粉末冶金技术

2018年第1期

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研究与开发

W–Ti合金互扩散及β结构稳定性研究

王庆相, 王君龙

2018, 36(1): 3-8. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.001

[摘要](343) [HTML全文] (53) [PDF 1784KB](29)

摘要:
通过测量相同时间、不同温度下制备的W/Ti扩散偶成分和显微硬度，研究了W–Ti合金的扩散特性和机理，计算了W/Ti互扩散系数（单位：cm²·s^-1），并利用MS软件对Ti原子数分数为12.5%~50%的W–Ti二元合金的能量、电子结构进行了理论计算。结果表明：W与Ti发生互扩散，其中W在Ti中的扩散速度远高于Ti在W中的扩散速度；在1100~1300℃时，W基固溶体中的互扩散系数公式为2.6×10^-5exp(-385.3/kT)，Ti基固溶体中的互扩散系数公式为4.1×10^-2exp(-285.1/kT)，其中，T为扩散温度，k为扩散距离；随着Ti原子数分数的升高，W–Ti合金的β结构稳定性降低。

烧结助剂中CaO质量分数及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

亢静锐, 董桂霞, 韩伟丹, 李雷, 吕易楠, 张茜

2018, 36(1): 9-15. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.002

[摘要](323) [HTML全文] (84) [PDF 8680KB](17)

摘要:
选用CaO–SiO₂–TiO₂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂，在空气气氛下经过常压烧结制备Al₂O₃陶瓷。研究了烧结助剂中CaO质量分数以及烧结温度对Al₂O₃基微波陶瓷的相组成、微观结构和介电性能的影响。结果表明：添加含CaO烧结助剂的Al₂O₃陶瓷中，出现了CaAl₁₂O₁₉第二相，相含量随着CaO质量分数的增加而增加；随着烧结助剂中CaO质量分数的增加，Al₂O₃陶瓷试样介电常数增大，品质因数先升高后降低。随着烧结温度的升高，Al₂O₃陶瓷相对密度和品质因数先升高后降低，介电常数和谐振频率温度系数增大。当烧结温度为1450 ℃、烧结助剂中CaO质量分数为0.4%时，烧结体的相对密度达到最大值98.61%，介电常数为9.88，品质因数值为21957 GHz，谐振频率温度系数为-21.353×10^-6/℃。

三种改性Hummers法对氧化石墨的结构和亚甲基蓝吸附性能影响

张建民, 王阿宁, 李红玑, 王改平, 段红星, 武帅天

2018, 36(1): 16-20, 35. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.003

[摘要](435) [HTML全文] (126) [PDF 1271KB](12)

摘要:
采用三种改性Hummers法制备氧化石墨（GO-1、GO-2和GO-3），利用X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）、傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FT-IR）、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy，SEM）等多种分析手段对不同方法制备的氧化石墨的结构及性能进行表征，并研究了不同制备方法对氧化石墨吸附亚甲基蓝性能的影响。结果表明：氧化剂KMnO₄用量的增加和低温氧化时间的增大有助于氧化石墨层间距的增大，其中氧化剂KMnO₄用量对层间距的影响较大。氧化剂KMnO₄用量的增多会导致含氧官能团的增多，导致氧化石墨表面形貌褶皱的增多，最终造成层间距的增大，但是当氧化剂KMnO₄用量过多时，相邻表面的含氧官能团会发生交联，会造成氧化石墨的堆叠。GO-1对亚甲基蓝的去除效率比GO-2、GO-3分别高11.14%和23.21%，含氧官能团的增多有助于氧化石墨对亚甲基蓝的吸附。

钛对铝基结合剂金刚石节块把持力的影响

肖长江, 窦志强, 栗正新

2018, 36(1): 21-25. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.004

[摘要](239) [HTML全文] (52) [PDF 1260KB](11)

摘要:
为了研究钛对铝基结合剂金刚石节块把持力的影响，在铝基结合剂中添加不同质量分数的钛，用热压法烧结得到不含和含金刚石的铝基结合剂节块，测试添加不同质量分数钛时，金刚石节块的抗弯强度，计算铝基结合剂对金刚石的把持力系数，并用扫描电子显微镜和能谱分析仪对铝基结合剂金刚石节块的断口微观形貌和成分进行分析。结果表明：随着钛质量分数的增加，不含和含金刚石的铝基结合剂节块的抗弯强度和把持力系数有相同的变化趋势，都是先增大再减小。在添加质量分数3%钛时，铝基结合剂金刚石节块的抗弯强度最大，其值为145 MPa，相应的把持力系数为82.5%，此时铝基结合剂与金刚石间结合最好。

CuO对锆酸钙性能的影响

张汪年, 邓宁, 王利

2018, 36(1): 26-30. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.005

[摘要](249) [HTML全文] (106) [PDF 3189KB](9)

摘要:
以Ca(OH)₂和m-ZrO₂为原料，按物质的量1:1配料，添加不同质量分数的CuO，混料均匀后压样在不同烧结温度保温3 h后制备锆酸钙。将烧结后的样品用显气孔体密测定仪、X射线衍射仪（X-ray diffraction，XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）分析CuO对锆酸钙材料的烧结性能、物相组成、微观结构的影响。结果表明：样品在1600 ℃温度烧结后，当没有添加CuO时，试样烧结前后线收缩率为11.22%，体积密度为3.37 g·cm^-3，显气孔率为15.6%，CaZrO₃晶粒尺寸为3.58 μm；当加入质量分数为1.5% CuO时，由于在烧结过程中CuO和CaO反应生成低熔点相CaO-CuO，产生液相促进烧结，试样烧结前后线收缩率为19.68%，制备锆酸钙体积密度为4.07 g·cm^-3，显气孔率为7.6%，CaZrO₃晶粒尺寸为5.14 μm。

材料·制品·应用

原料配比对放电等离子烧结钼碳化物的影响

王大鹏, 穆云超, 成晓哲, 张五奇

2018, 36(1): 31-35. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.006

[摘要](167) [HTML全文] (39) [PDF 3378KB](13)

摘要:
以Mo粉和C粉为原料，采用放电等离子烧结技术成功制备钼的碳化物烧结体，通过X-射线衍射仪（X-ray diffraction，XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy，SEM）及显微硬度仪等测试分析手段，研究了原料配比对产物的物相组成、微观形貌、显微硬度和气孔率的影响。结果表明：当原料中Mo粉和C粉的摩尔比为2:1时，可制备出致密程度较高的Mo₂C烧结体；当Mo粉和C粉的摩尔比为2:1.5时，能够促使Mo₂C向MoC转变；增加原料中的C粉，会降低烧结体的显微硬度和气孔率。

Fe-Mo-(Ni/Cu)-石墨粉末冶金复合材料的制备及组织性能研究

刘富, 江晓婧, 郑盼, 商剑

2018, 36(1): 36-42. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.007

[摘要](240) [HTML全文] (91) [PDF 4587KB](25)

摘要:
采用粉末冶金方法制备了Fe-Mo-Ni-石墨（Fe-Mo-Cu-graphite，FMNG）和Fe-Mo-Cu-石墨（Fe-Mo-Cu-graphite，FMCG）材料，对比研究了Ni及Cu组元对Fe-Mo-石墨材料组织、物相、硬度及抗压强度等的影响。结果表明：烧结态FMNG、FMCG材料组织主要由珠光体、铁素体、贝氏体、石墨及夹杂分布的强化相Mo₂C、Fe₃Mo₃C组成；热处理提高了FMCG/FMNG材料的硬度及抗压强度；FMCG材料的抗压强度高于FMNG材料；FMCG材料的硬度低于FMNG材料。

气流粉碎/静电分散制备超微粉体失电规律研究

殷鹏飞, 张蓉, 邓玉, 周林

2018, 36(1): 43-47. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.008

[摘要](211) [HTML全文] (91) [PDF 375KB](18)

摘要:
采用气流粉碎与静电分散复合法（气流粉碎/静电分散）制备得到的超微粉体具有较好的分散性，然而粉体颗粒所带电量在空气中会逐渐发生消散流失，导致分散效果逐渐减弱甚至消失。本文以CaCO₃粉体和钡铁氧体粉体为研究对象，设计了一种新型非接触测量方案来实现荷电粒子电量衰减特性的连续测量，对两种荷电粉体颗粒在空气中的失电过程进行了实验研究。结果表明，荷电粉体颗粒荷质比在空气中的消散呈指数关系衰减；原始荷电电压越高，荷质比的初始衰减速率越大，且在整个衰减过程中相同静置时间下的荷质比数值亦越大；此外，粉体颗粒对所荷电量的贮存能力与颗粒粒径及其相对介电常数有关，颗粒粒径愈小，相对介电常数愈大，则其电荷贮存性能愈佳。

SrCO₃添加量对钨合金电极材料组织和性能的影响

张保红, 王玲, 唐亮亮

2018, 36(1): 48-54. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.009

[摘要](216) [HTML全文] (54) [PDF 2421KB](14)

摘要:
本文分析了SrCO₃添加量（质量分数）对钨合金电极材料组织、密度、硬度、电导率、热导率的影响。结果表明：SrCO₃质量分数在3%~7%范围内对电极材料的组织均匀性影响不大；SrCO₃质量分数为10%时，材料中部分区域出现了Sr₃WO₆的聚集，呈现出明显的组织不均。电极材料的相对密度随SrCO₃质量分数增加缓慢降低，当SrCO₃质量分数达到10%时，降低幅度加大。电极材料的硬度、电导率、热导率等性能随SrCO₃质量分数增大而降低，当SrCO₃质量分数达到10%时降低幅度加大，与相对密度随SrCO₃质量分数增大而变化的趋势一致。在本文研究范围内，SrCO₃最佳添加量（质量分数）为7%。

工艺与设备

锆-2合金粉末制备新工艺研究.

杜沛南, 姚力夫, 李传锋, 尹昌耕

2018, 36(1): 55-60. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.010

[摘要](357) [HTML全文] (84) [PDF 3953KB](19)

摘要:
在一次氢化-脱氢法的基础上探索锆-2合金粉末制备的循环氢化-脱氢法新工艺。研究了氢化温度和氢化压力对氢化相转变过程的影响，并在此基础上研究了循环次数对氢化脱氢实验过程、氢化锆组织、锆组织及出粉率的影响，结合工艺组织性能研究，探讨了氢化脱氢过程对裂纹扩展的影响机理。研究结果表明：较优的氢化温度为600 ℃，氢化压力为0.3 MPa，循环次数为2次；循环氢化脱氢是两个过程的动态平衡过程，2次循环可以达到一个较优点；循环氢化脱氢的杂质含量控制可以满足要求。

低温微正压碳热氮化法制备微纳米Mo（C，N）粉末

戴胜, 邓莹, 倪海涛, 陈慧, 胡凯

2018, 36(1): 61-66, 72. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.011

[摘要](187) [HTML全文] (85) [PDF 3750KB](12)

摘要:
金属Mo的碳氮化物对改善金属基复合材料的结构性能起到重要作用，而Mo（C，N）固溶体综合了金属及碳氮化物的性能，其改善复合材料结构的效果优于单纯的Mo₂C或者MoN粉末。本研究采用机械合金化技术和微正压碳热氮化法，低温下制备微纳米Mo（C，N）固溶体粉末。利用热重分析-示差扫描量热法（thermogravimetric analysis-differential scanning calorimetry，TG-DSC）、X射线衍射仪（X-ray diffraction，XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）分析考察机械力及氮化条件对粉体结构及粒度的影响。结果表明：MoO₂粉末和碳粉经9 h高能球磨后，机械力足够使粉末细化，同时能够增加界面能和缺陷，以提供MoC-N化学吸附向微纳米Mo（C，N）固溶体粉末转变所需的激活能，并借此改变Mo原子表面电子的不饱和性，结合微正压N₂气气氛，促使混合粉末在碳化阶段Mo与N有效键合；最终，在N₂气压力0.2 MPa、850 ℃下制备出了Mo（C，N）微纳米类球形粉未；碳氮化温度低，有效地降低了能耗，节约了成本，有重要的工业应用前景。

粉末冶金法制备Ta-W-Si合金

王鸿业, 陈宇红, 白掌军, 王康, 吴澜尔

2018, 36(1): 67-72. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.012

[摘要](222) [HTML全文] (64) [PDF 1350KB](16)

摘要:
采用热压烧结和放电等离子烧结的方法制备了Ta-W-Si合金，利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察、背散射电子成像及能谱分析等手段研究了合金的显微结构和相组成，并讨论了烧结方式和硅质量分数对合金烧结致密化和硬度的影响。结果表明，两种烧结方式烧结后的样品相对密度均达到了96%以上，可以实现致密化，硅元素的添加有利于合金的致密化；扫描电子显微观察和背散射电子成像显示合金中出现两种不同区域，物相分析存在Ta-W与Ta₃Si两相；硅元素的添加有利于提高合金硬度，硅化物第二相强化、细晶强化和晶界区的氧化富集是强化的主要机制。

文献综述

锰方硼石结构与性能的研究进展

柏慧凝, 纪箴, 曹林, 秦恬, 贾成厂, 郝舒畅

2018, 36(1): 73-78. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.013

[摘要](379) [HTML全文] (101) [PDF 2082KB](14)

摘要:
锰方硼石（Mn₃B₇O₁₃Cl）是一种应用前景巨大的锰氯硼酸盐矿物，我国是世界上目前唯一拥有锰方硼石矿床的国家，开发利用天然锰方硼石及人工合成纳米锰方硼石，并对其性能展开研究具有重要的理论和实际意义。本文首次对锰方硼石的显微结构、光致发光性能、电磁性能和摩擦磨损性能的研究进展进行概述，为我国进一步开发应用锰方硼石提供理论基础。