粉末冶金技术

2023年第41卷第6期

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杜帅, 陶洪亮, 黄明初, 周浩钧, 李益民, 尹育航, 罗丰华

2023, 41(6): 481-489. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030035

[摘要](2407) [HTML全文] (424) [PDF 7036KB](97)

摘要:
以FeCoCu预合金粉作为金刚石工具的主要胎体材料，以CuSn₁₅预合金粉为添加剂，通过无压烧结制备胎体和金刚石工具材料，研究了CuSn₁₅含量对胎体和金刚石工具材料力学性能、金刚石把持力和显微组织的影响，分析了添加CuSn₁₅后金刚石与胎体金属结合界面，探讨了界面之间化学键合、机械包镶以及胎体与金刚石颗粒支撑力三个方面的变化对金刚石把持力的影响。结果表明：随着CnSn₁₅添加量的增多，FeCoCu胎体材料的相对密度、硬度、抗弯强度呈先增大再降低的趋势。添加质量分数8%CuSn₁₅的FeCoCu胎体性能较好，此时胎体相对密度为97.5%，硬度为HRB 104.6，抗弯强度为1112.6 MPa。采用添加质量分数8%CuSn₁₅的FeCoCu胎体制备金刚石工具时，其强度损失率较低，为21.7%，表明胎体对金刚石工具有较好把持力。

界面热失配对金属基复合材料力学性能的影响

侯雅男, 杨昆明, 刘悦, 范同祥

2023, 41(6): 490-499, 507. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030033

[摘要](2507) [HTML全文] (251) [PDF 3708KB](121)

摘要:
由于金属基体和增强相的热膨胀系数存在差异，金属基复合材料在制备降温过程中不可避免地产生热失配应力。研究表明，金属基复合材料热失配应力在近界面处以不同类型金属缺陷的形式进行释放，在远离界面处以热残余应力的形式保留。热失配应力释放的缺陷类型、尺寸、密度以及热残余应力的存在均会显著影响金属基复合材料的力学性能。本文阐述了界面热失配缺陷和热残余应力的产生，详细分析了界面热失配对金属基复合材料力学性能的影响，为进一步实现金属基复合材料的界面结构设计和优化提供理论基础和科学依据。

机械合金化结合激光熔覆技术制备CoCrMoNbTi难熔高熵合金

何龙俊, 张咪娜, 叶旭阳, 阮殿波, 张文武

2023, 41(6): 500-507. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021080011

[摘要](2123) [HTML全文] (158) [PDF 4336KB](80)

摘要:
采用机械合金化方法制备CoCrMoNbTi难熔高熵合金粉末，并通过激光熔覆技术成功制备出CoCrMoNbTi高熵合金涂层。研究了球磨时间对合金粉末组织形貌的影响，并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪等分析了高熵合金粉末和涂层的微观结构。结果表明，随着球磨时间的增加，单质金属的衍射峰按其熔点由低到高陆续消失。粉末微观形貌随球磨时间变化明显，粉末由原始状态被挤压成片状，片状粉末逐渐焊合在一起形成扁平状粉末颗粒。在球磨时间达到40 h时，粉末实现完全合金化，此时粉末形貌趋于球形且得到了极大的细化，粉末中各元素分布均匀，形成了稳定的单相体心立方固溶体结构。CoCrMoNbTi难熔高熵合金激光熔覆层成形质量良好，主要由体心立方固溶体和少量Cr₂Nb、Co₂Ti化合物组成，树枝晶组织细小致密。

C与Cr含量对粉末锻造Fe–Cu–C–Cr合金组织和物理性能影响

万霖, 张继峰, 孙露, 邱天旭, 申小平

2023, 41(6): 508-515. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020090001

[摘要](1532) [HTML全文] (38) [PDF 12863KB](44)

摘要:
通过改变粉末锻造Fe–Cu–C–Cr合金中C、Cr的质量分数，研究C、Cr含量对合金组织和物理性能的影响。结果表明：在不添加Cr的情况下，合金的组织主要为铁素体和渗碳体，合金硬度和抗拉强度随C含量的增加小幅增加，C含量对合金最终摩擦系数的影响不大；添加Cr元素后，合金密度降低，组织也较为复杂，合金硬度随Cr含量的增加而增加，最高可达HRA 68.6。C和Cr共同影响合金高温抗拉强度，Fe–2Cu–0.5C–5Cr抗拉强度最高，为378 MPa。合金摩擦系数随Cr含量的增加而减小，当Cr质量分数为10%时，合金最终摩擦系数为0.195，磨损方式为氧化磨损和少量的磨粒磨损。

粉末冶金Mo−Re合金微观组织及高温拉伸性能

林小辉, 薛建嵘, 高选乔, 梁静, 张新, 李延超, 杨毅超, 张文

2023, 41(6): 516-522. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021120003

[摘要](1957) [HTML全文] (155) [PDF 4212KB](88)

摘要:
采用粉末冶金结合高温压力加工制备了Mo−14Re和Mo−42Re合金棒材，观察与测试了Mo−Re合金的微观组织、相组成、室温及高温拉伸性能，并结合断口形貌分析了合金断裂机制。结果表明，经高温压力加工后，Mo−Re合金晶粒由等轴状转变为拉长的纤维状，相对密度达99.6%以上。Re固溶于Mo中，使Mo−Re合金晶格常数从Mo−14Re的3.1384 Å减小到Mo−42Re的3.1304 Å，导致晶格畸变程度增大。当Re质量分数从14%增加到42%，Mo−Re合金的室温及高温强度得到大幅提升。随测试温度升高，合金强度下降，Mo−14Re断后伸长率有所下降，而Mo−42Re断后伸长率呈上升趋势。Mo−14Re室温断口呈木纹状撕裂型断裂，1100～1300 ℃断口呈韧窝状，在1500 ℃时塑性变形主要由晶界滑移产生。Mo−42Re室温断口为穿晶断裂，1100～1500 ℃断口为完全的韧窝状，塑性变形由韧窝产生的非均匀变形提供。

退火温度对钨铼合金组织和性能的影响

王承阳, 刘洁, 孙艳艳, 常洋, 董帝, 张海鹏, 刘城凯

2023, 41(6): 523-527. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2023040008

[摘要](1570) [HTML全文] (61) [PDF 3440KB](55)

摘要:
采用粉末冶金工艺制备了钨铼合金，通过拉伸性能测试、硬度测试、光学显微观察等手段，研究了退火温度对钨铼合金组织和性能的影响。研究表明：锻造后的钨铼合金室温抗拉强度为1620 MPa，断后伸长率为20%，维氏硬度为HV₃₀ 540。钨铼合金在1500 ℃时开始发生局部再结晶，1700 ℃时发生晶粒长大。钨铼合金的室温抗拉强度、维氏硬度随着退火温度的提高而降低，断后伸长率随着退火温度的升高先增大后减小。

电化学抛光对选区激光熔化成形Ti6Al4V牙冠表面质量及耐蚀性能的影响

倪晓晴, 张亮, 吴文恒, 孔德成, 温莹, 王力, 董超芳

2023, 41(6): 528-535, 542. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021110011

[摘要](1699) [HTML全文] (62) [PDF 9133KB](44)

摘要:
研究了电化学抛光过程中电解液比例、电压、电解时间等参数对选区激光熔化成形Ti6Al4V牙冠表面质量及耐蚀性能的影响。结果表明，选区激光熔化成形的Ti6Al4V牙冠表面粗糙度较大，有明显的熔池边界及台阶，试样表面粘结大量粉末颗粒，初始粗糙度高达30 μm。在体积比1:8的高氯酸和醋酸电解液中进行电化学抛光，当电压较小（10 V）时，只能去除表面粘附的粉末颗粒，抛光效果不明显；当抛光电压较高（50 V）或高氯酸和醋酸比例较大时，表面抛光过度，导致局部凹凸不平，粗糙度明显上升。在30 V电压下抛光30 min后，表面质量较好，表面粗糙度约为1 μm，达到使用要求。经抛光处理后的Ti6Al4V牙冠表面的耐蚀性能大大提升，相比于未进行表面处理的牙冠，其耐蚀性能提高近一个数量级。

银包覆过渡族金属硒化物的制备及银基复合材料性能

施琴, 朱和军

2023, 41(6): 536-542. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020030013

[摘要](1567) [HTML全文] (29) [PDF 3450KB](38)

摘要:
为了提升银基复合材料中各相与基体之间的界面结合强度，改善材料性能，采用化学还原制备银包覆NbSe₂及银包覆Ti_0.09Nb_0.91Se₂颗粒，并通过粉末冶金法制备了Ag基复合材料。结果表明：银颗粒均匀分布在过渡族金属硒化物表面，包覆效果好。银包覆处理增加了过渡族金属硒化物与金属基体Ag之间的接触，改善了Ag与过渡族金属硒化物之间的润湿性，减小了Ag与过渡族金属颗粒之间的排斥力，使得过渡族金属硒化物在Ag基复合材料发生分解的可能性大大降低，提高了复合材料的力学性能，增强了过渡族金属硒化物与基体之间的界面结合强度。与含有NbSe₂的银基复合材料相比，含有Ag包覆过渡族金属硒化物的银基复合材料的摩擦性能略有下降。

燃烧法制备亚微米Co³⁺掺杂LaBO₃粉体及表征

邰越, 许玲子, 储刚, 吴静, 贾雅薇, 付丽婷, 张静, 孟竺

2023, 41(6): 543-547. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030026

[摘要](1699) [HTML全文] (49) [PDF 2660KB](36)

摘要:
以La(NO₃)₃·6H₂O、Co(NO₃)₃·6H₂O、H₃BO₃和C₂H₅NO₂为原料，采用燃烧法合成Co³⁺掺杂LaBO₃粉体，其中原料摩尔比为[La(NO₃)₃·6H₂O+Co(NO₃)₃·6H₂O]:H₃BO₃:C₂H₅NO₂=3:3:5，研究了目标产物La_(1−x)Co_xBO₃（x=0.01～0.04）在750～950 ℃的合成反应过程及产物结晶形态，分析了合成条件对产物晶体形态的影响，得到了最佳的原料配比、反应温度、反应时间和掺杂量。结果表明，燃烧合成法可用于制备Co³⁺掺杂LaBO₃粉体，且实验条件简单，煅烧温度较低，产率高，易于工业化。最佳反应条件为900 ℃、4 h，改性剂钴的掺杂量为x=0.03，产物为La_0.97Co_0.03BO₃粉体。在该反应条件下，产物颗粒大小均匀，为直径115～185 nm、长度400～600 nm的短棒状粉体。Co³⁺掺杂LaBO₃粉体产物在330～440 nm处出现一个较宽的荧光激发带，说明具有较为均匀粒径和晶体形貌的Co³⁺掺杂LaBO₃粉体可以作为制备发光粉体的基质材料。

粉末烧结对Mg‒Sc合金微观组织和力学性能的影响

韩国强, 王玮玮, 李晓艳

2023, 41(6): 548-553. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020070005

[摘要](1854) [HTML全文] (86) [PDF 3556KB](45)

摘要:
在惰性气氛下，经500 ℃烧结2 h和300 ℃挤压制得镁钪合金，并对其进行微观组织观察和力学性能测试。结果表明：粉末烧结镁钪合金的相组成主要为基体Mg相，未发现Mg‒Sc相生成。在粉末烧结过程中，钪元素在镁基体中发生扩散，明显改善界面结合形式，提高了镁钪界面的结合性。当钪质量分数为1.0%时，镁钪合金的伸长率达到10.37%，提高了61%。在拉伸试样断口处发现大量韧窝存在，说明烧结处理可明显提高镁钪合金的韧性。

金属丝网多孔材料研究进展

马军, 王建忠, 吴琛, 李广忠, 杨保军, 敖庆波

2023, 41(6): 554-563. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021090021

[摘要](2015) [HTML全文] (56) [PDF 3822KB](57)

摘要:
金属丝网多孔材料是一类孔隙可控、高比表面积、高强度、价格低廉的多孔材料，由于具有高透气性和高过滤精度，在高温烟气、油浆等过滤分离领域得到了广泛应用。由于金属丝网多孔材料同时具有高比表面积、开孔特性、高孔隙度、高强度和孔隙可逐级调控等特性，在光催化、机车尾气净化、高效换热、爆燃冲击防护等领域得到重视。本文介绍了金属丝网多孔材料的结构及制备方法，着重总结了金属丝网多孔材料在过滤分离、催化、高效换热、爆燃防护等领域的应用进展，并对其应用前景和发展方向进行了展望。

40%SiCp/Al复合材料热变形行为及热加工图

郝世明, 刘鹏茹, 庞晋安, 彭名卿, 吴浩展, 袁浩然

2023, 41(6): 564-571, 576. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021080007

[摘要](2000) [HTML全文] (66) [PDF 3277KB](45)

摘要:
采用Glebble-1500D热模拟试验机，在350～500 ℃变形温度、0.01～10.00 s⁻¹应变速率条件下进行等温压缩变形，研究40%SiCp/Al复合材料（体积分数）的热加工性能。通过热变形真应力-真应变曲线分析复合材料的热变形规律，建立材料本构方程，利用动态材料模型计算出应变速率敏感指数和功率耗散效率系数，绘制出功率耗散图、失稳图及二维加工图。结果表明，应变速率和变形温度显著影响流变应力，应变速率一定时，变形温度升高，流变应力减小；在相同的变形温度下，随应变速率的增加，流变应力也随之升高。根据加工图可知，在高温高应变速率条件下，材料的功率耗散效率系数大，说明该变形区域发生了组织转变；应变对失稳区域和加工区域影响不大，功率耗散效率系数随应变的增加而增大。40%SiCp/Al复合材料建议热加工条件为变形温度436～491 ℃，应变速率0.04～9.97 s⁻¹。

金属钼-氧化物金属陶瓷高温导电性能

齐素慈, 李建朝, 许继芳

2023, 41(6): 572-576. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020090013

[摘要](1655) [HTML全文] (49) [PDF 2348KB](42)

摘要:
以Mo-ZrO₂、Mo-SiO₂和Mo-Al₂O₃金属陶瓷为研究对象，基于通用有效介质方程建立金属陶瓷的电导率模型，分析温度、氧化物类型、相对密度等因素对其电导率的影响，并利用实验进行验证。结果表明，三种金属陶瓷电导率的氧化物临界体积分数分别为0.249，0.095和0.145，临界指数分别为2.52，3.20和2.90。电导率模型计算结果与实验结果吻合程度较好。当陶瓷相体积分数较低时，呈现电子电导的温阻特性；当陶瓷相体积分数较高时，呈现离子电导的温阻特性。金属钼-氧化物金属陶瓷高温导体材料中氧化物体积分数不宜超过0.6。氧化物类型对金属陶瓷的导电性能影响较小，相对密度或孔隙度对金属陶瓷电导率影响较大，相对电导率随着相对密度的降低而急剧减小，相对密度值以大于0.95为宜。

粉末冶金Fe−2Cu−0.5C钢高温拉伸变形行为

简杰, 郭彪, 李强, 李肖, 宋久鹏, 张羽, 敖进清, 黄勇

2023, 41(6): 577-585. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021080001

[摘要](1964) [HTML全文] (44) [PDF 4841KB](44)

摘要:
使用Gleeble-3500型热模拟机对粉末冶金Fe−2Cu−0.5C钢在变形温度850～1000 ℃、应变速率0.1～10.0 s⁻¹下进行高温拉伸测试，定量分析变形温度、应变速率对粉末冶金钢高温拉伸变形行为的影响。通过应力应变曲线计算了该粉末冶金钢高温拉伸过程的断裂功，建立了断裂功与变形温度、应变速率的数学模型。基于Hensel-Spittel模型和BP神经网络模型建立了该粉末冶金钢的本构模型，用于表征其高温拉伸流变行为，并将两种模型的预测结果进行比较。结果表明：所建立的断裂功模型能够描述该粉末冶金钢在不同变形温度和应变速率下的抗断裂能力。Hensel-Spittel本构模型的预测值与实验值的平均绝对相对误差为3.16%，决定系数为0.9743，而BP神经网络模型的预测值与实验值的平均绝对相对误差为0.17%，决定系数为0.9999，说明BP神经网络模型的预测能力更强，能更好地表征粉末冶金Fe−2Cu−0.5C钢的高温拉伸流变行为。

超声振动辅助压制粗晶WC−10Co硬质合金

黄丽容, 王云, 谢俊杰, 黄必华

2023, 41(6): 586-592. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022030005

[摘要](2030) [HTML全文] (119) [PDF 2808KB](58)

摘要:
为改善粗晶WC−10Co硬质合金在常规压制过程中粉末流动性差、颗粒大小分布不均匀以及合金力学性能差等问题，提出了一种纵向超声辅助压制的工艺方法，研究了压制力、高径比、预压超声时间以及超声振幅等因素对压坯密度、表面质量和合金力学性能的影响。结果表明，与常规压制相比，在超声振动作用下，粉末颗粒发生剧烈碰撞，颗粒间流动性增强，压制力在80～100 MPa之间，压力越大，密度增益越明显；减小高径比，增加预压超声时间，增大超声振幅，压坯密度提升显著；在超声振动作用下，压坯表面质量有所提升，压坯弹性后效下降0.16%；烧结后合金孔隙减少，晶粒大小分布均匀，粗大晶粒减少，在硬度和密度变化较小的情况下，断裂韧性提升了5.83%～16.10%，抗弯强度明显下降。

基于造孔法的多孔钛金属注射成形

周凡, 胡可, 彭小敏, 杜文豪, 林驰皓, 张雨萌

2023, 41(6): 593-599. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021070002

[摘要](2233) [HTML全文] (93) [PDF 5376KB](68)

摘要:
以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为造孔剂，聚甲醛（POM）为主要粘结剂，通过金属注射成形和高真空烧结制备了多孔钛。研究了PMMA在金属注射成形中对多孔钛孔隙特征的影响及烧结温度对多孔钛孔隙特征的影响。结果表明，密炼过程中PMMA与POM等有机粘结剂混合在一起，失去其原有颗粒特征（粒径与形状）；热脱脂过程中PMMA集中在350～420 ℃区间先于高密度聚乙烯（HDPE）分解，起到造孔作用，但孔隙形状不可控且孔径远小于其原始颗粒尺寸；在1100～1250 ℃烧结区间内，提高烧结温度时多孔钛的开孔率与孔径均呈下降趋势，当烧结温度为1150～1200 ℃时，多孔钛开孔率为34%～35%，孔径为9.1 µm。