PREP工艺制造的镍基高温合金粉末中夹杂物

夹杂物是影响粉末冶金产品质量的主要因素之一。采用SEM、XRD、EPMA等手段通过对等离子旋转电极制粉工艺(PREP)制取的镍基高温合金粉末中夹杂物的形貌特征、化学组成的研究,将不同工序处理后粉末中的夹杂物进行分类,统计分析其存在形式、尺寸、数量及分布。结果表明:粉末中的夹杂物按产生机制和来源主要分为陶瓷、熔渣、有机物、粉末粘连夹杂物或升华物形成的异常颗粒。经过筛分和静电处理后,残留在成品粉末中的陶瓷占夹杂物总数量的7%,熔渣占53%,有机物占40%。筛分和静电分离去除各类夹杂物的能力主要与成品粉末的粒度和夹杂物的密度、介电常数及其尺寸、形态有关。

氩气雾化法制备FGH96高温合金粉末颗粒的凝固组织

利用扫描电镜（SEM）对氩气雾化（argon gas atomization,缩写AA）工艺制备的FGH96高温合金原始粉末颗粒的粘结形式、凝固组织、表面和内部形貌及其形成机理进行研究。结果表明：AA法制备的FGH96合金粉末,在颗粒尺寸d≥40μm时,颗粒之间出现凸起式粘结、包覆式粘结以及葫芦式粘结,其中凸起式粘结是主要的粘结形式。原始粉末颗粒的表面与内部形貌显示,在颗粒尺寸d≤30μm时主要是微晶和胞状晶;当颗粒尺寸d≥30μm时,随着颗粒尺寸增大,组织逐渐由胞状晶向树枝晶转变,并且＂多点形核＂产生的放射状树枝晶的数量增多。树枝晶的二次枝晶臂距λ与颗粒尺寸d之间呈线性关系：λ=0.766＋1.61×10-2 d。粉末凝固冷却速率在103~105 K/s范围,高于传统显微组织的冷却速率,低于产生特殊显微组织的冷却速率;因此出现传统的树枝晶、胞状晶组织,但更加细小,未出现特殊的显微组织,却产生了1~2μm的微晶组织。

PPB对镍基粉末高温合金裂纹扩展行为的影响

研究了直接热等静压(As-HIP)成形的一种镍基粉末高温合金中原始颗粒边界(PPB)对其裂纹扩展行为的影响。结果表明,粉末高温合金中的原始颗粒边界上析出的碳化物、氧化物会导致断裂韧性(KIC值)降低,使界面极易萌生裂纹;在裂纹扩展过程中发生沿颗粒间断裂,改变扩展棱的走向,并加剧裂纹沿晶界扩展,使裂纹扩展速率加快;沿原始颗粒边界扩展的裂纹尖端的断裂韧度与边界析出物的物理性质、数量、尺寸密切相关,析出物排列越密集,KIC值越小,会加速裂纹在这些薄弱区扩展。

某镍基粉末高温合金盘坯的热处理开裂分析

针对某镍基粉末高温合金盘坯在热处理后开裂的问题进行了分析。结果表明:盘坯组织中存在热诱导孔隙缺陷,热诱导孔隙缺陷在盘坯表面形成了微裂纹,降低了材料的抗拉强度。盘坯在热处理过程中,受到残余应力共同作用,其数值超过了材料的抗拉强度导致开裂。该盘坯中的孔隙是由于包套在热等静压过程中漏气造成的,提高包套质量是消除盘坯热诱导孔隙缺陷的关键。

预变形对FGH97粉末高温合金热处理组织的影响

FGH97粉末高温合金制品在生产加工过程中由于操作不当会出现局部表面凹坑,对存在该缺陷的合金制品进行检测分析,发现受外力影响的区域经热处理后晶粒异常粗大;采用热模拟实验验证了局部变形对FGH97合金热处理组织的影响。结果表明:FGH97合金在受外力作用后的合金变形量达到临界变形量时,热处理过程中会发生晶粒异常长大,造成组织不均匀,进而影响合金的性能与应用。合金在制备过程应严格遵守操作规程,避免局部发生变形。

PREP工艺制取镍基高温合金粉末中的异常颗粒

采用等离子旋转电极制粉工艺(PREP)制取镍基高温合金粉末并对其中的一种异常颗粒进行了观察、分类、统计和分析。结果表明,合金粉末中存在粉末与升华物、熔渣、陶瓷、有机物粘连为一体的异常颗粒。这类异常颗粒的产生与母合金的纯净度、夹杂的性质、雾化制粉工艺参数有密切的关系。筛分和静电处理异常颗粒的能力与所粘连夹杂物的尺寸、形态以及化学组成和密度、介电常数等物理性质有关。与筛分处理相比,静电后1 kg粉末样品中粘连夹杂的颗粒减少了63%;在50~150μm的成品粉中,粘连熔渣的颗粒占残存夹杂物总量的36%,粘连陶瓷颗粒为4%,粘有机物颗粒占11%。

装套温度对FGH97合金制件组织性能的影响

针对不同装套温度下FGH97合金制件的显微组织和冲击性能、室温拉伸性能、持久性能等进行观察和分析。结果表明:在装套温度为400℃和500℃的情况下,合金的显微组织没有明显区别,各项力学性都满足要求,装套温度为500℃时,冲击韧性、持久性能均稍有提高。