粉末冶金技术

罗晓强, 韩永军, 郭湾, 曹迪

2019, 37(6): 403-409. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.06.001

[摘要](473) [HTML全文] (116) [PDF 8112KB](38)

摘要:
以碳化硅、碳黑和石墨为原料, 聚乙烯吡咯烷酮K90、K30为分散剂, 聚甲基丙烯酸铵CE-64为减水剂, 采用注浆成型工艺制备碳化硅素坯, 并在1700℃下对素坯进行反应烧结制备碳化硅成品, 研究了分散剂、减水剂用量对浆料黏度、素坯密度、素坯孔隙率和成品微观组织及力学性能的影响。结果表明: 随着助剂用量的增加, 浆料黏度总体上呈现下降趋势, 素坯密度呈先降后升趋势, 素坯孔隙率呈先升后降趋势。当K90、K30、CE-64的质量分数分别为3.8%、2.0‰、4.3‰时, 所得素坯的孔隙分布均匀, 素坯中碳化硅分布较为疏松, 渗硅通道较多, 有利于碳和硅粉的充分反应, 获得的烧结制品性能优良。

原位生成六铝酸钙对刚玉质多孔材料结构和性能的影响

熊鑫, 王周福, 王玺堂, 刘浩, 马妍

2019, 37(6): 410-415, 421. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.06.002

[摘要](234) [HTML全文] (163) [PDF 3863KB](10)

摘要:
为解决多孔透气材料力学强度与透气性能两者之间的矛盾, 以纯铝酸钙水泥为钙源, 在刚玉质多孔材料中原位生成六铝酸钙相, 研究了六铝酸钙生成量对多孔材料显微结构、物相组成及物理性能的影响。结果表明: 在1700℃保温3 h处理后, 添加纯铝酸钙水泥的试样中均有板状片六铝酸钙生成。当纯铝酸钙水泥添加量(质量分数)不超过3%时, 六铝酸钙的原位生成不仅提高了多孔材料的常温耐压强度和高温抗折强度(1400℃保温0.5 h), 还能改善材料的透气性能; 继续增加纯铝酸钙水泥的加入量, 多孔材料的上述性能降低。当纯铝酸钙水泥添加量(质量分数)为3%时, 试样常温耐压强度为33.6 MPa, 高温抗折强度为6.2 MPa, 达西渗流系数及非达西渗流系数分别为2.54×10^-10 m²和1.46×10^-6 m。

HfN含量对ZrB₂基陶瓷材料微观组织和力学性能的影响

谢俊彩, 宋金鹏, 高姣姣, 曹磊

2019, 37(6): 416-421. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.06.003

[摘要](177) [HTML全文] (63) [PDF 2248KB](11)

摘要:
以HfN为增强剂、Ni为金属添加剂, 通过真空热压烧结工艺制备了ZrB₂-HfN陶瓷材料, 研究了HfN含量(质量分数)对ZrB₂基陶瓷材料微观组织和力学性能的影响。结果表明: 随着HfN质量分数从5%增加到15%, ZrB₂-HfN陶瓷材料的硬度和抗弯强度先增大后减小, 而断裂韧度逐渐增大; 当HfN质量分数为15%时, ZrB₂-HfN陶瓷材料的断裂模式为穿晶断裂与沿晶断裂共存; 当HfN含量为10%时, ZrB₂-HfN陶瓷材料具有较好的综合力学性能, 其硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为: (16.47±0.24) GPa、(734.48±25) MPa和(5.37±0.20) MPa·m ^1/2。

挤压致密超细WC/纳米Al₂O₃弥散强化铜基复合材料的组织性能研究

张小红, 申景园, 孙宇, 胡连喜

2019, 37(6): 422-427. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.06.004

[摘要](293) [HTML全文] (71) [PDF 13570KB](15)

摘要:
以纳米Al₂O₃颗粒、超细WC粉末、工业纯Cu粉末为原料, 通过热挤压致密获得了超细WC/纳米Al₂O₃弥散强化铜基(WC-Al₂O₃/Cu)复合材料, 研究了挤压态WC-Al₂O₃/Cu复合材料的微观组织及力学性能。结果表明: 成分为5% WC-2% Al₂O₃/Cu和10% WC-2% Al₂O₃/Cu (质量分数)的两种原料粉末, 经机械球磨、冷压、真空烧结和热挤压后, 其相对密度均达到了99%以上, 超细WC和纳米Al₂O₃强化相颗粒呈均匀弥散分布, 具有很好的导电性及力学性能; 其中, 5% WC-2% Al₂O₃/Cu复合材料的综合性能更佳, 其抗拉强度达到235.06 MPa, 延伸率为15.47%, 导电率可达85.28% IACS, 软化温度不低于900℃。

铝基TiC–TiB₂自蔓延高温合成复合涂层的组织性能研究

尤力, 杨芳, 石韬, 秦乾, 隋延力, 郭志猛

2019, 37(6): 428-433, 443. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.06.005

[摘要](193) [HTML全文] (60) [PDF 3711KB](13)

摘要:
以Ti粉、石墨粉、B₄C粉、聚四氟乙烯粉(polytetrafluoroethylene, PTFE)为原料, 采用反应熔覆技术, 结合自蔓延高温合成与真空消失模鋳造法, 在ZL205A铝合金表面制备出TiC-TiB₂复合涂层, 研究了固溶温度对基体和TiC-TiB₂涂层显微组织、硬度和热稳定性的影响, 为制备高耐磨性铝合金提供新的研究方向。结果表明: Ti-C-B₄C-PTFE体系的绝热温度的远大于1800 K, 自蔓延高温合成反应可自发进行; 通过真空消失模铸造ZL205A铝合金, 引发自蔓延高温合成反应, 在基体表面可形成TiC-TiB 2复合涂层。固溶热处理后TiC-TiB₂复合涂层表现出良好的热稳定性, 硬度为HB 285, 20 N载荷作用下的质量损失量为49.7 mg, 相对减少了90%, 大大提高了ZL205A铝合金表面的耐磨性。

WC颗粒尺寸对超音速火焰喷涂WC–10Co4Cr涂层组织及力学性能的影响

王大锋, 马冰, 马良超, 陈东高, 刘红伟, 张迎迎, 张龙, 戴宇, 吴进明, 高峰

2019, 37(6): 434-443. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.06.006

[摘要](534) [HTML全文] (186) [PDF 6702KB](55)

摘要:
采用超音速火焰喷涂技术(high velocity oxygen-fuel, HVOF)制备了纳米结构、亚微米结构及常规结构的WC-10Co4Cr涂层, 研究了沉积过程中颗粒尺寸对WC脱碳行为的作用, 分析了WC颗粒尺寸对复合涂层微观组织、硬度、断裂韧性及界面结合强度的影响。结果表明: 随着WC颗粒尺寸的增大, WC脱碳率和涂层孔隙率先增大后减小, 而涂层硬度和断裂韧性先减小后增大, 界面结合强逐渐降低。在100 g压痕载荷下, 亚微米和常规结构涂层硬度的Weibull分布呈双峰特征, 而在300 g压痕载荷下, 3种结构涂层硬度的Weibull分布均呈单峰特征, 这是3种结构涂层的WC脱碳程度、层间结合力和孔隙率综合作用结果。WC-10Co4Cr纳米结构涂层呈现出低脱碳率、高硬度、高界面结合强度和适中断裂韧性的优异综合性能。

氧化锆球体表面机械球磨涂覆钛涂层工艺研究

吴开霞, 查五生, 唐鑫鑫, 张少鹏

2019, 37(6): 444-450. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.06.007

[摘要](168) [HTML全文] (90) [PDF 3744KB](17)

摘要:
采用机械球磨涂覆技术在1 mm氧化锆球体上制备钛涂层, 研究了球料比、球磨时间及球磨气氛对钛涂层形成的影响, 利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)及超声波对钛涂层的显微结构及物理性能进行了表征。结果表明, 钛涂层厚度随球磨时间、球料比的增加先增加后减小, 球磨30 h的涂层平均厚度最大, 约为76 μm, 球料比2.5:1.0的涂层平均厚度最大, 约为73 μm; 钛涂层结合强度随球磨时间的增加先增加后减小; 球磨过程中适当增加球料比, 可缩短涂层的形成时间; 在球磨过程中间歇性引入空气, 球磨罐中的钛粉易被氧化成TiO, 导致涂层形成困难, 故而球磨过程处于密封状态更有利于钛涂层的形成。

球磨时间对锰方硼石显微结构和发光特性的影响

叶原丰, 梁栋

2019, 37(6): 451-455. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.06.008

[摘要](197) [HTML全文] (31) [PDF 1247KB](9)

摘要:
使用三维震动高能球磨机对选矿后的锰方硼石粉末进行球磨, 球磨时间设定为30、40及50 min, 采用透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)以及X射线衍射仪(X-raydiffraction, XRD)对球磨后锰方硼石粉末的形貌和结构进行表征, 利用Scherrer公式计算样品半高宽和晶粒尺寸, 并讨论球磨时间对锰方硼石发光特性的影响。结果表明, 锰方硼石经30、40、50 min高能球磨后, 样品粒径分别达到0.37、0.29、0.28 μm; 随球磨时间增加, 锰方硼石衍射峰明显宽化, (202)、(114)、(404)晶面的衍射峰强度明显降低, 晶面为不完全解理面; 锰方硼石样品发光强度随球磨时间增加明显降低。

固相烧结制备半导体用Mn–Si粉末多孔合金的性能表征

任伟

2019, 37(6): 456-460. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.06.009

[摘要](203) [HTML全文] (58) [PDF 1596KB](13)

摘要:
以高纯Si粉和Mn粉为原料, 利用固相烧结技术制备得到Mn-Si粉末多孔合金, 对其组织结构及性能进行表征, 分析烧结过程中孔隙形成机理。结果表明: 600℃烧结温度可得到MnSi粉末, 烧结温度升高到1000℃后, 原有的Si与MnSi衍射峰已全部消失, 烧结体中只剩下Mn₅Si₃物相成分; 烧结体膨胀率和孔隙率都随烧结温度的增加表现出先增加后减小的变化规律, 在烧结温度800℃时取得最大值, 分别为8.86%和54.26%;在Mn颗粒和MnSi相之间存在明显空隙, 随着Si与Mn元素之间扩散的继续, 空隙持续增大进而连通形成层状, 随着烧结温度增加到1000℃, Mn、Si、MnSi被消耗殆尽, 合金中形成Mn₅Si₃结构。

粉末冶金法制备铝基碳化硼复合材料的研究进展

陈锦, 熊宁, 葛启录, 王铁军, 蔡静

2019, 37(6): 461-467. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.06.010

[摘要](348) [HTML全文] (147) [PDF 5791KB](49)

摘要:
本文归纳了粉末冶金法制备铝基碳化硼复合材料的制备工艺, 主要包含混料、压制、烧结、变形等工艺环节; 对铝基碳化硼复合材料主要性能及影响因素做了阐述, 重点整理了材料均匀性、相对密度、力学性能的研究情况; 总结了工程用铝基碳化硼材料的生产及使用情况, 分析几种常见铝基碳化硼产品的特点; 提出采用粉末冶金法生产大尺寸、高品质、低成本的铝基碳化硼材料是未来研究方向之一的观点, 并阐述了工艺优化方案。在核电等相关产业的带动下, 中国有望成为全球铝基碳化硼复合材料生产和研究中心。

Cu–Fe合金制备技术研究进展

胡号, 李雷, 许磊, 历长云, 张珊珊, 米国发

2019, 37(6): 468-474. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.06.011

[摘要](396) [HTML全文] (1589) [PDF 1696KB](157)

摘要:
Cu-Fe合金成本低廉、较易熔炼且具有优良的综合性能, 其应用前景非常广阔, 但制备过程中固溶在Cu基体中的Fe会严重影响合金导电性, 使其发展受到了限制。本文综述了利用形变原位复合法、快速凝固法、多元合金化法、粉末冶金法等方法制备高强高导Cu-Fe合金的原理和特点, 总结了不同方法的优势和存在的弊端, 着重讨论了抑制Cu基体中Fe固溶和促进Fe析出的问题, 并展望了通过优化粉末冶金工艺和多元合金化制备Cu-Fe合金的重要方向。

2019年 第37卷 第6期

2019年第37卷第6期