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2020年 25卷 5期
出版日期：2020-10-15
工艺技术
综合评述
综合评述
363
高纯仲钨酸铵产品制备工艺现状及发展前景
但宁宁, 李江涛
开发高纯仲钨酸铵(Ammonumparatungstate,APT)原料的制备工艺对满足日益增长的高纯钨制品需求具有重要的意义。本文综述了国内外对高端钨制品原材料—高纯仲钨酸铵的需求现状,分析并着重介绍了氨溶法、离子交换法和溶剂萃取法制备高纯仲钨酸铵的技术特点与应用现状,阐述了高纯仲钨酸铵制备技术的发展及应用前景。
2020 Vol. 25 (5): 363-368 [
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工艺技术
369
速度对AuNi9/AuAg35Cu5载流摩擦磨损行为的影响
周雄, 罗博, 康潇, 张雷
针对空间电接触材料应用速度提升的需求,研究滑动速度对AuNi9/AuAg35Cu5摩擦副载流摩擦磨损行为的影响规律。结果表明：滑动速度从56.5mm/s提高至194.2mm/s时,摩擦副的摩擦因数和接触压降均值分别从1.1和71.8mV上升至2.0和132.8mV,接触压降的均方根(RMS)从0.16mV增至0.76mV。研究发现,滑动速度的提高会降低摩擦副电接触性能的稳定性,加剧摩擦副间的材料转移,电刷磨损面平均粗糙度和磨损率分别从0.41μm和4.7×10
-16
m
3
/(N·m)增加到1.2μm和1.4×10
-14
m
3
/(N·m);此外,滑动速度为194.2mm/s的载流摩擦实验中,对偶盘磨损面可观察到显著的微区熔池现象,该现象的发生进一步降低了材料载流摩擦的稳定性。
2020 Vol. 25 (5): 369-374 [
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375
纳米钨辅助氢气还原氧化钨制备超细钨粉
张勇, 张国华
在900~1100℃温度范围内,氢气还原纯WO
3
粉会出现明显的W晶粒长大现象。为了有效抑制W晶粒长大,在WO
3
粉中添加10%~40%(质量分数)的纳米W粉辅助氢气还原氧化钨制备超细W粉。研究纳米钨添加量
w
(纳米W)和还原温度与时间对W粉形貌和粒度的影响,并研究影响机理。结果表明,不管是否添加纳米W,W粉粒径都随还原温度升高而增大。在没有添加纳米W粉时,由于反应过程中的CVT(chemical vapour transport,化学气相传输),很难控制产物的形核和生长,所得还原W粉的粒径为2.10~2.78μm;添加纳米W后,纳米W在反应过程中能减弱CVT并发挥形核剂的作用,从而使得W粉粒径显著减小。随
w
(纳米W)增加,W粉粒径逐渐减小,当
w
(纳米钨)为40%时,还原W粉的粒径为0.32~0.51μm。
2020 Vol. 25 (5): 375-380 [
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381
碳含量对WC-TiC-Co合金组织与性能的影响
罗任, 熊慧文, 陈楠, 李志友
先将由W、Co、C和TiC组成的混合粉末碳化,得到以η相为主相的粉末,补充碳黑后进行第二步碳化制备不同碳含量的WC-TiC-Co复合粉末,随后真空烧结成块体合金材料,研究碳含量
w
(C)对合金物相组成、WC晶粒尺寸与(Ti,W)C固溶体形貌以及合金力学性能的影响。结果表明,
w
(C)对WC-TiC-Co合金的物相组成和晶粒尺寸具有显著影响。缺碳时,合金中残留不规则形状的η相,并与WC相形成充分冶金结合,Co相分布在WC和(Ti,W)C相的界面处;适度富碳时,WC晶粒形状相对规则,WC和(Ti,W)C相尺寸增大,(Ti,W)C相与黏结相中的W含量增加。具有合适
w
(C)的WC-TiC-Co合金,硬度(HRA)为91.7,横向断裂强度为1678MPa,断裂韧性为10.2MPa∙m
1/2
。
2020 Vol. 25 (5): 381-388 [
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389
还原钨粉粒度特性的过程研究
陈杉杉
钨粉的粒度、粒度分布和团聚等粒度特性,与后续产品性能关系密切。对黄钨和蓝钨这2种氧化钨进行氢还原,研究不同还原温度和时间下黄钨和蓝钨的还原过程,利用扫描电镜观察粉末的粒度分布和团聚状态,采用X射线衍射分析技术和氧指数来分析粉末的物相变化,采用比表面积表征宏观的粒度变化。研究结果表明,黄钨和蓝钨具有相同的反应速率和形貌变化过程,粒度、粒度分布和团聚等粉末粒度特性与还原温度关系密切：700℃以下低温还原后,钨粉颗粒大小均匀,容易产生团聚;800℃以上高温还原时,粉末团聚减少,颗粒大小不均。
2020 Vol. 25 (5): 389-395 [
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396
黏结剂对铁基混合粉末性能的影响
苏凤戈, 郑卓, 陈陆水
利用自制的黏结剂,采用黏结工艺制备Fe-C、Fe-Cr-C和Fe-Ni-Cu-C等几种铁基混合粉末。用扫描电镜(SEM)观察Fe-Ni-Cu-C混合粉末的形貌与结构,研究黏结剂含量
w
(黏结剂)对Fe-C混合粉的流动性、松装密度、压缩性能与压坯横向断裂强度等的影响。结果表明,采用黏结混合法制备的Fe-Ni-Cu-C混合粉末,小颗粒大都黏结在大颗粒铁粉表面,可降低粉末成分的偏析。与未添加黏结剂的Fe-C混合粉末相比,
w
(黏结剂)为0.02%和0.03%时,Fe-C混合粉末的流动性降低,所需压制压力增大,但最大增幅小于6%。未添加黏结剂的Fe-C混合粉生坯强度为12.5MPa,
w
(黏结剂)为0.03%的Fe-C生坯强度为13.7MPa,固化后达到45.8MPa。利用该工艺制备的Fe-Cr-C双排链轮压坯具有良好的机加工性能,在断续切削时,可保持链轮齿形和加工边缘的完好性。
2020 Vol. 25 (5): 396-402 [
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403
B含量对CrFeCoNiTi
0.6
高熵合金显微组织和性能的影响
姜越, 李秀明, 周广泰, 朱柏祥
高熵合金是一种新型的固溶强化金属材料,具有良好的力学性能。本文采用机械合金化和放电等离子烧结的方法制备CrFeCoNiTi
0.6
B
x
(
x
=0,0.025,0.050,0.075,0.100,0.125)高熵合金。通过X射线衍射分析,扫描电镜观察和能谱分析以及维氏硬度测试和压缩强度测试等,研究B含量对CrFeCoNiTi
0.6
系高熵合金的微观组织和性能的影响。结果表明,CrFeCoNiTi
0.6
B高熵合金由FCC结构和简单四方晶系相构成,同时包含硼化物,当
x
=0.125时,合金由FCC结构转变为FCC+BCC结构。由于B元素的加入,合金综合力学性能显著提高。当
x
=0.1时,合金同时具有最高的硬度和压缩强度,分别为207.3HV和813.9MPa.
2020 Vol. 25 (5): 403-409 [
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410
启闭机活塞杆表面爆炸喷涂制备Al
2
O
3
涂层的显微组织与性能
伏利, 陈小明, 毛鹏展, 刘伟, 张磊, 张凯, 李育洛
采用新型的CCDS2000型爆炸喷涂系统在启闭机活塞杆常用不锈钢40Cr表面制备由WC-12Co粘结层和Al
2
O
3
面层构成的复合涂层,对涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗冲击韧性、抗腐蚀性能与耐磨性能等进行分析与测试,并阐述涂层的摩擦磨损机理。结果表明：Al
2
O
3
涂层的孔隙率为0.94%,硬度(HV
0.2
)在1108~1316之间,结合强度达到59.4MPa。涂层的抗腐蚀性能和抗磨损性能都明显优于40Cr不锈钢,抗冲击韧性略有提高。40Cr不锈钢的平均质量磨损量是99.56mg,为Al
2
O
3
涂层质量磨损量的24.5倍。Al
2
O
3
涂层的磨损机理主要是显微犁削和黏着磨损。
2020 Vol. 25 (5): 410-416 [
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417
预混液成分对光固化成形氮化硅陶瓷力学性能的影响
刘耀, 何宇, 辛峰, 王斌, 占丽娜, 文如泉, 肖文福, 刘绍军
以1,6-已二醇二丙烯酸酯(HDDA)、丙烯酸-2羟乙酯(HEA)和三甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)等3种稀释剂和环氧丙烯酸酯(EA)、水性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)、改性丙烯酸酯(WUV)及脂肪族环氧丙烯酸酯(APU)等4种预聚物为原料,加入用硅烷偶联剂KH560表面改性后的Si
3
N
4
陶瓷粉末制成Si
3
N
4
陶瓷浆料,经过光固化成形、脱脂和烧结后,得到Si
3
N
4
陶瓷。研究稀释剂的配比、预聚物种类以及固相含量
φ
(Si
3
N
4
)对陶瓷浆料流变性能的影响,确定合适的烧结温度,测定Si
3
N
4
陶瓷的力学性能。结果表明,将HDDA、HEA和TMPTA三者按3:1:6的质量比混合作为稀释剂,与预聚物EA制成的预混液,相对分子质量和黏度最低;
φ
(Si
3
N
4
)为45%的浆料光固化成形的坯体结构致密,在160℃脱脂后,未出现孔洞、裂纹等缺陷,在1750℃,压力为5MPa条件下烧结后,所得Si
3
N
4
陶瓷的显微硬度(HV)和断裂韧性分别达到14.57GPa和5.78MPa·m
1/2
。
2020 Vol. 25 (5): 417-423 [
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424
粉末冶金立方氮化硼聚晶材料的球磨混料工艺
谢辉, 邓福铭, 王浩, 韩顺利, 冯飞
对卧式行星球磨机的磨球运行规律与球磨工艺机理进行研究,对不同粒度的立方氮化硼粉末进行球磨,利用激光粒度仪分析球磨前后的粉末粒度分布与颗粒细化率,并运用SEM与XRD对立方氮化硼粉末及烧结样品进行观察和分析,研究球磨混料工艺对立方氮化硼聚晶材料制备的影响。结果表明,卧式行星球磨机用于球磨混料时具有适宜的转速范围,在此范围内,转速越高,磨球承受的冲击与研磨作用越强。较细颗粒的粉末球磨时易出现颗粒团聚,但粉末颗粒越粗,球磨后的细化率越高。粗、细混合颗粒在混合4h即出现掺杂,球磨时间越长,混合均匀性提高的同时掺杂越多;转速越高,球磨粉末掺杂越显著。2~8μm细颗粒粉末的最佳湿磨混料工艺为在180r/min转速下球磨12h。
2020 Vol. 25 (5): 424-432 [
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433
AlCl
3
∙6H
2
O中Mg杂质的去除工艺
钞晓光, 高桂梅, 王宏宾, 曹坤, 戴崟, 松丽涛, 邹萍, 王永旺
AlCl
3
·6H
2
O(ACH)是粉煤灰盐酸法提取Al
2
O
3
工艺中的重要中间产物,其纯度直接决定产品Al
2
O
3
的纯度,采用洗涤法去除ACH携带的杂质是提高其纯度的重要手段。本文从多个方面对ACH的洗涤工艺参数进行研究。通过实验发现,饱和AlCl
3
溶液作洗液时,采用淋洗的效果略好于搅洗,且洗涤3次与洗涤4次的洗涤效率接近;原料中杂质MgO的含量越高,洗涤后产品中杂质MgO的含量也越高,对应的洗涤效率也相应升高。采用洗涤比即ACH质量与洗液质量的比值为1:1.5的洗涤效果强于洗涤比为1:1的洗涤效果,且3次洗涤后的晶体损失率分别为19.2%和16.7%,将洗液进行重复利用后,可大幅降低晶体的损失。质量分数为29%的HCl溶液的洗涤效果略低于饱和AlCl
3
溶液,其3次洗涤后,晶体损失率达50%以上,重复利用后,可降低晶体的损失。
2020 Vol. 25 (5): 433-439 [
摘要
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440
矿用卡车离合器用锌钨合金增强铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损性能
谢茂青, 王雷刚, 彭鹏, 杨国盛, 张嘉浩
在现有铜基粉末冶金摩擦材料配方中加入Zn-W合金,设计不同锌钨合金含量
w
(Zn-W)以及不同压制密度,制备矿用卡车离合器用铜基摩擦材料,分析和测试材料的组织与摩擦磨损性能,并进行能量/功率等级递增试验和台架试验。结果表明：铜基摩擦材料的表面硬度随
w
(Zn-W)增加而下降,随致密度增加而升高;摩擦因数随
w
(Zn-W)增加而增大,随致密度增加而减小。
w
(Zn-W)为6%、且致密度比现有配方的铜基摩擦片致密度提高10%的铜基摩擦片具有合适的表面硬度和动/静摩擦因数以及较好的耐磨性能,并能降低汽车的噪声、振动及声振粗糙度,比不添加锌钨合金的铜基摩擦片的能量输出提高2级,可承受第6级能量输出(753.16J/cm
2
),主要性能略高于国外进口铜基摩擦片。
2020 Vol. 25 (5): 440-448 [
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