NiCrWRe合金粉末喷熔层的磨损机理

通过分析NiCrWRe合金粉末材料喷熔层的显微组织与磨损机理,结果表明:喷熔层中的析出相主要有碳化物和硼化物,起到弥散强化作用。这些硬质相弥散分布在较软的γ-Ni固溶体基体中,提高了涂层的整体硬度和抗磨性能;γ-Ni固溶体基体有一定的塑性给耐磨的硬质相提供良好的支持系统。喷熔层的磨损失重率只是高碳高铬铸铁的 1 /6倍,是ZGCr5Mo耐磨钢的 1 /11倍。

Fe含量对粉末冶金Cu-Fe合金显微组织与性能的影响

研究Fe含量对粉末冶金Cu-Fe合金显微组织及性能的影响。采用电火花等离子烧结、冷轧以及时效处理工艺制备4种不同铁含量(5%、10%、20%和40%,质量分数)的Cu-Fe合金。研究结果表明,随着Fe含量从5%(质量分数)增加到40%(质量分数),Fe相由离散球形分布演变为连续交错分布,Fe相尺寸从0.29μm增加到1.20μm;时效态的Cu-Fe合金的屈服强度从411.5 MPa提高到788.8 MPa,电导率从62.5%(IACS)降低到42.0%(IACS)。在以上结果的基础上,提出一种混合法则计算Cu基体、初级Fe相和次级Fe相对屈服强度的贡献,可较好地预测Fe含量高于10%(质量分数)合金的力学性能。

航天用镍基高温合金粉末床熔融技术研究进展

采用激光粉末床熔融技术(LPBF)制造镍基高温合金具有较大的生产潜力,在航空航天领域有着广泛的应用,因此这一技术受到了高度关注。近年来,为了更好地了解LPBF-镍基高温合金的性能和使用极限,相关学者对其开展了大量的研究工作。本文基于近年来多项LPBF-镍基高温合金的研究,阐述了该领域的研究目标和重要发现,并列举了LPBF镍基高温合金在航天工业中的具体应用。总体分析了工艺参数和热处理对镍基高温合金及其复合材料增材构件组织及力学性能的影响,以及LPBF过程中常用的建模方法及研究进展。最后,对LPBF-镍基高温合金的未来发展方向提出了展望。

氢化脱氢工艺的控制对锆合金粉末性能的影响

文章以海绵锆为原料,首先选取氢化脱氢工艺制备纯度高、流动性良好及粒度分布可控的锆合金粉末,然后详细介绍了氢化工艺、氢化锆粉制备工艺、脱氢工艺和锆合金粉制备工艺,最后探讨研究制备过程工艺条件及参数对粉末性能的影响。文章结果表明,选取600℃作为锆合金氢化温度,可以实现锆锭氢化完全;采用颚式破碎机和锤式破碎机对氢化锆块进行破碎,氢化锆粉粒径分布范围集中,可以满足海绵锆锭的脆化;真空度为3×10^(-3)Pa、脱氢温度为700℃是较优的脱氢工艺参数;采用内部带肋片的滚筒钝化机钝化锆合金粉,可改善锆合金粉末体的不规则形貌,制备出流动性良好及粒度分布可控的锆合金粉末,并且锆合金粉的氧、氢、氮等杂质含量满足锆粉对杂质含量要求。

激光粉末床熔融Inconel718合金工艺优化与组织演变

【目的】分析能量密度对激光粉末床熔融镍铁基高温合金(Inconel718,IN718)显微组织的主要影响,以期提高激光粉末床熔融IN718的致密度。【方法】采用田口方法和方差分析方法优化激光功率、扫描速度、扫描间距,得到高致密合金样品激光功率-扫描速度-扫描间距的关系模型,并对模型得到的结果进行验证。【结果】扫描间距对样品的相对密度影响最大,贡献率为38.31%;在研究范围内,熔池尺寸与体能量密度成正比,Al和Ti元素在晶界处有明显的微观偏析,能促进液膜开裂,从而导致裂纹等缺陷的形成。【结论】设计的模型将有助于建立一种高效的LPBF制备Inconel718合金工艺。

粉末冶金Ti-6Al-3Mo-1Zr钛合金的微观组织和力学性能

采用粉末冶金工艺制备出一种具有细小组织的Ti-6Al-3Mo-1Zr合金,通过X射线衍射仪、扫描电镜及拉伸试验等研究了热压烧结温度对该合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:在烧结温度1000℃下制备的Ti-6Al-3Mo-1Zr合金具有细小组织和较优的力学性能,其原始β晶粒尺寸、α集束尺寸和α片层厚度分别为176μm、49μm和1.49μm,室温抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为895 MPa、823 MPa和12.7%,强化机制主要为固溶强化、Hall-Petch效应和α/β界面强化。由于Mo元素可降低钛合金的高温扩散系数,因此,Ti-6Al-3Mo-1Zr合金的原始β晶粒尺寸、α集束尺寸和α片层厚度均小于相同工艺条件下制备的Ti-6Al-4V合金,其室温及高温强度、加工硬化率和塑性均优于Ti-6Al-4V合金。

高温氧化对粉末高温合金微观结构和疲劳性能影响研究

为了探究涡轮盘用粉末高温合金表面氧化对其低周疲劳性能的影响,分别针对第三代镍基粉末高温合金的粗晶(Coarse grain,CG)和细晶(Fine grain,FG)材料开展氧化时间对其疲劳性能影响机理的研究。通过在700℃空气环境下开展不同时长的高温预氧化实验和低周疲劳(Low-cycle fatigue,LCF)实验,使用SEM和EDS表征LCF断口、表面氧化层结构成分及其强化相形貌变化,揭示LCF裂纹萌生机理。实验结果表明,氧化层厚度随氧化时间而增加,氧元素以氧化侵入的形式进入基体;相同氧化时间下,CG抗氧化性能优于FG;疲劳裂纹萌生于氧化侵入和亚表面夹杂物等应力集中部位,在实验温度下LCF寿命受氧化作用和夹杂物共同影响;高温氧化作用下氧化层呈现分层结构,外层为NiO,中间层为含有Cr_(2)O_(3),TiO_(2)等复杂氧化物及尖晶石相(NiCr_(2)O_(4))的混合层,内层为Al_(2)O_(3);CG二次γ’相氧化后平均尺寸增加,FG二次γ’相平均尺寸没有明显的变化,但两种组织氧化后在晶界附近均观察到长条状的二次γ’相,表明高温氧化作用下晶界优先遭到破坏。

激光粉末床熔融成形高性能Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的显微组织演变及力学性能

系统研究时效温度对激光粉末床熔融成形Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,成形态合金组织致密且无裂纹,平均晶粒尺寸为3.51μm,屈服强度为(547±3)MPa。经300℃时效后,合金组织中析出大量尺寸为2~3 nm且与基体共格的Al3Sc纳米颗粒。时效样品的屈服强度提升至(616±4)MPa,这得益于合金中的析出强化、固溶强化和晶界强化。当时效温度超过300℃时,部分Mn和Zr从固溶体中析出,形成Al6Mn和Al3(Sc,Zr)相。经500℃时效后,合金中Al6Mn相和Al3(Sc,Zr)相分别粗化至约600和30nm。此,合金的屈服强度下降至(372±3) MPa。

粉末冶金制备22Cr-ODS合金的高温氧化行为研究

采用粉末冶金热等静压工艺制备了氧化物弥散强化FeCrAl合金,探究在1000℃空气环境中合金的高温氧化行为。通过X射线衍射、扫描电子显微镜等对合金在1000℃氧化不同时间后的氧化层表面成分、物相及截面成分、厚度等进行研究,结果表明:该工艺制备的22Cr-ODS合金在1000℃空气环境中能够形成完整致密的α-Al_(2)O_(3)表面氧化层,氧化10 h、25 h、50 h、100 h、200 h后氧化层厚度分别为0.52μm、0.91μm、1.42μm、1.47μm和1.76μm,合金内部晶粒未发生明显粗化,表明该合金具有良好的高温抗氧化性能和组织稳定性。

粉末粒径分布与形貌对激光选区熔化GH4169合金高温性能的影响

本研究采用两批不同粉末粒度分布和形貌的GH4169粉末进行激光粉床熔合(LPBF)。结果表明:粉末平均粒径的增大导致加工窗口变窄,增加了对熔合缺陷缺乏的敏感性。同时,卫星粉降低了粉末的流动性,最终导致熔合缺陷的缺乏。粉末形貌方面,较低的粉末球形度抑制了LPBF铺粉过程中的粉末流动,使得打印零部件更容易产生缺陷。除了致密化外,通过电子背散射衍射(EBSD)分析表征了粉末质量对LPBF制备的GH4169晶粒尺寸的影响,但没有观察到晶粒尺寸的明显差异。由于粉末粒度分布和形貌的改善,2#批粉末的持久寿命比1#提升了130%,延展率提升了470%。同时,2#批次的650℃屈服强度比1#批次也提升了85MPa。

超声波法制备银合金粉末的研究

光谱分析用标准样品在标准样品的发展中逐渐占主导地位,贵金属标准样品因成分偏析等因素使其标准样品难以制备。粉末冶金技术可制备出成分均匀、晶粒细小的合金,优质粉末的制备可为标准样品的制备提供原料基础。本文借助超声波清洗机对银合金进行振动,探究能否制得银合金粉末,并通过测试分析结果探究该方法能否达到细化晶粒的效果。实验分别从形态、粒径与晶粒、化学成分三个方面来进行对比说明,通过使用偏光显微镜、扫描电镜及能谱仪对银合金及银合金粉末进行观察测试,X射线荧光光谱仪对化学成分结果进行验证。使用超声波振动银合金制备银合金粉末,作为一种新型的制备银合金粉末的方法,超声功率达到600 W时,可以制备出平均粒径为9.54μm的粉末,其中超过70%的银合金粉末小于10μm。银合金的平均晶粒尺寸为22.5μm,说明超声波振动银合金具备细化晶粒的条件,结合形态和成分测试观察结果,说明通过制备粉末的方式既可以细化晶粒,也可以改善组织均匀性。

3D打印生物医用钛合金粉末研究进展

钛合金具有优异的力学性能和良好的生物相容性,在硬组织植入方面应用广泛。介绍了目前常用钛合金粉末制备方法(气体雾化法、等离子旋转电极法、等离子体雾化法等)的原理和工艺特点,比较了不同方法制备出粉末的性能特点,以期为3D打印制造出性能优异的医用钛合金种植体提供思路。

镍基粉末高温合金的热力学相图计算

相图计算可以为多元合金热处理工艺的制定提供重要的参考依据。利用Thermo-Calc软件对三种不同Al、Ti含量的镍基粉末高温合金进行了相图计算,得出三种合金在400~1400℃下平衡相的类型、组成和存在温度范围。研究了不同Al、Ti元素含量对合金相组成的影响规律,结果表明Al、Ti含量的增加会抑制μ相的析出,使μ相的析出温度降低,但会促进σ相的析出,提高σ相的析出温度。

镍基粉末高温合金的室温和高温力学性能:机器学习建模与实验验证

本文采用机器学习方法实现了镍基粉末高温合金在不同温度下的力学性能精准预测。首先,通过文献评估构建了一个包含166条数据的镍基粉末高温合金数据集,经数据清洗和特征分析后,从合金成分、热处理工艺和测试温度出发,建立了预测镍基粉末高温合金不同温度下的屈服强度与延伸率的高精度预测模型。其次,利用构建的模型预测了未在训练数据集中使用的新型镍基粉末高温合金FGH4113A在不同热处理工艺和测试温度下的力学性能,并进行了实验验证。结果表明,所构建的模型对FGH4113A合金的室温屈服强度预测的平均绝对误差(Mean absolute error,MAE)为31.49 MPa,室温延伸率的MAE为2.45%,而高温屈服强度预测的MAE为76.14 MPa,高温延伸率的MAE为2.06%,表明模型具有良好的泛化能力。最后,通过分析模型的可解释性,提出在一定范围内提高二级时效温度并降低一级时效温度可以同时提高镍基粉末高温合金的屈服强度和延伸率,这为合金的热处理工艺设计提供了新思路。

近球形TC4钛合金粉末注射成形

以低成本的氢化脱氢(HDH)TC4钛合金粉末为原料,通过气流磨(Jet-milled,JMed)技术对粉末进行整形改性,并进行了注射成形工艺研究。其中,分别以HDH、JMed HDH和气雾化球形(GA)3种粉末为原料,研究并对比了不同粉末原料注射成形的喂料极限装载量、烧结致密度、杂质含量、显微组织及力学性能等。结果表明,经气流磨处理后的JMed粉末形貌呈近球形,其球形度较未处理原始HDH粉末得到了显著提高,其喂料极限装载量(体积分数)较未处理原始HDH粉末提高了6%,在1300℃烧结2 h后,JMed粉末烧结件的致密度为98.3%,高于原始HDH粉末烧结件的致密度(95.3%),且与GA粉末烧结件的致密度(98.4%)相当;JMed粉末烧结件的室温抗拉强度为904.2 MPa,屈服强度为809.1 MPa,与GA粉末烧结件强度相当,断裂延伸率8.14%,显著优于原始HDH粉末烧结件。本研究制备的近球形HDH TC4粉末在注射成形领域展现出良好的应用前景。

法国N19新型粉末高温合金的研发动态及进展

镍基粉末高温合金主要应用于航空发动机涡轮盘等热端部件,可提供比传统铸件更可靠的力学性能。法国一直是粉末高温合金独立自主研发的先行者,已研究出N18合金并应用于军机发动机。应法国武器装备总署(DGA)国防采购的要求,法国国家航空航天研究中心(Onera)在N18合金的基础上,成功研制出新型粉末高温N19。本文综合目前现有文献和报道,综述了N19合金的合金设计思路、合金制备方法、显微组织特征和对应的力学性能,以期为国内粉末高温合金设计与开发研究者提供借鉴。

诚邀您参加第十七届中国国际粉末冶金及硬质合金展览会

用数据展现实力,用效果赢得赞誉中国国际粉末冶金及硬质合金展览会(PMCHINA)是全球粉末冶金行业的旗舰级展会,自2008年创办之初的数百平方米,到2024年增长到45,000平方米,以年均增长30%的速度发展壮大,拥有广泛的国际知名度和全球影响力。第十六届中国国际粉末冶金及硬质合金展(2024年)云集了约800家国内外优秀企业参展。

密闭消解-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定金镍铬铁硅硼合金粉末中铬、铁、硅含量

金镍铬铁硅硼合金粉末是一种性能优良的钎焊材料,被广泛应用于航空航天领域,建立一种准确、简便、快速的检测方法对控制金镍铬铁硅硼合金粉末的产品质量具有重要意义。现有国标方法GB/T 39138.20—2020对溶解条件要求严苛,不易掌握。本文称取0.2 g合金粉末试样,采用聚四氟乙烯消化罐,在温度140℃±10℃,硝酸-盐酸-氢氟酸介质条件下,对合金粉末试样密闭消解60 min后,硼酸络合过量的氢氟酸,使用电感耦合等离体发射光谱(ICP-OES)对其中的Cr、Si、Fe含量进行同时测定,选取分析谱线Cr284.325、Fe238.204、Si288.158进行结果计算,测定结果与国标方法GB/T 39138.20—2020测定结果吻合,加标回收率为97.2%~101.1%,相对标准偏差(RSD)为0.97%~1.41%,试验数据说明该方法具有可信度。该方法克服了现有国标方法溶解条件要求严苛的缺陷,使得溶解更加完全,不易造成Si损失,降低了试样前处理难度,是一种易于掌握、结果准确度高、环境友好的分析检测方法。

氢化脱氢工艺在锆-2合金粉末制取中的应用

分析了氢化脱氢工艺在锆-2合金粉末制备中的应用情况,详细介绍了粉末制取前准备工作、氢化反应、脱氢处理、粉碎筛分、分离处理等操作过程。采用氢化脱氢工艺可以得到纯净的锆-2合金粉末,提升制取效率,降低制作成本。

粉末冶金工艺制备TZM合金及其性能研究

本文研究了粉末冶金方法制备TZM合金的工艺,并对TZM合金进行表征。研究表明:通过本方法制备的TZM合金,力学性能可达到并超过美标ASTM B387性能要求,再结晶温度在1300℃以上。不同于上个世纪采用的真空高温熔炼工艺制备的TZM合金,通过粉末冶金方法制备的TZM合金,设备更简易,力学性能更优异。