粉末冶金技术

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刘尚阳, 杨波, 茅健

摘要(37) HTML(19) PDF(3)

摘要:
本文利用ANSYS有限元分析软件对AlSi10Mg的选区激光熔化成形过程进行热–力耦合分析并进行实验验证。针对目前铝合金选区激光熔化数值模拟不够精确，残余应力预测效率低的问题，利用JMatPro软件计算出AlSi10Mg在不同温度下的非线性热物性参数，并通过ANSYS的UDMAT子程序实现材料状态的转换，以此提高数值模拟的准确度。通过建立的热力耦合数值模型，研究不同的激光工艺参数对温度场和应力场的影响，最后进行相应的AlSi10Mg样件打印实验，并通过X射线应力分析仪测量样件残余应力。结果表明：每一层的扫描过程中，曲线均有明显的波峰，轨道间和层间可实现较好的重熔搭接；随着扫描速率的减小或激光功率的增加，最高温度和熔池尺寸随之增加；在成形过程中，沿着扫描方向的应力最大，垂直于扫描方向的应力最小。通过热力耦合模型所得到的残余应力与实验值误差小于8%，可以通过该热力耦合模型对选区激光熔化制件的残余应力进行预测。

纳米金刚石对聚晶立方氮化硼力学性能的影响

张群飞, 肖长江, 马金明, 汤黎辉, 栗正新

摘要(66) HTML(17) PDF(15)

摘要:
以立方氮化硼（cBN）粉体为原材料，Al粉和Si粉为结合剂，纳米金刚石为添加剂，在5.5 GPa和1500 ℃下高温高压烧结制备了聚晶立方氮化硼（PcBN），研究了纳米金刚石质量分数对PcBN的物相组成、微观结构、密度、硬度、断裂韧性和磨耗比的影响。结果表明：纳米金刚石的加入对PcBN的性能有很大影响。当金刚石质量分数为5%时，PcBN的相对密度达到最大值（98.5%）；随着纳米金刚石含量的增加，PcBN样品的维氏硬度、断裂韧性和磨耗比先升高后下降。当纳米金刚石质量分数为5%时，PcBN的硬度、断裂韧性和磨耗比达到最高值，分别为47 GPa、4.89 MPa·m^1/2和6350。

电动汽车对中国粉末冶金市场和应用的机遇与挑战

曹阳, 邱耀弘

摘要(123) HTML(62) PDF(29)

摘要:
经过30年的发展，中国已经成为粉末冶金零部件生产的强国。粉末冶金在中国的应用是多元化的，拥有一个广阔的市场。随着汽车工业的转型，新能源汽车占据的汽车市场份额越来越多，由于粉末冶金零部件行业对传统内燃机汽车的高度依赖性，汽车工业的转型对粉末冶金行业既是一个巨大的挑战，但也将为粉末冶金零部件行业带来新的机遇。在汽车工业转型的大背景下，本文分析了中国粉末冶金零部件行业的发展现状，归纳了中国汽车工业的发展趋势及其对粉末冶金行业的影响，提出了粉末冶金行业的应对策略，并展望了未来粉末冶金行业的发展前景。

旋锻变形量对钨合金组织及力学性能的影响

单东栋, 王玲, 秦颖楠, 管科

摘要(47) HTML(14) PDF(10)

摘要:
为了获得高性能钨合金，对93WNiFe钨合金进行旋锻变形加工，研究旋锻变形量对93WNiFe钨合金力学性能及组织的影响。结果表明，随着变形量的增加，93WNiFe钨合金组织中W晶粒由圆球状逐渐被拉长成长条状，室温抗拉强度随变形量的增加而增加，由982 MPa增加到1622 MPa，断后延伸率随变形量的增加快速降低，由35.5%下降到5.5%。当旋锻变形量小于15%时，随着变形量的增加，93WNiFe合金洛氏硬度快速增加，室温冲击韧性快速降低；当变形量大于15%后，合金洛氏硬度增加变缓，室温冲击韧性值降低变缓；当变形量为30%时，洛氏硬度最大为HRC 47.2，室温冲击韧性值最小为30.80 J·cm⁻²。未变形的烧结态93WNiFe合金断口形貌中存在少量W晶粒解理断裂、大量W–粘结相界面断裂、W–W界面断裂和粘结相韧窝断裂；随着锻造变形量的增加，断口形貌中W晶粒解理断裂数量逐渐增加，W–粘结相界面断裂、W–W界面断裂和粘结相韧窝断裂数量逐渐减少。

自蔓延高温合成氢化-脱氢制备钛粉工艺优化

周可心, 杨占鑫, 王俊博, 母敏萱, 陈健, 齐国超

摘要(89) HTML(26) PDF(10)

摘要:
为优化自蔓延高温合成法氢化脱氢制备钛粉工艺过程，改变传统钢球球磨为闭环气流研磨，改变传统抽空脱氢工艺为减压点燃工艺，研究了优化工艺下自蔓延高温合成法氢化和脱氢前后样品微观结构、物相组成、化学成分和粒度分布。结果表明，自蔓延高温合成氢化制得的氢化钛氢含量较高（4.662%，质量分数），闭环气流研磨氢化后样品粒度均匀，粒度分布范围为40～250 μm。与传统抽空脱氢工艺相比，减压点燃脱氢工艺有助于控制钛粉样品中N、O、C含量。

诱导Cu含量对Mo–Cu复合材料微观组织及热性能的影响

仵明杰, 张信哲, 赵建国, 赵元超, 张怀龙, 郭亚杰

摘要(74) HTML(26) PDF(5)

摘要:
采用诱导熔渗法制备Mo–Cu复合材料，通过调节诱导Cu质量分数（0～30%）制备出不同Cu含量的Mo–Cu复合材料，研究诱导Cu含量对复合材料微观形貌和性能的影响。结果表明：诱导Cu含量显著影响Mo–Cu复合材料的微观组织，当诱导Cu质量分数由0%逐步增加至20%，复合材料的孔隙大幅减少，Mo、Cu两相分布更加均匀，组织内单相偏聚的现象减少；但当诱导Cu质量分数达30%时，复合材料组织均匀性变差，孔隙数量不降反升。Mo–Cu复合材料的电导率和热导率随着复合材料中最终Cu含量的增加而增大。当最终Cu质量分数为40.46%时，复合材料的相对密度最大，为98.1%，对应的电导率和热导率也达到最高值，分别为52.69 %IACS和203.94 W·m⁻¹·K⁻¹。但另一方面，复合材料的热膨胀系数随最终Cu含量的增加也随之增大。在调控诱导Cu含量的基础上，探寻适宜的熔渗工艺，有望制备出综合性能更佳的Mo–Cu复合材料。

纳米 ZrC 粉末对 90W−7Ni−3Fe 合金组织及性能影响

苏旭文, 何志, 闫树欣, 董龙龙, 孙国栋

摘要(64) HTML(26) PDF(16)

摘要:
为了有效抑制液相烧结下钨晶粒长大，通过1500 ℃液相烧结制备了ZrC弥散强化重钨合金（WHAs），分析了ZrC质量分数（1%、2%）对WHAs组织以及性能的影响。结果表明，随ZrC质量分数的增加，WHAs相对密度和W−W连接度下降，钨晶粒得到一定程度的细化。当ZrC质量分数为1%时，WHAs强塑性匹配效果最好，合金的相对密度达到了98.4%，钨晶粒尺寸为22.17 μm，屈服强度和抗压强度（40%变形量）分别达到了791 MPa和2179 MPa，相比未添加ZrC的WHAs分别提升了8.35%和38.70%（730 MPa和1570 MPa）。

电流辅助烧结Cu原子扩散激活能影响机理的第一性原理计算与实验研究

赵博, 张晓敏, 赵志鹏, 吴琼, 高鑫

摘要(110) HTML(125) PDF(22)

摘要:
电流辅助烧结的快速致密化是电致效应的基础之一，将这种机制表征为电场强度对烧结的表观（或扩散）激活能的影响进行了大量实验研究，并且取得显著的进展。本文从第一性原理计算与电流辅助烧结实验两个方面，对晶体Cu在外加电场对扩散激活能的影响规律进行了研究，两者的研究结果揭示扩散激活能在电场或电流作用下呈现出明显规律性的下降趋势。另外，通过改变石墨模具内径来调整电流密度的方式开展电流辅助烧结实验，来验证第一性原理计算与电流辅助烧结实验扩散激活能的下降规律的正相关性。

激光熔覆CoCrCu_0.4FeNi高熵合金涂层的微观组织和相稳定性分析

徐洪洋, 卢金斌, 彭漩, 马明星, 孟雯露, 李洪哲

摘要(218) HTML(88) PDF(8)

摘要:
为提高零部件的硬度和耐磨性，采用Co、Cr、Cu和Ni单质金属粉末在Q235钢基体上激光熔覆CoCrCu_0.4FeNi高熵合金涂层，利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了涂层的微观组织，测试了涂层的显微硬度，并利用第一性原理计算了涂层中各相的晶格常数和弹性常数。结果表明，涂层与基体形成了良好的冶金结合，且无宏观裂纹和气孔等缺陷；涂层微观组织主要由树枝晶和枝晶间组成，其中树枝晶为一种面心立方相（FCC1），富Cu贫Cr，枝晶间为另一种面心立方相（FCC2），富Cr贫Cu。涂层厚度约为1.50～1.98 mm，涂层枝晶大小约为7.9～10.4 μm。涂层的显微硬度约为HV_0.2 170～230，约为基体1.7倍，随着与涂层表面距离的增加，涂层的硬度逐渐降低。另外，激光功率越低，扫描速度越大，树枝晶越细小，细晶强化的作用越强，涂层的硬度越高。涂层中面心立方（FCC）相的晶格常数计算值与实验值误差为1.33%～2.60%，FCC相的生成热均为负值，且弹性常数C₁₁、C₁₂和C₄₄满足立方结构高熵合金的力学稳定性限制条件，可知FCC相是稳定的。由剪切模量与体积模量之比（G/B）＜0.57、泊松比（ν）＞0.26可知，树枝晶和枝晶间处的FCC相总体呈现韧性特征。从涂层下部到上部，计算的弹性模量逐渐增加，硬度增大，与实验硬度变化规律相符合。