2019年, 第37卷, 第3期　
刊出日期：2019-06-20

  

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研究与开发
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  3D打印金属材料中孔隙率的影响因素和改善方法

  倪晓晴, 孔德成, 温莹, 董超芳, 张亮, 卢林, 宋佳, 吴文恒

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 163-169,183. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.001

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  选区激光熔融技术是精细激光快速成形技术领域中最具发展潜力的金属3D打印技术之一，但在快速成形过程中的急速加热和快速凝固导致材料出现孔隙、裂纹等缺陷。本文介绍了对选区激光熔融技术制备金属材料孔隙率的影响因素，包括激光功率、扫描速率、环境气氛、纳米粉末复合掺杂等；讨论了降低孔隙率的后处理方法，如热处理、塑性变形等，旨在研究对3D打印金属材料孔隙率的影响规律，从而获得性能优良的打印材料。
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  筒体温度对微熔铸半固态熔体A356晶粒形貌的影响

  罗晓强, 韩永军, 冯云晓, 于豪, 于春波, 赵丽恒

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 170-174. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.002

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  研究了筒体温度对微熔铸半固态熔体铝合金A356晶粒形貌的影响。结果表明，在适当的温度范围内，配合一定的搅拌速度，能形成组织均匀、晶粒细小的A356半固态熔体。当筒体温度为620℃，搅拌速度为800 r·min^-1时，可制备出优质的A356半固态熔体，α-Al晶粒的平均尺寸为54 μm，形状因子为0.66，熔体样品的显微硬度为HV 82.97。
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  CaO-Al₂O₃-SiO₂复合烧结助剂添加量对ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷性能的影响

  冯杰, 赵介南, 凌可君

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 175-183. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.003

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  以Al（NO₃）₃·9H₂O、Ca（NO）₂·4H₂O、C₈H₂₀O₄Si为原料，采用高分子网络法制备出成分均匀、粒度分布为3~7 μm、高活性的CaO-Al₂O₃-SiO₂复合烧结助剂；将质量分数为3%、5%、7%、9%的CaO-Al₂O₃-SiO₂复合烧结助剂添加到Al₂O₃和ZrO₂原料粉体中，经干压成型，在1450℃烧结温度、保温4 h的工艺条件下进行常压烧结制备得到ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷试样，研究烧结助剂添加量对复相陶瓷力学性能和显微组织结构的影响。结果表明：当添加质量分数为5%的CaO-Al₂O₃-SiO₂复合烧结助剂时，ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷的综合性能最达到佳，相对密度为94%，显微维氏硬度为1204 MPa，抗弯强度为321 MPa，断裂韧性为4.52 MPa·m^1/2<-sup>。
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  Cr₂AlC含量对铜基复合材料摩擦磨损性能的影响

  吴辉, 郭彪, 李强, 敖进清, 刘胜明, 鲁云

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 184-190. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.004

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  采用冷压-烧结方法制备了含质量分数0%、5%、10%、15% Cr₂AlC的铜基复合材料，利用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪观察并分析复合材料微观组织和微区成分，使用HVS-1000型显微硬度计和M-2000型摩擦磨损试验机测试复合材料的硬度和摩擦磨损性能，分析Cr₂AlC质量分数对复合材料硬度、摩擦性能和磨损机理的影响。结果表明：含Cr₂AlC铜基复合材料的相对密度为0.8，Cr₂AlC均匀分布在铜基体上，有效提高了复合材料的硬度；随Cr₂AlC质量分数增加，复合材料摩擦系数先升高后降低，磨损量先降低后回升，当Cr₂AlC质量分数为10%时，复合材料的摩擦系数最大，磨损量最低，耐磨性能最佳；未添加Cr₂AlC的纯铜材料磨损机理以黏滑为主，含Cr₂AlC铜基复合材料的磨损机理是犁削磨损、剥层磨损和氧化磨损三者的结合。
材料·制品·应用
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  长期时效对FGH95镍基粉末高温合金γ'相及晶格常数的影响

  张磊, 田素贵

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 191-195,201. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.005

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  在不同温度下对FGH95镍基粉末高温合金进行长期时效处理，通过合金显微组织观察和X射线衍射分析，研究了长期时效对FGH95合金γ'相及晶格常数的影响。结果表明，完全热处理FGH95合金经450和550℃长期时效后，合金中细小γ'相略有长大，其粗化行为符合Lifshitz，Slyozov和Wagner（LWS）粗化动力学理论；随着时效时间的延长，FGH95合金中γ'相的晶格常数有所增加，而γ和γ'两相的晶格错配度减小；与时效时间相比，时效温度对FGH95合金中γ'相尺寸及晶格常数的影响更大。
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  气固反应原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料

  尤力, 杨芳, 张策, 郭志猛, 陈存广, 王海英

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 196-201. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.006

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  以氢化脱氢钛粉为原料，经冷等静压成型，在一定温度下通过CH₄和钛粉颗粒间的气固反应在钛粉表面原位生成均匀的TiC颗粒，采用真空烧结技术制备得到氧含量（体积分数）低于0.2%的TiC颗粒增强钛基复合材料。研究表明，TiC颗粒体积分数比可通过气固反应温度和时间控制，可获得较高体积分数（>30%）的TiC颗粒增强钛基复合材料。TiC首先在钛粉颗粒表面形成，烧结过程中，钛粉颗粒明显阻碍TiC晶粒长大，细化TiC晶粒；同时，过多的TiC颗粒也阻碍烧结过程中钛的自扩散，降低烧结相对密度。钛粉压坯在700℃、CH₄气氛下发生气固反应（30 min），再经1300℃烧结后获得的相对密度为98.6%的烧结试样，试样的综合力学性能较好，抗拉强度为606 MPa，延伸率达14.4%，硬度为HV 442。值得注意的是，较短时间的气固反应不能够保证压坯内外整体实现原位生成均匀TiC颗粒，导致烧结试样内外组织的不均性。
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  静电自组装涂覆SiO₂纳米颗粒在金属纤维毡上的应用

  侯力强, 张小庆, 卢文静

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 202-206. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.007

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  采用静电自组装技术将SiO₂纳米颗粒均匀涂覆在金属纤维表面，研究涂覆前后金属纤维毡的过滤精度、透气量、泡点压力、耐磨性及耐蚀性。结果表明，经过纳米自组装涂覆后，金属纤维毡具有良好的疏水性和通量匹配，同时过滤精度、耐腐蚀性和耐磨性也有所提高，有助于延长金属纤维毡在复杂腐蚀介质中的使用寿命。
工艺与设备
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  工艺参数对高铟高锡银基钎料粉末电磁压制成形的影响

  张婕, 胡建华

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 207-213. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.008

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  根据离散元相关理论，利用EDEM软件对高铟高锡银基钎料粉末电磁压制过程进行仿真模拟，探究工艺参数对Ag-Cu-Sn-In系钎料压制过程中的影响规律，分析钎料粉末的致密化行为，并研究Sn元素和In元素对钎料粉末相对密度的影响；在不同电压和电容条件下，对Ag-19.5Cu-15In-15Sn钎料粉末压制过程进行了仿真模拟，分析不同放电参数对压坯相对密度的影响；最后通过压制设备制备钎料压坯，对仿真结果进行验证。结果表明，在相同压制力下，In质量分数越高，获得的压坯相对密度越大；在电容相同的情况下，电压越大压坯的相对密度越大，但增幅逐渐减缓；在电压相同的情况下，电容越大压坯的相对密度越大，但增幅大致不变。实验验证结果表明，仿真误差小于8%，钎料电磁压制离散元仿真模型具有一定的参考价值。
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  18Ni300模具钢激光选区熔化工艺优化及力学性能研究

  魏富涛, 许冠, 毛卫东, 温利平, 黄嘉豪, 肖志瑜

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 214-219. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.009

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  优化激光选区熔化工艺，制备18Ni300模具钢试样，研究扫描速度和激光功率对模具钢力学性能的影响。结果表明，当激光功率保持不变时，随着扫描速度的增加，18Ni300模具钢试样的相对密度和综合力学性能先增大后减小；当扫描速度保持不变时，随着激光功率的增加，试样相对密度和综合力学性能逐渐增大；能量密度在150 J·mm^-3左右时，试样的相对密度达到最高。激光选区熔化最优工艺参数是激光功率175 W，扫描速度400 mm·s^-1，在此工艺参数下成形件的相对密度为99.58%，抗拉强度、显微硬度和断后伸长率分别为1101 MPa、HV 348.4和6.44%。
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  Fe₂O₃添加剂对锆酸钙陶瓷烧结性能的影响

  张汪年, 王新海, 王丽芳, 许欢, 杨晟焘, 李永杰, 胡泽昊

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 220-224. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.010

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  以分析纯Ca（OH）₂和m-ZrO₂为原料，按物质的量1：1进行配料，添加不同质量分数Fe₂O₃粉末作为添加剂，经充分混合后压制成?20 mm×20 mm圆柱试样，再经1600℃保温3 h煅烧制备得到锆酸钙陶瓷试样（CaZrO₃）。利用显气孔体密测定仪、X射线衍射仪及扫描电子显微镜分析Fe₂O₃粉末添加剂对CaZrO₃陶瓷材料烧结性能、物相组成及微观结构的影响。结果表明：当没有添加Fe₂O₃粉末时，试样烧结前后线变化率为12.72%，体积密度为3.92 g·cm^-3，显气孔率为14.9%，CaZrO₃晶粒尺寸为4.22 μm；当加入质量分数0.75% Fe₂O₃粉末时，试样烧结前后线变化率为17.20%，体积密度为4.68 g·cm^-3，显气孔率为6.8%，CaZrO₃晶粒尺寸为5.21 μm。
文献综述
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  钛及钛合金人体植入材料研究进展

  武秋池, 纪箴, 贾成厂, 陈明营, 吴超, 邱倩, 郎朝阳

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 225-232. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.011

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  钛及其合金因其具有低密度、高比强度、低弹性模量、良好的生物相容性和耐蚀性等特点，被认为是一种理想的人体植入金属材料，广泛应用于骨关节替换、牙齿修复等方面，且对其的需求量快速增长；同时，钛也存在骨整合率低、抗菌性差、耐磨性差等缺陷，急需进一步研究和改进。本文介绍了钛及钛合金作为人体植入材料的优异特性，概述了国内外关于新型β型钛合金、表面改性钛合金、多孔钛合金、钛-陶复合材料的研究进展，总结了钛及钛合金材料存在的一些问题，为新型钛及钛合金材料的设计研发，钛及钛合金综合性能的优化，钛及钛合金使用寿命的延长提供参考。
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  纳米Fe₃O₄应用及制备工艺研究进展

  张立生, 李慧, 张汉鑫, 梁精龙

  粉末冶金技术. 2019, 37(3): 233-238. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.03.012

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  纳米Fe₃O₄是一种具有优异特性的磁性纳米材料。本文介绍了纳米Fe₃O₄的基本性质及应用，综述了沉淀法、水热法、微乳液法、溶胶-凝胶法等纳米Fe₃O₄制备工艺的原理、研究现状、优缺点及发展趋势，并指出将多种工艺相结合可制备出更优异的纳米Fe₃O₄。