2021年, 第39卷, 第5期　
刊出日期：2021-10-20

  

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研究与开发
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  La₂O₃掺杂纳米W粉致密化行为与性能

  陈铮, 杨军军, 章林, 曲选辉, 秦明礼

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 387-393. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030005

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  采用溶液燃烧合成法制备了La₂O₃掺杂纳米钨（W）粉，分析了La₂O₃掺杂纳米W粉的致密化行为及La₂O₃对纳米W粉致密化行为的影响，研究了烧结后合金的显微组织形貌、导热性能及显微硬度。结果表明，La₂O₃会显著抑制纳米W粉的致密化速度，纯W粉在1350 ℃烧结后的相对密度可达到96.2%，而La₂O₃掺杂纳米W粉在1500 ℃烧结后的相对密度仅为95.0%。在1500 ℃烧结后的La₂O₃掺杂W合金的晶粒尺寸为0.57 μm，比纯W粉烧结合金的晶粒尺寸小一个数量级，因此其导热性能也较纯W粉烧结合金有所降低，但是显微硬度得到显著提升。
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  微波烧结锇的工艺研究及动力学分析

  刘伟, 李世磊, 周帆, 杨韵斐, 谢元峰, 夏扬, 吕宏, 张超, 张小可, 王金淑

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 394-402. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030013

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  采用微波烧结技术制备锇（Os）烧结体，研究了生坯压制压强和微波烧结主要工艺参数（升温速率、烧结温度和保温时间）对Os烧结体组织结构和相对密度的影响规律，分析了微波烧结致密化的机理。结果表明，1350 ℃微波烧结后Os平均晶粒尺寸约0.22 μm，与粉体颗粒尺寸差别不大；随着烧结温度增加到1500 ℃，晶粒尺寸长大到0.76 μm。1500 ℃烧结时，延长保温时间，Os烧结体的相对密度先快速增加，后缓慢增加。1500 ℃微波烧结60 min后，Os烧结体相对密度为94.3%，平均粒径小于1 μm。烧结动力学分析表明，Os的致密化过程是体积扩散和晶界扩散共同作用的结果，随着烧结温度的升高，扩散机制从晶界扩散逐渐向体积扩散转变。
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  近球形WMoTaTi难熔高熵合金粉末的制备及性能

  刘畅, 陈佳男, 丁旺旺, 杨军军, 陈刚, 曲选辉

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 403-409. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030028

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  利用机械合金化结合气固流化技术对WMoTaTi元素混合粉进行预合金化和改性处理，改善粉末形貌、球形率和流动性等特性，使其基本满足3D打印工艺要求。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪等实验设备表征粉末表面形貌、粒度分布、流动性、相组成、化学成分等特性。结果表明，经过机械合金化的WMoTaTi元素混合粉末为BCC单相，预合金化效果良好，但预合金粉末球形率仅为26.7%；经流化改性处理后，粉末粒度分布变窄，球形率提高至66.7%，中位径为15.7 μm，元素分布均匀，粉末流动性提高至(35.3±0.2) s·(50 g)^?1，粉末铺展效果良好，可作为3D打印技术的粉末原料。
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  粉末注射成形钛合金的脱脂和烧结性能

  高春萍, 罗铁钢, 刘胜林, 郑雪萍, 李志, 符乃科

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 410-416. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030018

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  应用粉末注射成形技术制备出高精度、高性能的异形钛合金零器件。通过多粒度粉末搭配，采用聚甲醛为主组元的多组元粘结剂，制备出高装载量催化脱脂型钛合金喂料，再经真空烧结获得制品。研究了催化脱脂工艺的影响因素以及喂料配比对烧结性能的影响。结果表明：当大（D₅₀=25.28 μm）、中（D₅₀=16.75 μm）、小（D₅₀=12.66 μm）颗粒按质量比17:6:2搭配时，钛合金混合粉末相对振实密度较大，为55%。喂料较佳的催化脱脂工艺为：脱脂温度120 ℃，N₂通入速率120 cm³·min^?1，HNO₃气体通入速率1.5 cm³·min^?1，脱脂时间6 h，粘结剂脱除率85%。采用全流程控制杂质含量技术，粉末注射成形钛合金制品的烧结性能可以达到相对密度95.9%，拉伸强度933 MPa，抗弯强度1282 MPa，延伸率7.5%，其中C质量分数为0.10%，O质量分数为0.21%。
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  W–Re/石墨复合材料的制备、微观组织及性能

  余宸旭

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 417-422. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030024

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  以W–Re片和石墨块为原料，Mo/Zr混合粉为焊料，在1850 ℃和30 MPa的条件下通过真空热压烧结制备了W–Re/石墨复合材料，对复合材料的微观组织、剪切断口及室温剪切性能进行了分析。研究结果表明，在热压烧结复合材料的Mo/Zr焊料层中发生了明显的分层现象，靠近石墨区域的物相组成是ZrC和Mo₂Zr，靠近W–Re区域的物相组成是Mo₂Zr和锆基固溶体（Zrss）。复合材料的断裂主要发生在焊料与石墨界面上，焊料并未明显渗透到石墨中，未能形成钉扎作用，试样的室温剪切强度约5 MPa。
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  球磨时间对钨粉粒度分布及形貌影响

  杨文涛, 薛冰, 代永富, 蒲传金, 肖定军

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 423-428. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020020010

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  通过改变球磨时间，获得不同粒度分布的钨粉颗粒，分析球磨时间对钨粉粒度分布和形貌特征的影响，提高粒度分布在目标区间（5～11 μm）的钨粉颗粒体积分数。结果表明，球磨的前2 h对原料中大颗粒钨粉的影响较大，钨粉颗粒最大粒径由134 μm迅速下降到20 μm左右。随着球磨时间的增加，钨粉粒度分布指标减缓下降，除粒径变小外，颗粒形貌基本无变化，但是在球磨10 h后开始出现团聚现象。综合分析可知，球磨时间的改变对钨粉粒度分布指标影响较大，球磨时间为8 h时，可获得粒度分布最窄的钨粉颗粒，在目标区间的钨粉颗粒体积分数达到75%。
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  氧化锆含量对钼合金组织和性能的影响

  王承阳, 常洋, 张林海, 季鹏飞, 董帝

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 429-433. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030008

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  采用粉末冶金工艺制备了含不同质量分数氧化锆（ZrO₂）的钼合金棒材，通过拉伸力学性能测试、硬度测试、光学显微镜观察等分析手段，研究了ZrO₂含量对钼合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：ZrO₂的添加细化了钼合金晶粒，随着ZrO₂质量分数的增加，钼锆合金的硬度和室温抗拉强度增加。当ZrO₂质量分数为2.5%时，钼锆合金的硬度达到最大值（HV₁₀ 240），抗拉强度达到最大值（820 MPa）。
工艺与设备
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  热压温度对真空热压法制备Cu–30Ni–5Nb合金组织及性能的影响

  侯晨阳, 卢百平

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 434-438. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020030005

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  采用真空热压法制备了Cu–30Ni–5Nb合金，研究了热压温度对合金组织、相对密度、熔点及热导率的影响。结果表明，在800～950 ℃热压温度范围内，Cu–30Ni–5Nb合金的熔点先降低后升高，900 ℃时铜合金的熔点最低（1178.92 ℃）；Cu–30Ni–5Nb合金的热导率先增大后减小，900 ℃时铜合金的热导率最大（30.65 W·m^?1·K^?1）。热压温度为875 ℃时，Cu–30Ni–5Nb合金具有较好的综合性能，相对密度为98.66%，熔点为1180.86 ℃，热导率为29.54 W·m^?1·K^?1，且合金屈服强度达到355.74 MPa，符合冷却水套的性能要求。
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  射频等离子体和热处理制备球形WC–Co粉末

  肖蒙, 闫志巧, 李坚, 毛新华, 刘辛

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 439-444. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021040003

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  以喷雾造粒WC–30Co粉末为原料，采用射频等离子体和后续热处理制备3D打印用球形WC–Co粉末，研究射频等离子体球化和热处理对粉末特性的影响。结果表明，射频等离子体球化效果显著，喷雾造粒粉末的球化率可达100%。球化后的粉末表面光滑、结构致密，存在一定数量表面粗糙的“费列罗”颗粒。射频等离子体处理使粉末的松装密度和流动性显著提高，同时导致WC严重分解和Co蒸发损失，球化粉末中含有大量C、W₂C和Co₃W₃C等有害相，Co质量分数降低至25.80%。后续热处理可很好地对球化粉末进行物相和成分调控。经900 ℃热处理后，粉末的物相组成重新转变为WC和Co，游离碳含量控制在合理的水平，并且粉末依然保持良好的球形度，具有较好的松装密度和流动性，可以满足3D打印对原材料的要求。
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  靶材用钨硅合金的制备工艺

  黄志民, 王德志, 吴壮志, 陈金, 李保强

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 445-451. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030034

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  以钨硅混合粉体为原料，通过真空煅烧制备钨硅合金块体，再经破碎、烧结致密化后成功制备出符合半导体使用要求的钨硅靶材。研究了煅烧温度和保温时间对合金块体的物相成分、显微结构、氧含量和碳含量（质量分数）的影响。结果表明，通过高温煅烧合金化可以显著降低材料的氧含量和碳含量，煅烧温度对氧元素的脱除具有重要的影响。最佳制备工艺为1250 ℃煅烧5 h，在该条件下钨硅合金中氧的质量分数可由0.3000%降至0.0121%，材料中的单质钨完全转化为钨硅合金相。
文献综述
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  钼合金顶头制备技术研究进展

  潘以庆, 田青超, 徐文进

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 452-461. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2020060015

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  钼合金顶头是生产不锈钢等高合金含量无缝钢管的关键工具之一。从钼合金顶头的化学成分、掺杂工艺、粉体粒度和烧结工艺等方面入手，研究影响顶头力学性能和使用寿命的主要因素。分析了不同合金元素及添加方式对合金强韧化机理的影响，讨论了粉体掺杂工艺、粉体粒度分布及控制对于后续制备过程中获得致密、均一组织的影响，对比了传统烧结工艺、活化烧结技术和新型烧结技术的优缺点，并为今后烧结成形工艺的研究提供了一些新思路。
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  粉末冶金技术制备钼基复合材料研究进展

  吴明明, 李来平, 高选乔, 梁静, 薛建嵘, 林小辉, 张文, 李延超

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 462-470. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021030004

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  概述了粉末冶金技术制备钼基复合材料的研究进展，介绍了钼基复合材料常用的增强体以及增强体对钼基复合材料性能的影响。重点阐述了制备钼基复合材料的工艺方法，包括钼粉制备工艺，复合粉末制备方法，粉末成形及致密化技术等三个方面，分析了不同工艺方法的优缺点及其对钼基复合材料制备的影响。总结了粉末冶金技术制备钼基复合材料目前存在的一些问题，并对其发展方向进行了展望。
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  二硫化钼性能及应用研究进展

  李晶, 王宇晴, 刘东新, 何凯, 路琳

  粉末冶金技术. 2021, 39(5): 471-478. https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2021020008

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  二硫化钼（MoS₂）具有特殊层状结构和特有的性质，被广泛应用于电子器件、催化剂、生物医疗等领域。文中论述了MoS₂的润滑性能、光电性能、催化降解性能，介绍了MoS₂在锂离子电池、超级电容器、生物医疗、生物传感器、光催化等领域的应用研究现状，结合研究背景和发展现状提出了MoS₂未来的发展趋势。