2020年, 第38卷, 第5期　
刊出日期：2020-10-20

  

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研究与开发
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  不同碳含量粉末烧结钢冷压流变致密化行为研究

  吴辉, 郭彪, 李强, 王俊桃, 敖进清, 宋欢, 敖逸博

  粉末冶金技术. 2020, 38(5): 323-331. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019070003

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  在材料万能试验机上对碳含量（质量分数）为0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%的粉末烧结钢进行冷压变形试验，利用Hollomon方程对粉末烧结钢流变应力数据进行非线性拟合，结合显微组织形貌分析烧结钢冷压流变致密化行为和孔隙、晶粒变形机制。结果表明：烧结钢冷压应变硬化行为符合Hollomon方程，随着碳含量的增加，极限断裂应变量逐渐减小；在相同应变下，随着碳含量的增加，烧结钢应变硬化率逐渐上升，致密化效果先增强后减弱，在碳质量分数为0.9%时最佳；随着应变增加，烧结钢孔隙闭合，晶粒由等轴状变为片状；烧结钢的流变致密化过程在低应变下以致密化和致密化硬化为主，在高应变下以变形和基体加工硬化为主。
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  基于曲面响应法的大气等离子喷涂La₂Ce₂O₇涂层粒子特性与微观结构研究

  付倩倩, 通雁鹏

  粉末冶金技术. 2020, 38(5): 332-339. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019050006

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  根据Box-Behnken曲面响应法，利用Design Expert软件设计了大气等离子喷涂三个工艺参数（电流I、氩气流量、氢气流量）的三水平回归分析试验，通过SprayWatch-2i系统在线测试La₂Ce₂O₇粒子飞行速度及表面温度，经统计分析得到粒子温度和速度的回归模型。采用扫描电镜表征涂层微观结构，并利用Image-Pro-Plus图像分析软件计算未熔颗粒面积分数和孔隙率。结果表明，La₂Ce₂O₇粒子速度符合线性模型，电流、氩气流量是影响粒子速度的主要因素，而氢气流量对粒子速度的影响不显著。粒子速度随氩气流量和电流增大而线性增长。当氩气流量为120 L·min^–1，电流为600 A，氢气流量为10 L·min^–1时，粒子速度达到最大。粒子温度符合二次模型，氩气流量、电流以及两者之间的相互作用是影响粒子温度的最主要因素。当氩气流量为74.22 L·min^–1，电流为543.96 A，氢气流量为10 L·min^–1时，粒子温度达到最大。粒子熔化状态提高，涂层未熔颗粒下降。
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  改善钽丝直线度的研究

  包玺芳, 解永旭

  粉末冶金技术. 2020, 38(5): 340-343. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019070002

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  电容器级钽丝在使用过程中对钽丝直线度的要求较高，本文采用在钽丝原材料中掺杂钇元素和热应力矫直法改善钽丝的直线度。结果表明：通过优化连续退火放线张力、连续退火出炉口定位轮直径以及钽丝精绕密排收线盘直径等工艺参数，可改善钽丝的微观组织和再结晶程度，提高钽丝的力学性能，从而达到改善和稳定钽丝直线度的目的，提高钽丝的适用性。
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  激光烧结钨基合金组织性能研究

  姜山, 李杰, 陈瑶

  粉末冶金技术. 2020, 38(5): 344-349. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019060004

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  采用激光烧结技术制备了钽、铼掺杂钨基合金，利用扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计等设备表征了钨基合金试样的组织和性能。结果表明，激光功率及激光扫描速度是影响钨合金块体相对密度的重要因素，通过对参数的优化可获得致密的钨合金块体材料；通过粉体解吸脱氧预处理和惰性气体保护可以避免粉体的氧化；显微组织观察表明，在激光烧结过程中，试样内部发生了静态再结晶；在试样芯部形成了较粉体颗粒明显增大的等轴晶粒，在试样边缘形成了尺寸略大于粉体粒径的等轴晶粒；X射线衍射测试结果表明，加入的钽元素在钨基体中以固溶原子的形式存在；性能测试结果表明，随着钽加入量的增加，试样的密度下降，但显微硬度随之提高。
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  基于离散元法的颗粒高速压制模拟及动态力学分析

  张璐栋, 刘军, 罗晓龙, 张超, 林立, 周纯, 王海陆

  粉末冶金技术. 2020, 38(5): 350-356. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019040013

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  采用三维离散单元法对高速压制条件下铝粉颗粒的动态响应进行了数值模拟，并与实验结果进行对比分析。结果表明，数值模拟与实验所测得的结果基本相同；在高速压制过程中，粉体的扰动呈不规则的弧形分布；在压制初期，会出现整体受力不均匀的现象，随着压制的进行，不均匀现象得到改善，粉体表现出较强的自组织性；在单次加载过程中，颗粒会发生多次碰撞；在致密化阶段，上层的部分颗粒会先发生变形并重排，中下层颗粒以重排为主；进入变形阶段后，所有颗粒的受力情况基本相同。
材料·制品·应用
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  机器人覆盖件用金属陶瓷模具材料的研究

  王强, 郭超, 刘永兴

  粉末冶金技术. 2020, 38(5): 357-362. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019120012

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  以微米Al₂O₃为主要原料，微米金属Cr和W为主要添加物，采用热压烧结工艺改性制备了机器人覆盖件用氧化铝挤压金属陶瓷模具材料，研究了该金属陶瓷模具材料的强度、断裂韧性、硬度及耐磨性等力学性能，并分析了该材料磨损试样表面的微观结构。结果表明：当微米Al₂O₃添加量（质量分数）为65%，金属Cr和W添加量均为12.5%，烧结温度为1640 ℃时，所制备的试样综合性能最佳，其中相对密度为99.8%，抗弯强度为805.6 MPa，断裂韧性为14.5 MPa·m^1/2，硬度为11.2 GPa；金属W和Cr形成的金属第二相在摩擦磨损过程中能产生机械冷焊作用，大大提高了模具材料的耐磨性能。
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  MoS₂和石墨对青铜基含油轴承摩擦性能的影响

  黄钊炫, 兰江, 杨诗钰, 邱天旭, 申小平

  粉末冶金技术. 2020, 38(5): 363-370. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019060005

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  通过改变MoS₂（质量分数1.0%～2.0%）和石墨（质量分数0～1.0%）的成分比例，在一定滑动线速度下，测量青铜基含油轴承承受压强的极限值，研究MoS₂和石墨含量对青铜基含油轴承的力学性能和摩擦性能的影响。结果表明：在不加入石墨的情况下，随着MoS₂含量的增加，含油轴承的负荷×线速度（pv）极限值降低，其中青铜-1MoS₂（MoS₂质量分数1.0%）含油轴承极限pv值最高，达到2.940 MPa·m·s^-1；在同时加入石墨和MoS₂的情况下，随着石墨含量的增加，含油轴承的摩擦因数降低，其中青铜-1MoS₂/-1石墨（MoS₂质量分数1.0%，石墨质量分数1.0%）含油轴承摩擦因数最低，为0.038；石墨能够改善含油轴承的摩擦性能，但是会大幅度降低其力学性能。
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  热等静压铁钴镍基高温合金的显微组织和力学性能

  王新锋, 贺卫卫, 朱纪磊, 向长淑

  粉末冶金技术. 2020, 38(5): 371-376. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019060006

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  以气雾化（gas atomization，GA）粉末为原料，采用热等静压（hot isostatic pressing，HIP）致密化烧结工艺制备Fe18Ni23Co25Cr21Mo8WNbC2铁钴镍基高温合金，研究热等静压温度对致密化Fe18Ni23Co25Cr21Mo8WNbC2粉末高温合金金相组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明：热等静压技术制备的高温合金致密化程度很高，烧结体由（Fe，Ni）固溶体相和弥散分布的M6C碳化物强化相组成；热等静压温度为950～1050 ℃时，烧结体的密度、力学性能随着热等静压烧结温度的提高而提高；当热等静压温度达到1100 ℃时，致密化烧结体晶粒组织明显长大，其力学拉伸性能降低；致密化烧结体的室温拉伸断口以穿晶断裂为主，局部区域晶粒被拉伸开裂，650 ℃高温断口为穿晶断裂和沿晶断裂的混合形貌，基体相存在沿应力方向被拉长的韧窝。
工艺与设备
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  水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末及其烧结性能研究

  郭世柏, 易正翼, 王南川, 孙靖, 廖景冰

  粉末冶金技术. 2020, 38(5): 377-382. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020050010

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  结合水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末，利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电镜等手段研究了氢气气氛下烧结工艺对Mo–40Cu复合材料组织和力学性能的影响。结果表明，最佳制粉工艺为水热温度400 ℃和氢气还原温度700 ℃，获得了均匀的Mo–40Cu复合粉末，粉末粒径为70～90 nm；在氢气气氛下最佳烧结工艺为1300 ℃保温2 h，合金的相对密度、抗弯强度、硬度、电导率和热导率分别为98.1%、1060 MPa、HRA 51、20.8 MS·m^-1和191.7 W·m^-1·K^-1，热膨胀系数在500～700 ℃约为10.8×10^-6 K^-1，合金中组织均匀，晶粒细小，尺寸约为3～4 μm。
文献综述
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  闭孔金属基复合泡沫材料制备技术研究进展

  历长云, 杨二阔, 李雷, 许磊, 米国发

  粉末冶金技术. 2020, 38(5): 383-390. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020070009

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  闭孔金属基复合泡沫材料是一种新型多孔复合材料，主要以空心微球和基体粉末为原料，将空心微球填充到金属或合金基体中复合而成；因其具有轻质、高强、良好的阻尼、吸能、隔热、隔音及电磁屏蔽等诸多优异性能，在减震、缓冲阻尼及防撞击等相关领域具有广泛的应用价值。本文主要介绍了利用空心微球制备闭孔金属基复合泡沫材料的方法，总结了其制备过程中存在的问题，并概述了闭孔金属基复合泡沫材料的应用。
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  不连续增强钛基复合材料的研究进展

  冯俊, 姜中涛, 韩骐璘

  粉末冶金技术. 2020, 38(5): 391-398. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019070001

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  不连续增强相能有效改善钛基体的力学性能，提高钛基体的耐磨性、高温强度和抗氧化性，拓宽了钛合金的应用领域。陶瓷增强相具有硬度高、耐磨性好、热稳定、成本低廉等优点，成为不连续增强钛基复合材料的首选增强相，其中使用最为广泛的是TiC颗粒和TiB纤维。纳米碳材料因具有高弹性模量以及高抗拉强度等优异性能，可有效改善复合材料的强度、塑性，被用来制备高比强度的钛基复合材料，近年来成为最具潜力增强体材料。本文从增强体材料的选择出发，归纳总结了近十年不连续增强钛基复合材料的研究进展，综述了不同增强体材料对钛基体组织与力学性能的影响以及强化机理，提出进一步的研究方向，为提高钛基复合材料的整体性能和扩大其应用范围提供一定的依据。