2001年 第1期

论文专集
镍基高温合金粉末中夹杂的研究
国为民, 吴剑涛, 冯涤
2001, 19(1): 3-6. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.001
摘要:
研究了等离子旋转电极雾化FGH95镍基高温合金粉末中夹杂的性质(成分分类和形貌)及粉末处理过程对去除非金属夹杂效果的影响,介绍了有效去除非金属夹杂的方法。
粉末高温合金中夹杂物特性及其质量控制
邹金文, 汪武祥
2001, 19(1): 7-11. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.002
摘要:
研究了粉末高温合金中夹杂物特性及对材料断裂行为的影响,包括夹杂物的性质及来源、夹杂物在材料变形过程中的形变特征、夹杂物对材料疲劳断裂行为的影响等,同时研究了盘件在生产过程中夹杂物质量控制方法。
PREP制取高温合金粉末的特点
张义文, 张莹, 陈生大, 冯涤
2001, 19(1): 12-15. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.003
摘要:
介绍了等离子旋转电极工艺(PREP)制粉设备、主要工艺参数和粉末形成机理。研究了制粉工艺参数对粉末粒度、粒度分布以及粒度分布类型的影响,并对粉末粒度进行了理论计算。结果表明,随着棒料转速的增大,粉末粒度减小,粒度分布类型也发生了改变;粉末粒度的理论计算值与实验结果相吻合。
快堆包壳用ODS铁素体合金的蠕变性能
田耘, 柳光祖, 单秉权, V.V.Sagaradze, S.S.Lapin
2001, 19(1): 16-19. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.004
摘要:
对比正在快堆中服役的奥氏体钢(чс-68)和主要候选材料之一的铁素体-马氏体钢(ЭП450)的蠕变性能,对作为先进快堆包壳用最有前途的三种ODS( Oxide dispersion strengthened) 铁素体合金的蠕变行为进行了研究
氧化物弥散强化高温合金
柳光祖, 田耘, 单秉权
2001, 19(1): 20-23. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.005
摘要:
简要地概述了ODS高温合金的发展状况、生产工艺、组织与性能特点及应用前景等。
制备工艺对氮化硅泡沫陶瓷组织和性能的影响
林均品, 张勇, 陈国良
2001, 19(1): 24-27. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.006
摘要:
采用泡沫塑料浸渍法成形、常压烧结法制备出氮化硅骨架体积分数从15%~70%范围的泡沫陶瓷。无包套热等静压处理(HIP)可以明显提高泡沫陶瓷筋的致密度,其原理为HIP压力促进了烧结残余α氮化硅向β氮化硅的转变,从而提高了氮化硅中原子的扩散活性。
综合信息
《粉末冶金技术》1999年度的影响因子及其在全国科技期刊中的位置
2001, 19(1). doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.012
摘要:
据中国科技信息研究所2000年11月出版的《1999年度中国科技期刊引证报告》中公布的信息表明,《粉末冶金技术》在1999年继续入选为该所当年的1372种统计源期刊。其影响因子值为0.243,名列全国科技期刊第 401位,而在30种“金属冶金”类专业的统计源期刊中名列第5位。   这一影响因子值是由该所将1997和1998两年中被其统计源期刊上收录的107篇论文数去除这些论文被1999年的1372种统计源刊引用的26次而得。由于它是一个相对的统计量,其值越大,表明刊物的学术影响力和作用也越大。因此是最能公平地评价各类期刊学术质量和学术水平的一项重要指标。 (范文田供稿)
视点
2001, 19(1): 53-54. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.013
摘要:
美国通用汽车公司新型发动机需要大量粉末冶金零件   美国通用汽车公司的新型 Vortec 4200 4.2L直列6缸发动机中粉末冶金零件约有 13.6kg,这种发 动机也可4缸或5缸。   新的发动机代替了1985年的 4.3L V-6,尽管零件数量不到 27%,重量不到18.1kg,但是仍然有79个以上的粉末冶金零件。其中包括6个连杆,14个铝基粉末冶金凸轮盖 ,1个铝基空气盖板,7个轴承盖,1 个油泵齿轮 装置、凸轮和曲轴链轮 ,24个阀座和24个导板和各种各样的衬套。注射成形零件用于燃料喷射系统。“美国金属市场”指出,通用汽车公司实际上每年可能生产超过1百万台Vortec 直列发动机。目前,通用汽车公司在 Flint,Michigan的发动机工厂生产4.2L 发动机。 意大利粉末冶金近况   据意大利粉末冶金协会报告,1999年粉末冶金零件生产增长6%。18个公司的23个工厂总共生产粉末冶金铁基零件21 340吨,比1998年增加1 290吨。铜基和不锈钢零件增长 1.4%,达到2 060吨。粉末冶金零件的销售额增长9.7%,达到3270亿意大利里拉。   铁粉的产量增加8.3%,达到4 834吨,铜粉和青铜粉增加11.2%,达到3 262吨。意大利用 的金属粉末许多是进口的,意大利只有两个公司生产注射成形零件,其中一家专门生产牙齿矫形支架。   汽车工业占粉末冶金市场的55%,家用电器占8.3%,仪器与机械设备占23.5%,其余产品占13.2%。意大利粉末冶金协会的 Dr. Enrico Mosca 报告说,粉末冶金零件销售额在2000年前七个月增长12%,而且需求仍然很强烈,特别是非汽车市场 方面 的需求,预计到年底销售额会有更大提高。 《粉末冶金咨询指南》出版   美国金属粉末联合会(MPIF)出版了新的《粉末冶金咨询指南》,内容为19个有关粉末冶金、金属注射成形和先进颗粒材料方面的专家一览表。《粉末冶金咨询指南》共4页,涉及在测试、设计、应用研究、市场研究、培训、工厂设计、质量体系和产品 评价方面的北美专家和国际专家。他们的专业范围包括金属粉末和材料、传统粉末冶金工艺、粉末注射成形、热等静压、喷射成形、钎焊技术、台架设计与制造的实验经验。 精密锻造连杆正在与粉末锻造连杆竞争   “据美国金属市场”报告,几个美国汽车公司正在研究用精密锻造C70钢棒料代替粉末锻造连杆。C70连杆已经在欧洲汽车中应用。   耐用性与可靠性的历史相当长的粉末冶金连杆现在马上要面临价格竟争。粉末冶金连杆最早用于1987年福特1.9L发动机,尽管美国通用汽车公司(GM)、福特汽车公司(Ford)和克莱斯勒(Daimler Chysler)公司是最大的粉末冶金连杆用户,他们的工程师仍然看好C70连杆。已经在Michigan 建立了钻孔和机械加工中心,负责北美市场机械产品的安装、服务。其设备可以将精密锻造连杆进行激光开槽、零件开缝和最后钻孔等操作。工业观察家们认为这是对粉末锻造连杆的一个打击。尽管如此,大多数粉末锻造连杆生产厂家更新了设备,并且继续提高产量,汽车工程师称完全转变成C70连杆最少也需3~5年,相反的,在最近的发动机展览中福特汽车公司仍然用粉末冶金连杆。 大型粉末冶金钨坯   Solar Atmospheres 公司制成了重达1360kg的粉末冶金钨坯。它是由8个钨块在真空炉里通过扩散粘结制成的。钨坯的尺寸为127mm×609mm×914mm。Solar报告指出,用标准1270mm深的真空炉,经过改进热区和炉床,可以达到好的效果。用超声检测结果显示,已经完全粘结成钨合金,形状上基本是棱锥形。很难发现粘结区域的结构与其它部位不同,甚至用金相组织检验也如此。将纯净的氩气通入烧结炉,燃烧室均匀加热,温度为1482℃,使一致的扩散粘结得以进行。陶瓷测温“S”热电偶放在钨块附近以便调整温度范围(±2.7℃)。高温保温后缓慢冷却,通过整个烧结炉的时间为20h。烧结温度在2000℃以 上。 《2000年粉末冶金用户手册》已出版   MPIF发行出版了《2000年粉末冶金用户手册》,其中列出了粉末冶金零件及产品厂商。手册共136页,包括粉末冶金零件、注射成形零件和颗粒材料制品的生产厂家129个,介绍了产品、材料及生产能力。手册还列出了粉末冶金零件协会、先进颗粒材料协会、金属注射成形协会的会员单位,并对每个会员单位的生产工艺与设备,质量控制、材料和特殊产品进行了介绍。 美国国家防御储备中心投放钨、钴、钽   在最近召开的 MIPF 2000钨、硬质材料和难熔合金国际会议上,美国国家防御储备中心的负责人宣布了年度材料计划(AMP),包括钨、钴和钽的销售。在2001财政年度(FY01,从2000年10月1日算起),下列材料可以出售:   精矿                     4 000 000磅   钨铁                     300 000磅   碳化钨粉                   1 000 000 磅   金属钨粉                   150 000磅。   美国储备中心建于“二战”之后,储存56种不同物品,价值超过30亿美元。材料的大多数已由国防部报过剩 ,并被防御后备部门(DLA)投放市场。当前的库存量是:   碳化钨粉                   799 494 磅   钨铁                     1 524 476 磅   钨粉                     1 668 963 磅   精矿                     70 168 499 磅。   在1999财政年度,DLA销售钨产品7.8百万美元,2000财政年度增加到9.7百万美元。DLA也销售钴、碳化钽和钽粉、坯料、矿石和氧化物。
他山石
2001, 19(1): 54-55. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.014
摘要:
专利 5928583 制造多孔性陶瓷体的工艺   该工艺是制造梯度多孔性陶瓷体的工艺,将陶瓷粉末放入模具,压制成生坯,在某一生坯表面上至少使用某一种烧结助剂母体。允许这种烧结助剂母体溶渗到选择的生坯的某一表面。加热生坯,而后烧结助剂母体产生 一种烧结助剂,然后热压、烧结,最后得到多孔性陶瓷产物。 5930580 多孔性金属的制造方法   这是一种可制造预期孔径及孔径大小的多孔性金属的方法,将颗粒材料与可热分解的替代碎粒混合,直至达到需要的粒度分布要求。然后将混合料压制成形,生坯应该具备足够的强度以便于搬运。然后再压制、烧结生坯使材料颗粒熔化,碎粒分解成气体,制成烧结多孔性体。 5930582 稀土-Fe-B 永磁材料及制备方法   描述了制造各向异性新型稀土基永磁材料的方法。1)基体合金组成为 R2T14B (R:一种稀土元素。T:铁或铁与钴的混合物),颗粒直径为2~10μm,每个颗粒周围含有富T相。颗粒直径不超过1μm,这是分离铸造的方法制造的。2)基体合金粉碎。3)按规定比例将基体合金与R-T或R-T-B混合。4)更进一步混粉。5)在磁化场中将混好的粉末压制成压坯。6)粉末压坯进行烧结热处理。 5930583 粉末冶金方法生产钛合金   这个发明是关于用粉末冶金成形钛合金的方法。工艺是将均匀的钛粉或合金粉与低熔点金属或合金粉混合,然后将混合料注射到成形模中,低熔点金属熔点附近或以上的温度下加热,或在液相与低熔点固相之间加热,或在接近或高于液相点温度加热并压制成形,在压力下使低熔点金属或合金浸渍到钛颗粒或合金的晶界上。然后在惰性气氛或真空下烧结,使钛或合金和低熔点金属或合金相互扩散,烧结成制品。 5935461 高能脉冲合成金属细粉   反复脉冲的等离子体可以产生高的压力(>15 000psi)和高的温度(>10 000k),利用产生的高压高温可以低成本的生产0.1~10μm的金属细粉.等离子体碰撞和雾化熔融金属,生产出金属细粉.。熔融金属可以用传统的熔融方法或用两个电极之间的脉冲弧。传统的气雾化中的气流用高能量的等离子体代替。等离子体释放的强大冲击能有助于熔融金属的粉碎,高压使熔融金属在很短的时间里破碎。脉冲可以使熔融材料产生很大垢速度梯度,因而形成细粉。等离子体的最大压力大约1×103bar。高压提高了粉碎的效果,在没有降低气体密度的情况下可以获得高的气体流速和压力。用反复等离子体脉冲制出的粉末比传统雾化粉末粒度较小,粒度分布较窄。 5931305 粉末分级   该方法是用旋转筛分器对粉末进行高效、准确的筛分。旋转筛分器与 旋转轴为一体,支撑在一个外壳上。在旋转筛分器中,从外边缘到中心形成一腔体,分级叶片环绕在四周。靠近中心的地方孔向下连通到细粉出口,边缘连接到粗粉出口。当粉末从进料口进入旋转器后,粉末被筛分叶片带动旋转,由于离心力的作用,粗粉颗粒从粗粉出口出来,而细粉颗粒随着气流从细粉出口出来。
问与答
2001, 19(1): 55-56. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.015
摘要:
问 现在有多少公司在用热等静压生产粉末冶金产品?设备情况怎样? 答 热等静压工艺是1955年美国 Batelle 实验室最先发展的,现在已经在世界范围内越来越多的领域中应用。   热等静压最早用于核动力工厂中扩散粘结燃料元件,现在随着设备及其它重要领域的应用而发展。热等静压主要用在以下三个方面。   1)在锻造不锈钢 、钛、铝合金和镍和钴的高合金中的缺陷-修复。“缺陷-修复”的意思是消除内部孔和微裂纹。“涡轮叶片修复”已在气轮机叶片上应用多年,叶片需要暴露在高温气体和承受高的应力。这是热等静压的一个重要领域。叶片的工作环境会造成产生蠕变孔洞及晶间微裂纹。利用热等静压工艺可将孔洞与裂纹消除,使叶片恢复到原来的状态。   2)在真空密封的包套内固结金属粉末。这可以使坯料重量达几吨或成为近终形零件。   最早的粉末冶金热等静压坯料都是高合金的高速钢和工具钢。现在大尺寸高合金钢近终形零件的产量正在增加,特别是用于石油化工和能源动力工业,也有海洋方面的应用。   热等静压还可用于消除硬质合金中的孔洞,特别是大型元件,例如轧辊。   3)对两种不同金属进行扩散粘结   热等静压最重要的用途是缺陷-修复和粉末固结。目前,全世界大约有1000台热等静压设备,但至少有800台属于实验室 规模,将近200台设备用于半成品、近终形、成品零件的生产。 问 粉末冶金界如何看待热等静压设备的安全性? 答 这个问题是由1998年7 月当时世界上最大的热等静压设备发生的重大事故引起的。幸好当三个操作者从工厂脱险时没有受到严重伤害。当时设备相对较新而且相对使用寿命而言 才仅仅使用很少的周期。热等静压设备是整体锻造的,这样就增加了对它完全性的考虑。因此热等静压公司已经提高了安全性与监控测量来避免类似事件发生。   这次事件的另一个影响是用户开始认为热等静压设备的大部分应力用高强度钢丝 承担为好。热等静压的 液缸是锻造钢制造的,并用径向预应力钢丝缠绕;而外部框架,是用轴向预应力钢丝缠绕,这样热等静压设备可以减轻重量并且设备周期疲劳特性容易确定。如果有裂 纹发生(例如在液缸上),结果不会是爆炸破坏而是在压力下漏气。 问 用压制和烧结粉末冶金法生产铁基和有色金属近终形零件既经济又方便,我没有看到用热等静压方法(熔化—粉末生产—装包套—热等静压)来生产大尺寸高速钢的优势。如果熔化然后锻造,那么既省时间成本又低,是很方便的方法。 答 在很多方面,选择热等静压生产高速钢有一些很重要的原因。在传统的铸造锻造高速钢中,粗大碳化物的偏析是公知的问题。热等静压方法用惰性气体(氮)雾化细粉,细粉具有均匀细小的显微组织,采用快速凝固方法,而且其中包括细小的碳化物。在 随后的热等静压和热加工过程中有一些碳化物的长大。热锻后 的组织仍然细小均匀且各向同性,这样粉末冶金高速钢比传统的高速钢在相同硬度条件下强度、韧度、延展性高。   由于粉末冶金高速钢的各向同性,在 硬化刀具中,变形较小,粉末冶金高速钢的耐磨性较高。已经开发出一些新牌号的粉末冶金高速钢,这些牌号合金含量高,用传统熔炼—铸造—锻造方法无法生产。粉末冶金高速钢的热工作性能也比相应的铸造材料好。在许多情况下,切削刀具、冷作和热作模具、塑性成形模具的终端用户会发现,用粉末冶金高速钢或工具钢可以较大程度地提高工具寿命。 问 粉末高速钢与普通粉末冶金铁基零件相比重要性是什么? 答 铁基粉末冶金零件与半成品可用许多方法制造,包括单轴压制和烧结、热等静压、热挤压、粉末锻造和金属注射成形。   下表是2000年在世界范围内相关产品的产量:  可以很明显看出,在粉末高速钢和工具钢的固结中,热等静压工艺占有优势。许多大块的粉末高速钢坯料也通过单轴压制水雾化粉末然后进行超固相线烧结达到接近全密度。一个主要的应用是用于轿车发动机中的粉末高速钢阀座组合件。 粉末冶金铁基 零件/吨 粉末高速钢 和工具钢/吨 热等静压(坯料和近终形) 挤压 粉末锻造 单轴压制和烧结 金属注射成形 14 000 1 500 30 000 600 000 1 500 12 000 50 — 2 000 10 问 从材料观点看,热等静压粉末高速钢的发展趋势如何? 答 近几年来,全致密的粉末高速钢和工具钢有了很大的发展。这些发展主要如下:   1)增加了碳化物形成元素的含量,而在传统的铸锻合金中无法制造。粉末冶金材料在许多应用场合显示出了高性能。   2)可以添加0.2%~0.3%质量分数的硫。这样可提高切削性、生产效率和表面精度,例如,齿轮切割刀具等其它产品。   3)生产符合不同要求的最佳粉末冶金合金,例如木工工具和压粉工具。为满足用户的目的,需要将显微组织、基体与碳化物的性能最佳配合,粉末冶金工艺可以使碳化物成分、数量、大小分布不同,因此,粉末高速钢和工具钢可以优化成既具有细碳化物分布的高疲劳强度又具有粗碳化物的耐磨性。   4)粘结碳化物的研究热点是湿法冶金生产纳米高速 钢和工具钢。   5)提高工艺性能,最主要的是降低氧化物含量。这可以显著提高强度和性能。   6)通过添加碳化物 或氮 化物例如 TiN、VC、WC和TiC强化粉末高速钢。这就填补了粘结碳化物/陶瓷和粉末高速钢性能上的空白。
研究与开发
Cu-Al合金内氧化及Cu氧化行为的热力学分析
申玉田, 崔春翔, 孟凡斌, 吴人洁
2001, 19(1): 28-32. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.007
摘要:
对Cu-Al合金的内氧化及冷却过程中Cu的氧化行为进行了热力学分析和实验研究,据此确立了Cu2O粉末和氮基气氛共同作为内氧化介质的新工艺。结果表明,内氧化区是择优氧化区中上限氧分压下方的一个很小区域,其中上限氧分压由下式计算,lgPo2上=-(17611)/(T)+12.91;内氧化介质、氧分压和温度是实际内氧化控制的三要素;内氧化过程中晶内生成了均匀弥散分布的纳米γ-A12O3粒子,其平均尺寸和颗粒间距分别为7nm和30nm。降温过程中Cu的氧化不容忽视,通H2急冷可明显提高材料性能。
文献综述
由轧钢铁鳞制取还原铁粉
韩凤麟
2001, 19(1): 33-44. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.008
摘要:
系统地介绍了由铁鳞制取还原铁粉的工艺过程,原理,及各种牌号还原铁粉的性能对比。
金属注射成形钛合金
曹勇家
2001, 19(1): 45-48. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.009
摘要:
钛和钛合金具有一系列优异性能,但其机加工性差。金属注射成形(MIM)已成为生产钛合金复杂形状零件的合适工艺。本文综述了MIM Ti、TiAl、Ti-6Al-4V、TiMo等合金的生产工艺和性能。
日本MIM用金属粉末的状况
计永毅
2001, 19(1): 49-52. doi: 10.3321/j.issn:1001-3784.2001.01.010
摘要:
介绍了日本关于注射成形用金属粉末的制粉方法、粉末特点、选用等方面的研究及应用情况。对水雾化法、气体雾化法和羰基法及所得粉末的特性做了比较。在粉末的选用方面应该考虑粉末本身的三大要素,平均粒度、振实密度和含氧量 。此外,就粉末的种类、化学成分和特性、供应与使用情况做了较为详细的介绍。