电极感应熔炼气雾化法制备粉末冶金增材制造原材料金属粉末的研究综述

电极感应熔炼气雾化(Electrode induction melting gas atomization,EIGA)是一种制备超洁净无夹杂物金属粉末的先进制粉技术,由于其工艺过程中不使用耐火材料并且所制备粉体具有粒径小、球形度高、无夹杂物等特点,目前已成为大规模制备粉末冶金增材制造用超洁净金属粉末的重要方法。但国内对于EIGA技术引进较晚,对其工艺设计研究还未达到德国等先进国家的水平,因此,本文综述了自1991年德国ALD公司申请专利30年以来EIGA技术的发展及工艺研究现状,对EIGA技术的优点进行了汇总,归纳了EIGA技术的机理研究脉络与技术要点,并通过纵观气雾化制粉的发展历程对EIGA技术的未来发展做了展望,为粉末冶金和增材制造原材料粉末的制备提供了参考。

碳化钛弥散强化钾钨合金的制备、力学性能及其抗瞬态热冲击能力研究

通过机械合金化法和热轧加工,制备出变形量为70%的碳化钛弥散强化钾钨(KW-TiC)合金。相比纯钾钨(KW)合金,KW-TiC合金的晶粒尺寸显著降低,力学性能显著提高,具有2500MPa的抗弯强度和更高的变形能力。KW-TiC和KW都具有低于250°C的韧脆转变温度(DBTT)。经过真空下1800°C、1h退火后,KW-TiC具有与KW类似的搭晶状组织,但晶粒尺寸比KW更细小。在电子束热冲击装置上,对KW-TiC和KW进行0.44~0.88GW/m2的瞬态热冲击测试。在此能量密度下,KW-TiC与KW呈现出不同的开裂形貌,但由于TiC的存在降低了合金热导率,导致KW-TiC表面出现局部熔化现象。

电极感应熔化气雾化粉末特性及液滴尺寸影响因素的研究

对电极感应熔化气雾化(electrode induction melting gas atomization,EIGA)工艺制备的镍基高温合金粉末的物理特性,凝固组织以及内部元素分布进行研究;理论分析了EIGA制粉一次雾化过程中液滴尺寸的影响因素;根据对流换热原理计算了该工艺中不同尺寸粉末的冷却速率。结果表明:EIGA粉末以近球形为主,霍尔流速为13.4 s/50 g,D90=121.5μm。粉末表面和内部凝固组织显示,随着粉末尺寸的增大,组织均由微晶向胞状晶和树枝晶转变。同时颗粒表面组织之间的间隙不断加深,粉末光滑度下降。在雾化气压为4 MPa条件下,粉末尺寸与冷却速率的关系为:|dtd/dt|=8.98×10^-5/d^2。粉末内部没有明显的成分偏析现象,但晶轴和晶间的元素分布略有差别。晶轴上Ni、Al、Co、C元素含量较晶间高,晶间的Ti、Mo、Cr、Nb元素含量更高。

喷射成形粉末高温合金FGH4095M的制备及组织特征

喷射成形是一种近净成形的在粉末冶金气体雾化制粉技术基础上发展起来的快速凝固技术.本文采用喷射成形技术制备成分优化后的FGH4095M合金,研究了喷射成形FGH4095M合金沉积坯的致密度、显微组织特征,特别是研究了喷射成形高温合金组织中特殊形貌的γ′相.研究表明,致密度与沉积坯部位有关,底部致密度最高,可达99.63%,热等静压后的致密度可达100%.喷射成形合金组织以均匀细小的等轴晶为主,不存在原始颗粒边界;一次γ′相尺寸约为0.6—0.8μm,二次γ′相尺寸约为0.1—0.5μm,在二次γ′相的间隙中有少量尺寸约为10—20 nm的三次γ′相.喷射成形FGH4095M合金中的二次γ′相中出现特殊形貌的γ′相,这是由单个γ′颗粒分裂形成,与沉积过程的低冷却速度有关.分裂过程是γ′颗粒总能量降低的过程,γ′颗粒间的弹性交互作用能起到主导作用.对分裂γ′相的等效直径进行统计,得到γ′相等效直径超过0.40μm后,会出现分裂趋势.合金具备优异的拉伸性能,室温塑性得到显著提高,出现γ′相分裂的特殊形貌组织是否对合金性能的提高产生直接影响仍需进行进一步的研究.

新型第三代粉末高温合金FGH100L的显微组织与力学性能

采用喷射成形(SF)+热等静压(HIP)+等温锻造(IF)+热处理(HT)工艺制备第三代粉末高温合金FGH100L。研究固溶热处理温度和制备工艺对FGH100L合金的显微组织与力学性能的影响。结果表明,SF+HIP+IF态FGH100L合金显微组织对固溶温度的变化非常敏感,随固溶温度的升高(1110~1170℃),合金的晶粒尺寸长大,γ’强化相的尺寸先增加后减小,其硬度、室温/高温拉伸强度和塑性均呈先增大后减小的趋势。在固溶温度为1130℃时,FGH100L合金中3种尺寸的γ’相的数量平衡匹配较为合理,合金的显微组织特征最佳,合金的硬度和室温/高温拉伸性能均最高。且该温度下,FGH100L合金经SF、SF+HIP+HT和SF+HIP+IF+HT不同工艺处理后,晶粒尺寸先增大后减小;晶粒形貌发生了近球形-多边形-近球形的转变;SF+HIP+HT态合金晶粒尺寸增大,晶界弯曲程度较低。由于SF+HIP+IF+HT工艺使FGH100L合金发生再结晶,细化了晶粒,出现链状组织,形成弯曲晶界,合金具有更高的屈服强度;在SF+HIP+HT和SF+HIP+IF+HT工艺下合金的室温拉伸断口从沿晶脆性断裂转变为穿晶-沿晶混合断裂,高温拉伸断口为沿晶断裂。