氩气雾化镍基高温合金粉末的氧化特性研究

采用氩气雾化法(AA法)制备出FGH96高温合金粉末,将筛分后的粉末在真空和氩气保护下存储,对储存条件、储存时间以及粉末特性对粉末中氧含量的影响进行研究,分析气雾化高温合金粉末的氧化特性.结果表明,随着储存时间的延长,粉末中的氧含量均呈现增长趋势,真空下粉末的氧含量变化曲线最趋平缓,储存一个月,氧含量由88.3×10(-6)增加至110×10(-6),适合做较长时间的储存;氩气气氛下,短时间内粉末的储存效果较好,随着时间延长储存效果下降,氧含量增长较快,储存一个月达到137×10(-6).AES分析结果表明粉末表面存在氧化造成的成分偏析以及碳、氧元素污染,氧元素主要与富集表面的Ti,Cr等元素生成氧化物,粉末表面状态对单个粉末的氧化特性有较大的影响,粉末表面越粗糙,粘附的卫星颗粒越多,粉末的氧含量越大,粉末的氧含量呈现先增加后减小的趋势,表现为高斯分布,其中氧的富集层厚度最大约为38 nm,粉末表面越光滑则氧含量越少,氧含量沿深度分布曲线表现为单调减小,氧元素以物理吸附为主.     

氩气雾化Sc、Y微合金化René104镍基高温合金粉末的组织与性能

采用氩气雾化法制备Sc、Y微合金化René104镍基高温合金粉末,分析粉末的粒径分布、形貌、显微组织与性能。结果表明：氩气雾化粉末球形度高,卫星粉和异形粉少,粒径小于53μm的粉末收得率(质量分数)高达52.52%。粉末内部结构致密,显微组织为等轴晶+树枝晶,晶界处出现Ti、Nb、Ta、Mo元素的偏析。经过Sc、Y微合金化的René104镍基高温合金雾化粉末性能得到改善,流动性好,松装密度高,显微硬度、纳米硬度(HV)和弹性模量分别达到360±6、(6.5±0.4) GPa和(102.1±10.6) GPa。     

氩气雾化高温合金粉末的凝固组织特征

为深入了解高温合金粉末粒度细化对粉末涡轮盘性能的影响,对不同尺寸氩气雾化高温合金粉末的凝固组织特点进行了分析和研究.结果表明:AA粉表面和内部凝固组织主要为树枝晶和胞状晶组织,晶界和枝晶间分布少量富Ti、Nb的MC型碳化物.随着粉末尺寸的减小,冷却速率增大,组织从树枝晶向胞状晶转变,基体γ相晶面间距和点阵常数增加.小尺...     

氩气雾化FGH95高温合金粉末的分析研究

本文介绍对国内氩气雾化法生产的ＦＧＨ９５高温合金粉末的研究结果，并和美国Ｃｒｕｃｉｂｌｅ公司用氩气雾化法生产的Ｒｅｎｅ９５合金粉末进行了对比。结果表明，国产旋风分离器粉的粒度组成、松装密度、摇实密度都和美国粉相近，但球形度比美国粉稍差。粘聚程度较重，因而流动性较差；夹杂较多，但空心率和空心直径大于１０μｍ的空心个数都比美国粉低；显微组织、偏析规律与美国粉相同。还观察了粉末经７００℃至１２００℃真空     

镍基高温合金粉末中夹杂的研究

研究了等离子旋转电极雾化FGH95镍基高温合金粉末中夹杂的性质（成分分类和形貌）及粉末处理过程去除非金属夹杂效果的影响,介绍了有效去除非金属夹杂的方法。     

镍基粉末高温合金热变形特性的研究

针对一种镍基粉末高温合金进行了热变形特性的研究.研究结果表明,该合金的最佳变形温度区间为1050～1175℃,最大允许变形量为40%.当变形温度t=1125℃、应变速率ε=101s-1或ε=100 s-1时,热变形后该合金的平均晶粒度为10级.     

镍基高温合金粉末筛分工艺的研究

介绍了粉末筛分设备及其主要工艺参数 ,并围绕筛分处理的生产效率及粉末质量的影响因素展开了讨论     

镍基高温合金FGH96粉末脱气行为研究

通过程序升温脱附联合质谱仪(TPD-MS)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等分析手段,研究了脱气温度对镍基高温合金FGH96粉末脱气行为的影响.结果表明:随着加热温度升高,在氦气吹扫的实验条件下,粉末表面发生了氢气(H2)、水(H2O)、一氧化碳(CO)以及二氧化碳(CO2)的脱附,氢...     

Environmentally assisted,sustained-load crack growth in powder metallurgy nickel-based superalloys

To examine the influence of niobium (Nb) on sustained-load crack growth (SLCG) in oxygen, three powder metallurgy (P/M) nickel-based superalloys, with nominal compositions similar to IN100, but with 0, 2.5, and 5 wt pct of Nb, are used. These alloys are gamma-prime (γ’) strengthened and have comparable volume fractions (53 vol pct) of γ’ precipitates. The SLCG experiments are conducted in high-purity oxygen and argon at 873, 923, and 973 K. The environmental cracking sensitivity (ECS) for the alloys with 2.5 and 5 wt pct of Nb is consistent with that of INCONEL 718 and supports the previously identified role of Nb-rich carbides in enhancing crack growth. The susceptibility of the Nb-free alloy to oxygen, however, is much greater than expected. The apparent activation energy for crack growth in oxygen was found to depend on stress-intensity-factor (K) levels for the Nb-containing alloys and ranged from about 320 to 260 kJ/mol for K levels of 35 to 60 MPa√m. It was nearly independent of K at about 250 kJ/mol for the Nb-free alloy. The results are discussed in terms of the rate-controlling process and of the mechanism for crack-growth enhancement.     

三代粉末高温合金的特征及发展

粉末高温合金在高温下表现出一系列优点,成为高推重比航空发动机涡轮盘等关键部件的首选材料。概述了三代粉末高温合金的发展历程和性能特点;介绍了其生产工艺流程以及热处理过程中固溶温度、冷却速度、时效对组织的影响;从析出相的析出规律(主要讨论了γ'相、碳化物、TCP相)和γ/γ'错配度方面分析了合金成分改变带来的影响,提出成分优化设计的趋势;探讨了粉末高温合金今后的发展方向,为进一步开展粉末高温合金的研究提供一定的理论依据。     

粉末冶金高速压制致密化机制的研究进展

粉末冶金高速压制可以以低成本大批量制备高性能的粉末冶金零部件,零件的密度、性能等接近粉末锻造,而成本却远低于粉末锻造。近年来,粉末高速压制技术还与模壁润滑、温压或者复压复烧等技术相结合,使其应用领域进一步拓宽。综述了粉末冶金高速压制的原理及应用、粉末高速压制的数值模拟及致密化机制研究进展,指出了未来重点研究的方向。     

俄罗斯新型粉末高温合金研制进展

介绍了俄罗斯为第5代、第5代半(俄罗斯划分)航空发动机研制的新型ВВП系(ВВ750П、ВВ751П、ВВ752П、ВВ753П)粉末高温合金的最新进展。俄罗斯采用等离子旋转电极法(PREP)制粉+直接热等静压(As-HIP)成形工艺制造粉末高温合金盘件。ВВП系粉末高温合金的抗拉强度、650℃下的持久强度以及低周疲劳性能均优于ЭП741НП合金,但塑性、韧性低于ЭП741НП合金。ВВП系合金盘件性能满足第5代、第5代半航空发动机的设计要求。其中,ВВ751П和ВВ752П属于高强型合金,可用于工作温度为650~700℃的盘件等;ВВ750П和ВВ753П属于高热强型合金,可用于工作温度在750℃以上的盘件等。俄罗斯已开始工业试制批生产和提供航空发动机涡轮和压气机用ВВ750П合金盘件;ВВ751П合金盘件等已用于发动机ПД14和РД-133;ВВ752П和ВВ753П合金盘件处于试制阶段。     

钼合金粉末冶金研究进展

钼及其合金具有优异的高温力学性能,被广泛应用于冶金、机械、化工、航空和核工业等领域。粉末冶金是钼合金的主要制备方法。通过固溶强化、第二相强化、细晶强化等多种强化手段可以提高钼合金的力学性能,从而拓宽钼合金的应用范围。本文介绍了粉末冶金制备钼合金的研究进展,包括粉体制备方法、压制工艺及坯体烧结工艺等,讨论了钼合金的强韧化方法及其机理,并展望了粉末冶金法制备钼合金的发展方向,以期对钼合金的设计和制备提供一些思路。     

On the oxidation resistance of a powder metallurgy nickel-based superalloy

Abstract

To evaluate the influence of reactive minor elements on oxidation resistance of a nickel-based superalloy, 0?5w/o Si, and/or 0?1w/o Y were added in various combinations to a quaternary powder metallurgy alloy that consisted of a ternary master alloy, Ni–12Cr–9Fe+6w/o Al (w/o). The processing included production of transverse rupture strength (TRS) bars by uniaxial pressing followed by sintering to 1300°C and Gleeble thermo-mechanical deformation to reduce porosity. Sectioned TRS bars were then oxidised (static) at 900°C in air for times up to 1000 h and the influence of the Si/Y additions on oxidation resistance was determined via a combination of weight gain data and microstructural examination. It was found that the addition of 0?5w/o Si to the quaternary Ni–Cr–Fe–Al powder metallurgy system provided a measureable improvement in oxidation resistance both in terms of thickness of oxide layer and in overall weight gain. Conversely, 0?1w/o Y provided little benefit when added with the Si and was shown to be detrimental in the absence of Si. Interestingly, little difference was noted in final microstructures. Specifically, variation in %γ′ between samples was minimal (58?3–61?7 v/o) and a distinct precipitate free zone was always present between the oxide and the γ+γ′ matrix.

Afin d’évaluer l’influence des oligoéléments réactifs sur la résistance à l’oxydation d’un superalliage à base de nickel, on a ajouté 0?5% en poids de Si et/ou 0?1% en poids d’Y en combinaisons variées à un alliage quaternaire de la métallurgie des poudres qui consistait en un alliage ternaire maître, Ni–12Cr–9Fe+6% en poids d’Al. Le traitement incluait la production de barres de résistance à la rupture transversale par pressage uniaxe, suivi par le frittage à 1300°C et par la déformation thermomécanique de Gleeble pour réduire la porosité. Les barres sectionnées de TRS étaient ensuite oxydées (en statique) à 900°C à l’air jusqu’à 1000 h et l’influence des additions de Si/Y sur la résistance à l’oxydation était déterminée par l’intermédiaire d’une combinaison de données de gain de poids et d’examen de la microstructure. On a trouvé que l’addition de 0?5% en poids de Si au système quaternaire Ni–Cr–Fe–Al améliorait de façon mesurable la résistance à l’oxydation, tant en termes de l’épaisseur de la couche d’oxyde que de son gain global en poids. Réciproquement, 0?1% en poids d’Y avait peu de bénéfices lorsque ajouté avec le Si et l’on a montré qu’il était nuisible en absence de Si. De façon intéressante, on notait peu de différence dans les microstructures finales. Spécifiquement, la variation entre les échantillons du% de γ′ était minime (58?3 à 61?7% en volume) et une zone distincte sans précipités était toujours présente entre l’oxyde et la matrice de γ+γ′.     

欧美第四代粉末高温合金研究进展

为满足先进航空发动机高压涡轮盘等热端部件的使用要求,需要研制更高性能的第四代粉末高温合金,其标志是最高使用温度要达到815℃。概述了最近10年来美国和英国第四代粉末高温合金的研究进展情况。重点介绍了美国高Ta含Hf的ME501合金和高W高Ta含Hf的TSNA-1合金,英国的高Co高Ta合金、高Ta低成本合金和高Nb的RRHT系合金的成分设计特点、组织及其稳定性、力学性能及抗氧化性。     

新型镍基粉末高温合金相变温度的测定

分别采用热力学计算(thermo-calc,TC),差热分析(differential thermal analysis,DTA)和金相法(metallography observation)测定一种新型镍基粉末高温合金(CSU-A)的铸态母合金及其热挤压态合金的相变温度,分析和对比升温测试和降温测试对差热分析结果的影响。结果表明,热力学计算可准确预测合金的固、液相线温度;铸态合金的γ′相先后发生2次析出/固溶,且γ′相的完全固溶温度高于挤压态合金的γ′相完全固溶的温度;DTA降温曲线的相变温度低于升温曲线的相变温度,凝固过冷度(TL)和γ′相析出过冷度(T1γ′,T2γ′)分别为16,35和43℃。最终确定挤压态CSU-A合金的γ′相完全固溶温度为1 145±5℃,铸态合金的γ′相完全固溶温度为1 196℃,固、液相线温度分别为1 25 9和1 356℃。     

粉末冶金技术制备钼基复合材料研究进展

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。     

粉末冶金制备高氮不锈钢的研究进展

概述了加压冶炼制备高氮不锈钢存在的问题,介绍了粉末冶金制备高氮不锈钢的发展现状,其中包括高压气雾化法、机械合金化法等高氮不锈钢粉末制备技术,和注射成形、热等静压成形、热挤压、粉末包套烧结–自由锻造、等离子烧结成形等高氮不锈钢粉末致密化及成形技术,指出了粉末冶金制备高氮不锈钢存在的问题,并对其未来的发展趋势进行了预测。