粉末冶金技术

李宇, 沈伟, 赵鹏, 浦玉萍

2017, 35(1): 3-9. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.001

[摘要](204) [PDF 2611KB](10)

摘要:
以超声波辅助电沉积工艺制备得到的泡沫铜为研究对象,利用X射线显微计算机断层扫描(computed tomography,micro-CT)技术和数字图像处理技术,实现了对泡沫铜结构的三维重构,并通过有限元软件建立了与电沉积泡沫铜的真实三维结构相一致的有限元简化模型一十四面体三棱柱模型.基于十四面体三棱柱模型,开展了对泡沫铜压缩屈服强度的有限元计算方法研究,深入探讨了十四面体三棱柱单胞模型引起的应力分布变化,建立了屈服强度与孔隙率之间的定量关系.通过对模型进行主动设计,提出了力学性能更为优异的十四面体圆柱模型,为3D打印制备高性能泡沫金属提供了模型参考.

水热反应时间对二氧化锡纳米薄膜性能的影响

宋杰光, 王瑞花, 王秀琴, 杨超, 李世斌, 黄祥云, 董双, 刘红英

2017, 35(1): 10-14. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.002

[摘要](256) [PDF 1583KB](6)

摘要:
利用水热法制备二氧化锡纳米薄膜,研究了反应时间对薄膜性能的影响.结果显示:在宏观形貌上,随着水热反应时间的延长,SnO2薄膜的宏观完整性有所改善;在表面粗糙度方面,随着水热反应时间的延长,薄膜表面峰的数量增加,峰的独立性增强,峰形变得尖锐,这使薄膜表面积增大;在显微结构方面,随着水热反应时间的延长,多孔结构变得均匀,孔的数量增加;基于制备周期的考虑,水热反应时间确定为7d较为适宜.

粉末冷压成形弹性后效及非同步双向压制模拟研究

尤萌萌, 潘诗琰, 申小平, 鞠志勇, 范沧

2017, 35(1): 15-22. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.003

[摘要](194) [PDF 2682KB](18)

摘要:
本文采用有限单元法,基于更新的Lagrange格式和弹塑性大变形理论,模拟分析了金属粉末冷压成形后的弹性后效现象,以及非同步双向压制下的压坯密度分布规律.结果表明:脱模后的节点密度下降量与高径比呈线性递增关系,据此可有效辅助模具设计,提高压坯尺寸精度.距离运动模冲越近,由于积聚的应变能较大,脱模后节点密度下降得越多,弹性后效大.应力的重新分布使距离运动模冲较远处的密度反而略微增加.降低摩擦能整体减小弹性后效程度和密度下降量.非同步双向压制对台阶件等复杂零件生产的适应性要优于同步双向压制.非同步双向压制获得的压坯密度均匀性取决于两模冲的压下量.采取先动作模冲的压下量接近所需的总压下量,之后另一模冲轻微反向压制到最终尺寸的方法,可使密度均匀性大为提高,达到甚至超过同步双向压制的均匀度.

烧结和锻造态Fe-2Cu-0.5C-0.11S材料的组织与力学性能研究

杨硕, 肖志瑜, 关航健, 张文, 温利平

2017, 35(1): 23-28. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.004

[摘要](254) [PDF 1708KB](15)

摘要:
采用国产原料制备粉末冶金烧结态和锻造态Fe-2Cu-0.5C-0.11S材料,考察该材料的密度、显微组织、静态力学性能及动态超声疲劳性能.结果表明,粉末锻造工艺可以有效提高材料密度,锻件的平均密度可达到7.75 g/cm3,其相对密度可达到98.7％;烧结件和锻件的显微组织主要由珠光体和铁素体组成,但锻件中的孔隙明显较少;锻件的力学性能相对于烧结件得到明显提升,其抗拉强度、屈服强度、延伸率及硬度分别为1018 MPa、778 MPa、4.0％及HB 206,比烧结件分别提高了155％、145％、167％及87％;锻件在106、107和108周次下相应的超声疲劳强度为437.7 MPa、351.1 MPa和281.7 MPa,比烧结件分别提高了82％、70％和59％;在相同疲劳寿命下,锻件的疲劳强度一直高于烧结件,但随着疲劳寿命的提高,两者之间的差值变小;烧结件和锻件在拉伸时均表现出脆性断裂的特征,同时存在微观塑性变形区域.

熔盐合成法制备Mo2C纳米粉末的研究

任娇, 金永中, 张正权, 杨林, 苏晓慧

2017, 35(1): 29-33. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.005

[摘要](203) [PDF 1190KB](16)

摘要:
以(NH4)2MoO4和C6H12O6作为前驱体,NaCl+ KCl(摩尔比1∶1)为原料,采用熔盐合成法在900℃制备了纳米片层状Mo2C粉末,利用X射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜观察(scanning electron microscopy,SEM)等方法研究了Mo2C粉末物相结构和微观形貌的演变规律.实验结果表明:反应中相变过程是由MoO3变成MoO2再到产物Mo2C的生成;Mo2C由斜方晶型向六方晶型转变的温度出现在900～1000℃区间;提高合成温度和延长反应时间有利于加快反应进程,但过高的合成温度会导致晶粒显著长大.

高界面结合强度铜/钼/铜叠层复合材料的制备研究

李艳, 周增林, 惠志林, 林晨光

2017, 35(1): 34-38. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.006

[摘要](209) [PDF 1203KB](16)

摘要:
采用非平衡态的高能铜离子注入技术,对钼芯材表面进行改性并一次覆铜形成过渡铜层,将原本不固溶的的钼/铜界面转化为铜/铜界面,制得高界面结合强度的铜/钼/铜叠层复合材料;采用近终形的热等静压复合技术进行二次覆铜,结合小变形量冷轧工艺进行复合板材精整,降低各层协同变形量,保证了叠层复合材料的板形、芯层质量、表面粗糙度及平行度.本方法所制备的铜/钼/铜叠层复合材料具有界面结合强度高、板形良好、芯层质量好且平行度好的优点,可作为一种电子封装材料或热沉材料应用于电子、信息技术领域.

η相粉末的制备及烧结工艺对板状WC晶粒的影响

郭瑜, 李志友, 李烨

2017, 35(1): 39-45. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.007

[摘要](192) [PDF 2171KB](11)

摘要:
以W粉、Co粉及炭黑为原料制备η相粉末,向WC-10Co混合粉末中加入质量分数为8％的η相粉末和一定化学计量比的工业炭黑,利用传统粉末冶金工艺制备含板状WC晶粒的硬质合金.研究了合成温度对η相的影响以及烧结温度、固相烧结升温速率对板状WC晶粒的作用.结果表明:在氮气保护气氛下,当行星球磨时间为12h时,1050℃保温1h即可得到Co6W6C相含量较高的η相粉末.在保温时间为1h的前提下,烧结温度为1440℃,有利于合金中板状WC晶粒的生长,此时合金的力学性能最佳;在烧结温度与保温时间一定的前提下,当固相升温速率由6℃/min降低到2℃/min时,板状WC晶粒的尺寸和长厚比逐渐增加,合金的强度保持不变,维氏硬度提高了3％,断裂韧性提高了13％.

C元素对FGH96粉末高温合金显微组织和力学性能的影响

周磊, 汪煜, 邹金文

2017, 35(1): 46-52. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.008

[摘要](197) [PDF 3002KB](13)

摘要:
对C质量分数分别为0.05％和0.09％的FGH96合金进行了显微组织和力学性能的分析.结果发现:C元素含量较高时,除了碳化物数量明显增多外,还会在晶界处形成较大尺寸的块状MC碳化物;但是,C元素含量并未对原始颗粒边界(priorparticle boundary,PPB)、晶粒度及γ'相产生明显的影响.C元素含量较高会提高FGH96合金在650℃时的抗拉强度和屈服强度,但会降低其塑性.在低周疲劳试验中,C元素含量较高,形成的大块MC型碳化物分布于表面或亚表面,将会作为裂纹起源从而显著降低合金的低周疲劳性能.

核反应堆用碳化硼芯块常压烧结工艺研究

李圆圆, 刘海, 李统业, 杨静, 潘小强, 张雨

2017, 35(1): 53-56,67. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.009

[摘要](153) [PDF 1605KB](22)

摘要:
以核级碳化硼粉为原料,酚醛树脂作粘结剂与助烧剂,用钢模成形方法制备出碳化硼生坯,在碳管炉中用常压烧结方法在2250℃保温40 min,制备出高温气冷堆控制棒用碳化硼环形芯块.用化学分析方法分析了原料粉与碳化硼烧结体的化学成分,用排水法对芯块的密度进行测试,研究了碳质量分数对碳化硼芯块密度的影响,用扫描电镜对生坯与芯块的微观结构进行研究,对1:1大尺寸碳化硼芯块的变形量进行统计.结果表明:碳对碳化硼具有很好的助烧作用,碳化硼的密度随碳含量的增加而增加,当碳质量分数为5％时,最高密度达到2.35 g/cm3;碳掺量为3％时,制得的1:1碳化硼芯块的密度为2.0 g/cm3,化学成分等各项指标均满足反应堆用核级碳化硼芯块的技术条件要求.

数值仿真技术在粉末冶金零件制造中的应用及研究进展

颜士伟, 黄尚宇, 胡建华, 周梦成

2017, 35(1): 57-67. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.010

[摘要](295) [PDF 2535KB](15)

摘要:
数值仿真技术可用于粉末零件制造的工艺设计与优化,为缺陷预测与预防、零部件性能改善提供有效的理论支持和技术指导.基于粉末零件压制和烧结机理的本构模型是进行准确可靠的数值计算的必要条件.本文主要介绍了粉末压制模拟中常用的本构建模方法,如粉末烧结体塑性力学方法、广义塑性力学方法及微观力学方法,和粉末烧结模拟中的微观结构模拟方法,如分子动力学法、相场法、蒙地卡罗法及元胞自动机法等,并对以上各种建模方法的计算原理、适用范围及近些年的应用进展做了简要介绍,最后对数值仿真技术在粉末零件制造中的发展方向进行了展望.

六方氮化硼填充导热树脂复合材料的研究进展

张有茶, 贾成厂, 贾鹏, 贾永昌, 张金磊

2017, 35(1): 68-72,78. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.011

[摘要](158) [PDF 453KB](11)

摘要:
总结了电气电子领域使用的六方氮化硼(hexagonal boron nitride,hBN)导热填料制备方法,介绍了近几年hBN填充树脂基复合材料的研究进展,研究了导热树脂复合材料的导热机理和导热模型,讨论了hBN填料的形貌、粒度、颗粒复配及表面改性方法等因素对材料导热性能的影响,并对hBN填充高导热树脂复合材料的发展方向进行了展望.

用先进的温模压制工艺生产高密度汽车零件

Gregory Falleur, Suresh Shah, Francis Hanejko, Sunil Patel, 韩凤麟

2017, 35(1): 73-78. doi: 10.3969/j.issn.1001-3784.2017.01.012

[摘要](106) [PDF 2122KB](15)

摘要:
高密度压制工艺(温模压制)扩大了粉末冶金零件的应用范围.鉴于一次压制/一次烧结(1P/1S)所达到的密度己超过了7.3 g/cm3,这种成本可行的零件生产方法,往往是最新高密度汽车零件应用采用的方法.达到较高零件密度的关键的第一步是改进润滑剂与预混合工艺,以将润滑剂的含量减小到预混合粉重量的0.25％.本文详述了新润滑剂系统,能够使润滑剂含量减低到预混合粉重量的0.25％,并使生坯密度高达7.5 g/cm3左右.除了生坯密度高外,生坯强度也达到了30 MPa左右;并能将压制与生坯零件后续处理时开裂的可能性减小到最小程度.虽然还不能用于所有类型的零件,但在Cloyes Gear已证明,这种新的粉末预混合粉,对于生产汽车的气门机构零件是成功的.将详述开发工作的情况和得到的生产体验,并讨论其优点与局限性.

2017年 第1期

2017年第1期