目录
1 文献综述 (1)
1.1.1 镍基高温合金的特点 (1)
1.1.2 粉末高温合金的特点 (2)
1.1.3 粉末制备方法的比较 (3)
1.1.5 热处理工艺 (4)
1.1.6 研究发展前景 (6)
1.2 粉末高温合金组织缺陷的来源及分析 (8)
1.2.1 原始颗粒边界的来源及分析 (8)
1.2.2 夹杂物的来源及分析 (11)
广丰县五都中学1.2.3 热诱导孔洞的来源及分析 (18)
1.3 粉末高温合金的组织缺陷的控制 (20)
1.3.1 原始颗粒边界的控制 (20)
1.3.2 夹杂物的控制 (21)
1.3.3 热诱导孔洞的控制 (24)波西米亚
2 选题报告 (26)
2.1 课题来源与选题意义 (26)
2.2 课题研究主要内容及具体方案 (27)
脊椎病因学2.3 课题研究时间安排 (28)
参考文献 (29)
1文献综述
1.1粉末高温合金的概况
粉末高温合金（Powder Metallurgy Superalloy ），总的来说是用粉末冶金工艺制成的高温合金，具体是通过制备粉末、成形、固实、烧结工艺过程来制造的高温合金。
1.1.1镍基高温合金的特点
从三代典型粉末高温合金的成分中，如从表1中可以看出，基本上粉末高温合金的Ni质量分数ω(Ni)≥50% 。仪礼注疏
表1 三代典型粉末高温合金的成分（质量分数%）[1]
例如第一代的René95合金、MERL76 合金，IN100合金等，第二代的René88DT合金、AF115合金、N18合金等，以及第三代的René104 (ME3)、Alloy10合金、RR1000合金等典型的粉末高温合金，都是以Ni元素作为基体的。
一般情况下，高温合金的基体元素有三种，分别是铁、钴、镍元素。它们的合金强化的特点不同，基本特性也有差异。以镍作为一种最佳的基体元素，才使得镍基高温合金成为最佳的高温合金系列，那么它的突出特点[2]是：
（1）镍基面心立方结构，没有同素异构转变，而铁、钴室温下分别为体心立方和密排六方结构，高温下为面心立方奥氏体结构。而目前几乎全部高温合金的基体都是具有面心立方结构的奥氏体，因为奥氏体比体心立方的铁素体有更高的高温强度。
（2）镍具有较高的化学稳定性，在500℃以下几乎不氧化，常温下不易受潮气、水及某些盐类水溶液的侵蚀。钴和铁的抗氧化性能都比镍差，但钴的抗热腐蚀能力比镍强。
（3）镍、铁、钴的合金能力不同，镍具有最好的相稳定性，铁最差。镍和镍铬基体可以固溶更多的合金元素而不生成有害的相，而铁或铁铬镍基体却只能固溶较少的合金元素，有强烈的析出各种有害相的倾向。这一特性为改善镍的各种性能提供了潜在的可能性，而铁和钴则受到一定限制。
（4）镍钴铁的某些物理性能略有差异，铁的密度最小，但膨胀系数最大，导热能力较好。镍与钴比较，其导热性较好，膨胀系数较低，所以其热疲劳性能较优。
1.1.2粉末高温合金的特点
粉末高温合金可以得到几乎无偏析、组织均匀、热加工性良好的高温合金材料，使材料的屈服强度和抗疲劳性能大大提高。粉末高温合金有以下优点[3]：（1）粉末颗粒细小，其凝固速度较快，消除了合金元素的偏析，改善了合金的热加工性；
（2）合金的组织均匀，性能稳定。使材料的使用可靠性大大提高；
（3）粉末高温合金具有细小的晶粒组织，显著提高了中低温强度和抗疲劳性能；
（4）粉末高温合金可以进行超塑性加工，提高了材料的利用率，节约原材料。
由于粉末高温合金的一系列优点，所以近几十年粉末高温合金得到极大的发展，成为粉末高温合金的发展动力；也因为其粉末冶金的优良工艺，使得粉末高温合金发展起来并在航空航天中得到很大比例的应用。粉末高温合金克服了在铸造高温合金中材料的浪费和疏松、浇不足等的缺陷，也避免了在变形高温合金中能源消耗大，严重偏析等的不足；当然，粉末高温合金自身也存在一定的缺陷；
比如原始颗粒边界(PPB)、夹杂物、热诱导孔洞(TIP)。当然可以在粉末制备、成型工艺以及其他条件的调整下，可以避免甚至几乎消除这些缺陷。
1.1.3粉末制备方法的比较
一般来说，很多文献都指出：高温合金的制粉工艺有惰性气体（氩气）雾化法（AA 法），等离子旋转电极法（PREP 法）和溶氢雾化法（SHA 法）等三种[3]，见下表2 所示，为三种工艺特性的比较。还原糖
表2 三种粉末制备工艺性能的比较[4]
目前俄罗斯的镍基高温合金粉末制备主要采用PREP 制粉工艺。我国也是在先采用AA 制粉工艺的情况下，转而把PREP 制粉做为高温合金粉末生产的主要方法。美国等国家主要采用AA 制粉工艺生产高温合金粉末。
旋转电极法指将原料合金作为旋转自耗电极，用固定的钨电极产生的电弧或用等离子电弧连续熔化电极，旋转电极端部熔化的金属液滴在离心力作用下飞出，形成细小的球状颗粒，颗粒大小是由电功率参数，电极直径，电极转速等参数决定的。一般电极直径为50～75mm，由于没有坩埚耐火材料的污染，因而粉末的气体含量保持原来合金的水平。与AA 法相比，粉末粒度好，圆整，无空心粉和串状粉，但粒度分布比较窄，细颗粒组分低，同时PREP 法设备也比氩气雾化复杂。旋转电极法中尤以等离子旋转电极法(PREP 法)最具有优点。对于氩气雾化粉末来说，其发展方向就是向无陶瓷和粉末细化方向发展，而对于等离子旋
转电极制粉工艺来说，就是通过提高电极转速或电极棒直径来提高细粉收得率[5]。
1.1.4成形工艺的比较
可以说，我国粉末盘的研究和应用近年来取得了一定的进展，但总体来说，与国外仍存在较大的差距，主要体现在以下几个方面[6]。
（1）原材料粉末：国内目前使用—150 目(—106μm ) 的PREP 粉末，国外使用—325目(—45μm)的AA 粉末。
（2）设备条件：国内缺少氩气雾化细粉制粉设备、大型挤压设备、大吨位全封闭、温锻造设备等。
（3）模具材料：国外真空等温锻造采用TMZ模具，使用温度为1200℃；国内大气锻造目前使用K21模具，使用温度为1050℃。
（4）工艺路线：国外采用挤压+ 等温锻造工艺成形，而国内目前尚无大型挤压开坯设备。
正由于存在以上差距，特别需要一些硬件上的支持。但为满足国内发动机的迫切需求，应当确定现阶段可行的最佳工艺路线，即热等静压+ 等温锻造。在美国，粉末高温合金涡的成型工艺主要是热挤压+等温锻造。
动滑轮的支点对比研究了HIP、HIP+ HIF (热等静压+ 等温锻)，HEX (热挤压)三种不同成型工艺FGH95 合金的性能，结果表明[7]，热挤压合金的拉伸强度塑性和持久性能都明显优于另外两种成型工艺合金。而HIP +HIF 成型工艺合金的强度和塑性也比直接HIP 合金有所提高，但持久强度几乎无变化。实际上，研究实践也表明，直接HIP 合金的持久性能稳定，但直接HIP 成型工艺对粉末的质量(无空心粉，气体含量低)等要求较高。
1.1.5热处理工艺
成形烧结后的涡往往还需要进行热处理。热处理直接关系到最终的组织和性能，主要体现在强化相γ′的含量和尺寸分布，以及晶粒组织的变化。合金的晶粒尺寸是通过热处理温度控制的，在保证γ′相含量的同时，调整晶界、晶内γ′相的合理配比是保证材料达到预期性能的关键步聚[8]。γ′相的特征主要取决于固溶处理温度、冷却速度和时效温度这三个因素，René104 (ME3) 合金中γ′强化相的含
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议