件的密度，强度也达到较高的水平，但是零件的精度及粗糙度等尚不能满足高端应用的要求，仍需进一步机加工。未来仍需提升粉末冶金模具的制造精度、粉末特性和工艺稳定性，开发低成本、高精度、高强度的烧结铁基零件制备技术。

液相反应烧结制备Al–Si合金半固态坯料

刘文超, 邓澄, 胡连喜, 孙宇, 高飞

2022, 40(5): 465-470. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022040011

[摘要](2216) [HTML全文] (61) [PDF 3644KB](48)

摘要:
通过Al、Si元素粉末的液相反应烧结制备了用于半固态成形的Al–6%Si（质量分数）合金坯料。研究结果表明，Al–6%Si混合粉末具有较好的冷压成形性能，经500 MPa冷压之后，其相对密度可达到97.6%。混合粉末的冷压压制特性可用黄培云压制方程进行描述。Al、Si元素粉末可以在585 ℃下发生反应生成液相，液相围绕等轴状的固相Al晶粒形成半固态组织。Al晶粒尺寸和液相含量随着反应时间的增加而增加。Al–6%Si元素粉末的反应烧结是一个液相持续存在的反应烧结系统，可以通过控制反应时间来控制半固态坯料的微观组织。

WC–Co硬质合金摩擦磨损行为的分子动力学模拟

娄鹤子, 王海滨, 刘雪梅, 吕皓, 刘超, 林亮亮, 王明胜, 宋晓艳

2022, 40(5): 471-478. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022040016

[摘要](632) [HTML全文] (232) [PDF 4810KB](134)

摘要:
利用分子动力学模拟研究了WC–Co硬质合金在不同条件下的摩擦过程，分析了晶粒尺寸、摩擦载荷和滑动速率等因素对硬质合金摩擦磨损行为的影响，从原子尺度揭示了硬质合金发生摩擦磨损的微观机制。结果表明，随晶粒尺寸增大，相比于晶粒转动，Co相和WC中的位错滑移逐渐在摩擦引起的塑性变形机制中起主导作用。摩擦载荷增大会导致易变形的Co粘结相被挤出表面而首先去除，通过减小晶粒尺寸可以抑制Co相的挤出–磨损机制，进而提高硬质合金的抗滑动磨损性能。滑动速率升高会降低磨损速率，主要原因是在高速滑动过程中，亚表层各相中位错的形核扩展缺乏持续的驱动应力，位错密度较低，WC不易发生断裂，Co相被挤出表面造成的磨损程度明显减轻。

2022年 第40卷 第5期

2022年第40卷第5期