粉末冶金技术

2022年第40卷第3期

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耿冬妮, 陈晋市, 师海月

2022, 40(3): 195-203. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019100004

[摘要](1881) [HTML全文] (1093) [PDF 2091KB](381)

摘要:
介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法，从成形工艺、合金元素含量（摩尔分数）、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展，分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术，以及两种技术制备高熵合金的微观结构和力学性能，指出了高熵合金激光增材制造技术的发展趋势及存在的主要问题，并提出了改进措施。

硼含量对镓掺杂烧结钕铁硼微观结构及磁性能的影响

钟可祥

2022, 40(3): 204-210. doi: 10.19591/j.cnki.cn11–1974/tf.2022020006

[摘要](877) [HTML全文] (366) [PDF 3036KB](64)

摘要:
采用粉末冶金工艺制备了不同硼含量（质量分数）的高镓掺杂无重稀土烧结钕铁硼磁体，研究了硼的成分变化对物相构成、磁体微观结构及磁性能的影响。结果表明，在硼的质量分数从0.90%逐渐增加到1.00%过程中，磁体的矫顽力呈明显下降趋势，且在硼质量分数超过0.94%后，磁体性能发生急剧恶化；微观结构分析显示，当硼质量分数较低时，材料中有大量Nd₆Fe₁₃Ga相形成，晶界相宽度较宽且其分布连续性明显优于高硼含量磁体，硼质量分数的增加明显抑制了Nd₆Fe₁₃Ga相的形成，材料中晶界相体积分数降低，晶界物相由非铁磁相向铁磁相转变；进一步结合微磁学模拟证实，构建非铁磁性晶界相和较宽的晶界相宽度以降低Nd₂Fe₁₄B主相晶粒间的交换耦合作用是保障磁体具备高矫顽力的关键所在。

粉末注射成形制备薄壁Al₂O₃–B₄C环形芯块

马亮, 杨静, 王继平, 许奎

2022, 40(3): 211-217. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020010003

[摘要](330) [HTML全文] (311) [PDF 3707KB](113)

摘要:
使用多组元蜡基粘结剂，通过粉末注射成形工艺，结合溶剂脱脂和热脱脂，成功烧结制备出壁厚为0.7 mm的近净尺寸环形Al₂O₃–B₄C薄壁管。结果表明，当石蜡占粘结剂质量分数45%时，喂料具有较低的黏度和较好的抗弯强度；当固相体积分数为58%时，喂料在保证低黏度的前提下具有良好性能。当烧结温度在1550 ℃至1650 ℃范围内时，芯块相对密度及抗弯强度随温度上升而增高；当烧结温度达到1650 ℃时，芯块的密度及强度有所下降，芯块密度随B₄C粒度增大而增大，抗弯强度随粒度增大先增大后减小。

热处理对镍基粉末高温合金扩散连接界面组织演变及性能的影响

刘光旭, 王晓峰, 杨杰, 邹金文

2022, 40(3): 218-225. doi: 10.19591/j.cnki.cn11–1974/tf.2021040006

[摘要](1067) [HTML全文] (150) [PDF 7495KB](56)

摘要:
采用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子显微探针及高温拉伸测试的方法，研究了热处理对一种镍基粉末高温合金扩散连接界面组织演变及性能的影响。结果表明，在镍基粉末高温合金扩散连接时，基体中的Cr、Mo、Co、W、Al和Ti元素向界面扩散，导致界面处出现明显的连接影响区。Ni元素由电镀层向基体扩散，与Al和Ti元素发生反应，生成粗大γ'相，并呈“簇状”条带分布。经亚固溶处理和过固溶处理后，Cr、Mo、Co、W、Al、Ti和Ni元素进一步扩散，改变了连接影响区和γ'相“簇状”条带的宽度。650 ℃拉伸测试结果表明，扩散连接界面断裂面同时包含界面和基体，断口中存在大量韧窝及少量解离面，表现出韧性–解理的复合断裂模式。经亚固溶+时效处理后，界面强度显著提高，但界面塑性减低；经过固溶+时效处理后，界面强度有所下降，且界面塑性进一步降低。

处理工艺对Fe–Al合金粉末成形性及生坯压溃强度的影响

邓颖, 吴引江, 南海娟, 梁永仁, 孟强

2022, 40(3): 226-231. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020040010

[摘要](282) [HTML全文] (164) [PDF 2226KB](129)

摘要:
为了提高Fe–Al合金粉末的压制成形性和生坯压溃强度，分析了氢气还原和真空退火工艺对Fe–Al合金粉末形貌和性能的影响，研究了原始粉末和经过处理后粉末所制管坯的成形率。结果发现，经氢气还原和真空退火处理后，粉末形貌变化不大，粉末性能提高，生坯压溃强度增强，成形性得到改善；尤其是经真空退火粉末的性能得到极大提高，氧的质量分数由0.5%低到0.2%，松装密度由1.82 g·cm⁻³降低到1.64 g·cm⁻³，显微硬度由HV 260降低到HV 158，压缩比由63%降低到56%，生坯压溃强度由2.0 MPa提高到2.7 MPa，粉末成形性得到极大改善。在批量化压制长管坯时，对原始粉末预先进行真空退火处理，长管生坯数量成品率由50%提高至100%，产品成本降低。

脉冲激光切丝工艺制备球形钼粉

王世泽, 赵兴科, 赵增磊, 吴平

2022, 40(3): 232-238. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021050009

[摘要](781) [HTML全文] (321) [PDF 2861KB](100)

摘要:
为了获得高性能的实心球形颗粒钼粉原料，采用脉冲激光切丝法制备球形钼粉。通过筛分、光学显微镜和扫描电子显微镜等研究了所制备钼粉的粒度、形貌、微观组织等物理性能。结果表明，脉冲激光切丝法制备的钼粉形貌呈球形或近球形，表面光滑，没有卫星颗粒或颗粒粘接聚集现象。在试验工艺参数范围内，90%以上的钼粉颗粒粒径在150 µm以上，其中粒径在150～300 µm范围的颗粒占比最大，超过60%。粒径400 µm以下的钼粉通常是内部致密的，而在一些粒径较大的钼粉颗粒中出现内部孔洞，并初步分析了钼粉颗粒及其内部孔洞的形成机制。

热挤压和旋锻粉末冶金纯钛的组织和力学性能

刘小敏, 高洪亮, 杨景然, 付正容, 李幸福, 李聪, 杨易, 刘欢, 朱心昆

2022, 40(3): 239-244. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020050015

[摘要](759) [HTML全文] (135) [PDF 2347KB](105)

摘要:
采用粉末冶金技术结合热挤压和旋锻工艺制备纯钛棒，利用万能试验机、维氏显微硬度仪、金相显微镜、高精度多功能密度计等设备测试纯钛棒的屈服强度、维氏硬度、显微组织和相对密度，研究了纯钛棒的制备工艺及其微观组织结构对材料力学性能的影响。研究表明，利用粉末冶金技术结合热挤压和旋锻工艺制备的纯钛棒屈服强度是880 MPa，均匀延伸率是4.06%，在拉伸变形过程中发生韧性断裂。纯钛棒显微组织为等轴状的细晶粒组织，平均晶粒尺寸约1 μm，组织分布均匀，无明显裂纹和缺陷，有较高的相对密度。

烧结熔覆钢表面镍基合金涂层的组织和性能

李新星, 王红侠, 施剑峰, 韩雨洋, 姜秋彤, 刘缘

2022, 40(3): 245-250. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020010001

[摘要](451) [HTML全文] (110) [PDF 4747KB](49)

摘要:
采用Ni25、Ni45、Ni60合金粉末通过烧结熔覆法在45钢表面制备出不同成分的镍基合金涂层。通过金相显微镜观察和X射线衍射分析等手段对合金涂层的组织形貌、相组成和界面结构进行研究，并对涂层显微硬度进行了测试。结果表明：通过烧结熔覆可以在45钢表面获得较为致密的镍基合金涂层。Ni25合金涂层组织主要为比较粗大的γ-(Ni, Fe)奥氏体以及少量的Cr₂₃C₆碳化物相；Ni45和Ni60合金涂层中除了γ-(Ni, Fe)奥氏体和Cr₂₃C₆碳化物之外，还出现了CrB硼化物。不同成分镍基合金涂层与45钢基体在界面处均形成了良好的冶金结合。当烧结温度1100 ℃、保温时间15 min时，涂层微观组织致密，硬质相颗粒尺寸较小，分布均匀。Ni60合金涂层的硬度最高，约为HV 735；Ni45合金涂层次之，约为HV 534；Ni25合金涂层硬度最低，只有HV 236。

Al–5Ti–1B合金显微组织与细化机理

李洋, 郭绪强, 许磊, 历长云, 刘孝飞

2022, 40(3): 251-257. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021090002

[摘要](537) [HTML全文] (132) [PDF 2414KB](130)

摘要:
采用粉末混合+热挤压和粉末混合+气雾化+热挤压两种工艺制备了Al–5Ti–1B合金杆，研究了两种工艺制备Al–5Ti–1B合金的显微组织，并进行了晶粒细化性能评定。结果表明：两种制备工艺均可以使TiB₂粒子均匀分布，并抑制TiAl₃相的长大。在7050铝合金熔体中分别添加质量分数为0.2%的两种工艺制备的Al–5Ti–1B合金，添加粉末混合+热挤压工艺制备的Al–5Ti–1B合金后，7050铝合金晶粒细化效果不明显，铝合金晶粒尺寸仍达1400 μm；添加粉末混合+气雾化+热挤压工艺制备的Al–5Ti–1B合金后，7050铝合金晶粒细化效果非常好，铝合金平均晶粒尺寸仅有176 μm。根据此实验现象，对Al–5Ti–1B合金晶粒细化双重形核机理提出新的解释。

金刚石表面改性及基体合金化对金刚石/铜复合材料导热性能的影响

陈冰威, 韩金江, 余威, 朱振东, 栗正新, 王辉

2022, 40(3): 258-266. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021070011

[摘要](932) [HTML全文] (274) [PDF 6147KB](51)

摘要:
以Pr₆O₁₁为刻蚀剂表面粗糙化处理金刚石颗粒，采用放电等离子烧结技术制备了金刚石/铜（硼）复合材料（金刚石体积分数为60.0%，硼体积分数为0.3%），通过试验、热流密度模拟和声子谱计算研究了金刚石表面改性及基体硼合金化对金刚石/铜复合材料导热性能的影响。结果表明，粗糙化的金刚石界面增加了接触面积；在基体中添加硼元素，复合材料在烧结后出现B₄C相，B₄C相的形成改善了金刚石–铜两相界面结合状态。金刚石粗糙化与基体合金化两者的共同作用有效减少了界面热阻，优化了热通量传递的效率，提高了复合材料的导热性能。金刚石/铜复合材料热导率从421 W·m⁻¹·K⁻¹提高到了598 W·m⁻¹·K⁻¹，提升了近42%。

选择性激光熔化成形17–4PH不锈钢研究

杜耀豪, 赵占勇, 白培康, 李晓峰, 张威, 李建民

2022, 40(3): 267-276. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021100015

[摘要](1825) [HTML全文] (600) [PDF 5265KB](64)

摘要:
选择性激光熔化技术具有一次成形、节省原材料、可成形任意复杂结构工件及性能优良等特点，是17–4PH不锈钢成形研究的新方向。本文综述了近几年选择性激光熔化制备17–4PH不锈钢研究现状，包括工艺参数对17–4PH不锈钢性能的影响，热处理和热等静压对17–4PH不锈钢力学性能的改善，不同成形方式和不同后处理17–4PH不锈钢的显微组织变化，以及在选择性激光熔化成形17–4PH不锈钢过程中出现的问题和发展趋势。

模具结构对FGH4096合金挤压变形影响的数值模拟研究

李昌, 陈蕾蕾, 瞿宗宏, 刘奎生, 赖运金, 梁书锦

2022, 40(3): 277-283. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021080014

[摘要](591) [HTML全文] (223) [PDF 3300KB](38)

摘要:
采用有限元数值模拟软件与正交试验相结合的方法研究了FGH4096合金包覆热挤压过程，系统分析了模具模角、入口圆角半径和工作带长度对挤压制品有效应变分布、温度分布和挤压载荷的影响。结果表明：模角越大，有效应变分布均匀区域减少，挤压载荷升高，挤压过程中产生的温升效应严重；模角越小，有利于挤压载荷的降低，挤压制品心部温升效应减轻，但心部出现有效应变小于1.500的区域增大。入口圆角半径和工作带长度对挤压制品的有效应变分布、温度分布和挤压载荷影响不大。当模角为45°时，有效应变分布均匀的区域增大，有效应变分布更为均匀。制作挤压模具进行模拟实验验证，结果表明实际挤压过程和数值模拟的数据相吻合，证明模拟参数设置合理，对实际生产具有指导意义。

高精密自紧钻夹头丝母粉末冶金压制模具设计

吉风霏, 谷文金, 孙立臣

2022, 40(3): 284-288. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021100004

[摘要](149) [HTML全文] (46) [PDF 3763KB](21)

摘要:
对粉末冶金丝母的产品设计、产品结构、生产工艺进行分析，从压制模具的材料选择、压机模架的优化应用及模具结构的调整等方面对丝母产品压制模具进行优化设计，并使用优化后的压制模具生产高精密自紧钻夹头丝母。结果表明：经检测中心和客户检测，使用优化后压制模具生产出来的丝母产品完全达到产品图纸设计要求，而且压制模具无损坏，模具的使用寿命也达到了预期时间。粉末冶金丝母安装在高精密自紧钻夹头上可完全达到使用性能和使用寿命要求。