2020年, 第38卷, 第1期　
刊出日期：2020-02-20

  

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研究与开发
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  稀土元素Y对粉末冶金2A12铝合金组织和力学性能的影响

  杨玉玲, 刘超, 马运柱, 刘文胜, 刘阳, 伍镭, 王涛

  粉末冶金技术. 2020, 38(1): 3-9. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020.01.001

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  在铝合金粉末中添加质量分数为0、0.2%、0.4%及0.6%的稀土元素Y,利用粉末冶金法制备2A12铝合金。通过金相组织观察、X射线衍射分析、扫描电子显微形貌表征、能谱分析及力学性能测试等手段,研究了稀土元素Y对粉末冶金2A12铝合金组织和性能的影响,总结了Y在铝合金中的分布特征。结果表明,当稀土元素Y的质量分数为0.2%时,2A12铝合金抗拉强度最高,塑性最好;添加Y可以抑制铝合金晶粒在烧结过程中的长大;稀土元素Y主要以YAl相、Cu₂Y相和YAl₂相的形式分布在基体晶界处,少量Y固溶在铝基体中。
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  CoCrFeNiCuTi_x高熵合金的微观组织与耐腐蚀性能研究

  苗振旺, 祝夫文, 刘琪

  粉末冶金技术. 2020, 38(1): 10-17. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020.01.002

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  采用真空热压烧结法制备了CoCrFeNiCuTi_x (x为摩尔比,x=0.25,0.50,0.75,1.00)六元高熵合金,研究了Ti含量对该高熵合金微观组织和耐腐蚀性的影响。利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、HVS-1000B型数显显微硬度计和电化学工作站等设备测试和分析了CoCrFeNiCuTi_x高熵合金的组织结构和耐腐蚀性能。结果表明:不同Ti含量(摩尔分数)的CoCrFeNiCuTi_x高熵合金,物相都为面心立方结构,组织主要为树枝晶;随着Ti摩尔分数的增加,高熵合金树枝晶组织减少,硬度先增加后减小,x=0.50时,合金的硬度值最大,为HV 755;CoCrFeNiCuTi_x高熵合金的自腐蚀电位都正于45#钢,耐腐蚀性先增强后减弱,x=0.50时,其耐腐蚀性最优。
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  W质量分数对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响

  张成功, 范景莲, 成会朝

  粉末冶金技术. 2020, 38(1): 18-24. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020.01.003

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  采用粉末冶金法制备含不同质量分数W(20%~80%)的Mo-W合金,研究W含量对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响。结果表明:烧结过程中Mo与W相互扩散形成单相固溶体。W质量分数的增加能显著降低Mo-W合金的晶粒尺寸,经1990℃烧结的Mo-80W合金晶粒尺寸比Mo-20W合金下降了46.5%。随W质量分数的增加,Mo-W合金的维氏硬度呈“双驼峰”形变化趋势,在W质量分数为40%与60%处出现峰值。Mo-W合金的相对密度和抗拉强度随W质量分数的增加而下降,抗拉强度最大值出现在烧结温度为1990℃的Mo-20W合金,达到514.83 MPa;随烧结温度的升高,低W含量的Mo-W合金(W质量分数20%~40%)抗拉强度呈先上升后下降趋势,而高W含量的Mo-W合金(W质量分数60%~80%)抗拉强度逐渐升高。Mo-W合金断裂方式为沿晶断裂与穿晶断裂相结合的混合模式。
材料· 制品· 应用
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  镀Ni金刚石与铜基结合剂间把持力的提高方法和机理分析

  肖长江, 陈贻光, 栗晓龙, 闫紫瑶

  粉末冶金技术. 2020, 38(1): 25-29. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020.01.004

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  为了提高金刚石与金属结合剂间的把持力,将镀Ni金刚石在1050℃下处理1 h,然后用浓硝酸清洗金刚石表面,最后采用真空热压烧结制备铜基结合剂金刚石样条。用扫描电子显微镜观察高温处理前后金刚石镀层表面形貌,通过铜基结合剂样条的抗弯强度来评价金刚石与铜基结合剂间的结合力。用X射线衍射仪分析高温处理后镀层与金刚石间的物相。结果表明:镀Ni金刚石经1050℃处理1 h后,镀层基本上保持完整,金刚石表面变粗糙;铜基结合剂金刚石样条的抗弯强度从未镀金刚石的759 MPa增加到镀Ni金刚石的791 MPa,再增加到高温处理镀Ni金刚石的833 MPa,说明金刚石与铜基结合剂间把持力得到有效提高。
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  钛粉粒度对轧制烧结多孔钛板力学性能的影响

  谈萍, 李增峰, 葛渊, 赵少阳, 王利卿, 沈垒, 殷京瓯, 文佳艺

  粉末冶金技术. 2020, 38(1): 30-35. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020.01.005

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  对不同粒度钛粉的流动性、松装密度和振实密度进行分析,经轧制和烧结制备出满足湿法冶金需求的多孔钛板,研究了钛粉粒度对轧制烧结多孔钛板力学性能的影响。结果表明:轧制烧结多孔钛板的最大孔径和孔隙度随钛粉粒度的减小而减小,钛板密度、剪切强度、抗弯强度、抗拉强度及伸长率均随钛粉粒度的减小有所增加;当钛粉粒度范围为89~104 μm时,粉末轧制烧结多孔钛板的综合力学性能较高。
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  表层富立方相WC-TiC-Co功能梯度硬质合金

  陈巧旺, 邓莹, 姜山, 姜中涛, 敬小龙, 陈慧, 李力

  粉末冶金技术. 2020, 38(1): 36-41. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020.01.006

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  采用粉末冶金技术制备WC-15%TiC-6%Co硬质合金(质量分数),通过控制氮气压力、固相烧结温度和烧结时间对合金进行渗氮烧结,得到表层富立方相WC-TiC-Co功能梯度硬质合金。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪研究硬质合金梯度区域的微观组织、物相组成及元素分布。结果表明:制备的WC-TiC-Co硬质合金梯度层厚度大于20 μm,并且表层富含Ti元素和N元素,其组成形式为Ti(C_0.7,N_0.3)。
工艺与设备
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  原位合成SiC对铝基复合材料微观组织和力学性能的影响

  卢博, 朱建锋, 方媛, 赵旭, 汪加欢, 贺鹏

  粉末冶金技术. 2020, 38(1): 42-50. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020.01.007

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  以铝粉、硅粉、石墨粉为原料,通过冷压真空烧结原位合成了含不同质量分数SiC颗粒的SiC/Al-18Si复合材料。利用X射线衍射仪,扫描电子显微镜和能谱分析仪等设备手段表征了铝基复合材料的相组成和微观结构,研究了原位合成SiC对复合材料微观结构、抗弯强度和显微硬度的影响,分析了复合材料力学性能的变化规律。结果表明:复合材料的基体相为Al相,第二相为Si相和SiC相;原位合成的SiC颗粒弥散细小的分布在Al基体中,其颗粒尺寸主要分布在0.2~2.8 μm,具有亚微米、微米级的多尺度特性;随着SiC质量分数的不断增加,复合材料的显微硬度增大,同时颗粒的平均尺寸仅由0.81 μm增大到1.13 μm,但仍均匀分布,正是这种尺寸稳定性,使得SiC/Al-18Si复合材料硬度远大于Al-18Si;当SiC质量分数为30%时,材料的显微硬度最高,达到HV 134,相较于Al-18Si提高了88%。
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  新型自润滑模具材料的制备和高温性能研究

  刘清阳, 王华君, 周春杨, 姚振华, 燕松山

  粉末冶金技术. 2020, 38(1): 51-58. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020.01.008

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  以铁镍基合金为基体,添加硬质相Cr₂O₃及固体润滑剂CaF₂,利用粉末冶金工艺制备了高温自润滑热锻模具材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及显微硬度计,研究了烧结工艺对铁镍基自润滑材料力学性能的影响,分析了Cr₂O₃和CaF₂对铁镍基自润滑材料烧结性能的影响,并得到了最佳烧结工艺。结果表明:当烧结工艺为1320℃、保温2 h时,制备得到的铁镍基自润滑材料力学性能优越;硬质相Cr₂O₃质量分数从0增加到30%,试样相对密度下降4.0%,硬度从HV 227.3增加到HV 342.8;固体润滑剂CaF₂质量分数从0增加到10%,试样相对密度和硬度均下降;通过600℃摩擦磨损实验发现,随CaF₂质量分数的增加,试样摩擦系数和磨损率先降低后升高;当添加质量分数20% Cr₂O₃和8% CaF₂时,自润滑模具材料的综合性能最佳。
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  铜模吸铸与高能球磨制备Zr₄₆Cu₄₆Al₈非晶合金的组织结构及晶化动力学研究

  李东洋, 陶平均, 杨元政, 黄正华, 李福海, 黄文豪

  粉末冶金技术. 2020, 38(1): 59-65. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020.01.009

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  采用铜模吸铸法制备出直径3 mm的Zr₄₆Cu₄₆Al₈块体非晶合金,利用高能球磨法获得了不同粒径的合金粉体,通过X射线衍射仪、示差扫描量热仪、扫描电镜等测试手段及热力学计算方法,研究了制备方法对非晶合金组织结构及晶化动力学的影响。结果表明,块体合金和粉体合金均可获得完全非晶结构;块体非晶合金玻璃转变和晶化过程具有明显的动力学效应;单因素变量法制备非晶粉体的最佳参数为:转速300 r·min^-1,球料比30:1,球磨时间15 h;相同条件下,除过冷液相区外,块体非晶合金热力学参数普遍高于非晶粉体,且晶化放热更剧烈;随着加热速率增大,二者热力学参数均向高温区移动,过冷液相区的宽度也逐渐增加;块体非晶合金和非晶粉体的特征温度表观激活能数值相近,块体非晶态合金的表观激活能较非晶粉体高,热稳定性更优。
文献综述
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  粉末冶金法制备颗粒增强镁基复合材料的研究进展

  任峰岩, 许磊, 历长云, 米国发, 王有超

  粉末冶金技术. 2020, 38(1): 66-73. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020.01.010

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  概述了粉末冶金法制备颗粒增强镁基复合材料的研究进展,介绍了颗粒增强镁基复合材料的常用基体和微米级、纳米级增强体。重点阐述了粉末冶金法制备颗粒增强镁基复合材料的工艺,包括增强体预处理工艺、混合粉体成形工艺及烧结工艺。总结了粉末冶金制备工艺对复合材料组织与力学性能的影响规律,包括增强体-基体界面结合情况的研究和颗粒增强体强化机制的探究。最后,对粉末冶金法制备颗粒增强镁基复合材料的发展前景进行了展望,并提出改进措施。
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  铝基烧结含油轴承研究现状

  陈秀丽, 查五生, 万海毅

  粉末冶金技术. 2020, 38(1): 74-78. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020.01.011

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  综述了铝基烧结含油轴承的发展与研究现状,讨论了铝基烧结含油轴承制备的难点以及优化措施,展望了铝基烧结含油轴承的发展方向。研究表明,采用适当的烧结工艺,可以促使铝合金粉末的烧结成形,同时,添加适量的合金化元素形成强化相,能够有效提高铝基烧结含油轴承的强度,制备的铝基烧结含油轴承具有工程实用价值。可按需制备不同组元的铝基烧结含油轴承,通过优化烧结工艺参数,选择适当的烧结气氛,得到符合实际工程需要的铝基烧结含油轴承。此外,提高烧结含油轴承的耐磨性,开发轻质烧结含油轴承也是未来烧结含油轴承的重要发展方向。