镍基高温合金粉末制备技术的发展现状

粉末高温合金是先进航空发动机关键热端部件的优选材料,先进的粉末制备技术是获得高品质高温合金粉末、保证合金件质量的关键技术。近年来,我国在粉末高温合金的研发和生产技术方面都取得了突破性进展,成功研发出新一代粉末高温合金,形成了成熟的粉末高温合金生产工艺。在粉末制备技术方面,通过对高纯净母合金熔炼技术、先进雾化制粉技术和电选分离技术的深入研究,进一步发展了粉末纯净化制备技术,满足了我国航空发动机领域对粉末高温合金关键零部件的需求。简要回顾了国内外粉末高温合金的发展历程,分析了粉末高温合金中的缺陷来源及其对合金性能的影响,概述了我国镍基高温合金粉末制备技术的发展情况,讨论了未来高温合金粉末及其关键制备技术的发展方向。     

粉末高温合金研究进展

粉末高温合金是制造高性能航空发动机涡轮盘等转动部件的关键材料.针对国外粉末高温合金的研究历史和现状,结合粉末高温合金的制备工艺流程,重点介绍了美国和俄罗斯粉末高温合金的发展现状,对比分析了不同粉末制备工艺、粉末固结工艺、盘件成形工艺的特点,总结了粉末高温合金中存在缺陷的原因及控制方法.针对我国粉末高温合金的研究历史和现状,总结了国内粉末高温领域所取得的进展.对国内外粉末高温合金在航空发动机上的应用进行了总结.对超纯净度细粉制备、直接热等静压近终成形、双性能粉末涡轮盘制备工艺等高性能粉末高温合金的关键技术及发展方向进行了展望.针对国内对粉末高温合金的需求现状,指出了国内粉末高温合金研制和生产过程中存在的问题并给出了相应的解决思路.     

变形高温合金纯净熔炼设备及工艺研究进展

本文试图对国内外近年来变形高温合金纯净设备及其熔炼技术的发展情况进行综述。文章总结了变形高温合金中夹杂物的分类方法,调研了国内外变形高温合金熔炼设备生产厂家,分析了真空感应熔炼炉、电渣炉、真空自耗炉的设备特点与技术,归纳了国内外变形高温合金真空感应熔炼、真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔、真空感应熔炼+真空自耗重熔、真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔四类工艺的研究进展。最后提出了提升我国变形高温合金冶金质量与性能的一些建议。     

变形高温合金纯净熔炼设备及工艺研究进展

本文试图对国内外近年来变形高温合金纯净设备及其熔炼技术的发展情况进行综述.文章总结了变形高温合金中夹杂物的分类方法,调研了国内外变形高温合金熔炼设备生产厂家,分析了真空感应熔炼炉、电渣炉、真空自耗炉的设备特点与技术,归纳了国内外变形高温合金真空感应熔炼、真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔、真空感应熔炼+真空自耗重熔、真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔四类工艺的研究进展.最后提出了提升我国变形高温合金冶金质量与性能的一些建议.     

镍基高温合金VIDP真空超纯净熔炼

采用真空感应脱气浇铸炉(Vacuum Induction Degassing and Pouring Furnace,VIDP Furnace)进行镍基高温合金熔炼是目前世界较为先进的熔炼方法。本文讨论了通过原材料处理、较长的流钢槽除气、多重过滤技术的熔炼工艺过程进行超纯净熔炼过程。介绍了VIDP炉熔炼超纯净镍基高温合金工艺方法的特点及应用,讨论了镍基高温合金VIDP熔炼的辅助工艺措施。     

高温合金的真空感应超纯净熔炼

论述了真空感应熔炼（VIM）超纯净高温合金工艺方法的特点及应用，讨论了高温合金真空感应熔炼的辅助工艺措施。     

粉末高温合金缺陷特性及寿命预测方法研究进展和思考

系统分析了国内外在粉末高温合金缺陷特性及寿命预测方法方面的研究进展,如缺陷的来源及对寿命的影响,缺陷对裂纹萌生和扩展的影响,粉末高温合金寿命预测方法和模型.在研究目前国内外寿命预测方法的基础上,结合我国粉末高温合金寿命预测存在的问题,指出必须考虑缺陷特性并对缺陷进行定量表征,建立反映粉末高温合金特点和缺陷特性的寿命预测方法.     

真空冶金现状及其应用前景

叙述了真空冶金的发展及目前所采用的各种真空冶金方法，讨论了真空冶金的特点及几种主要真空冶金方法的自身特点及应用，分析了真空冶金方法及设备的发展动态，讨论了新材料制备工艺方法的选择，对国内外高温合金及特种钢的熔炼数据进行了初步对比。     

快淬Nd-Fe-B母合金真空感应熔炼

本文研究了大批量生产快淬钕铁硼母合金的冶炼工艺.研究发现,在冶炼钕铁硼母合金时,采用BIAM的特殊耐火材料和坩埚制造方法,坩埚寿命比普通坩埚寿命提高1倍以上;采用BIAM的特制坩埚和特殊熔炼工艺,母合金的冶金质量大大提高,合金的合格率可达95%.     

粉末冶金Ti_2AlNb合金的制备及持久寿命

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数,%)的预合金粉末,通过包套热等静压工艺制备了粉末Ti2AlNb合金。研究结果显示热等静压温度显著影响粉末Ti2AlNb合金的冶金质量,需严格控制。对制备的粉末合金进行了热处理,分析了热处理制度对粉末Ti2AlNb合金相组成、显微组织、拉伸及高温持久寿命的影响,优选了粉末Ti2AlNb合金的热处理工艺。粉末Ti2AlNb合金高温持久寿命受多方面因素协同影响;时效温度较低时(800-850℃),随着时效温度的升高,次生O相板条宽度和长度增加、α2相体积分数减少,协同作用的结果是持久寿命增加;时效温度较高(850-900℃)时,次生O相尺寸、α2相体积分数变化不显著,B2相体积分数增加及α2相尺寸的增大对持久寿命的提高起了关键作用。     

Internal friction of powder metallurgy (P/M) and ingot metallurgy (I/M) Al–Fe alloys at elevated temperature

Low-frequency internal friction measurements have been carried out on the powder metallurgy (P/M) and ingot metallurgy (I/M) Al–Fe alloy. Internal friction peaks can be seen at about 820–830 K and 530–620 K in the I/M alloys, but not in the P/M alloys. The former is probably due to the grain-boundary relaxation and the latter to recrystallization. Activation energies for the grain-boundary relaxation are estimated to be in two ranges: one is between 100 and 130 kJ mol–1 and the other is between 200 and 210 kJ mol–1, according to the iron content and fabrication processes. The high activation energy is given by the low iron content I/M alloys having a bamboo-like grain. It is suggested that such a difference in the activation energy is due to whether or not the solute iron diffuses into the grain boundary to lower the grain boundary energy.     

Developments in disc materials

Abstract

Discs have always been the life- and reliability-limiting components of the gas turbine engine. Progress in disc materials development has been enhanced through the interaction of superalloy materials and metallurgical process development. Disc service environment, property requirements, and physical metallurgy are reviewed. Historically, the introduction of stronger, more heat- and fatigue-resistant alloys has depended upon process developments such as vacuum induction melting, inert gas atomization, and thermomechanical processing. Current developments and future directions are reviewed, including new melting practices for the manufacture of clean metals, the forging of fatigue resistant microstructures and dual property discs.

MST/519     

粉末冶金法制备金属基复合材料的研究及应用

粉末冶金工艺(P/M)具有工艺灵活、可设计性强的特征,是制备高性能金属基复合材料的重要手段之一。简述了P/M法制备金属基复合材料的工艺特点及加工、成型特点,以若干较成功的应用实例为重点总结了粉末冶金金属基复合材料的性能特点,以及国内外的研究与应用现状,提出了该类材料未来的发展方向。     

石墨烯增强镍基粉末高温合金复合材料的力学性能

采用湿混法将石墨烯纳米片分散到高温合金粉末中,并采用热等静压+热挤压+等温锻造+热处理的方法制备出FGH96镍基粉末高温合金。结果表明:石墨烯纳米片在高温合金中分散均匀,初步发现在后续的热工艺过程中并未发生变性;添加0.1%(质量分数)的石墨烯后,室温抗拉强度和屈服强度分别提高了58MPa和43MPa,塑性从21.0%提高到37.3%;650℃条件下抗拉强度和屈服强度分别提高了58MPa和28MPa,塑性从18.5%提高到26.5%。此外对石墨烯增强FGH96镍基高温合金力学性能的作用机制也进行了进一步分析。     

镍基粉末高温合金冶金工艺的研究与发展

叙述和分析了镍基粉末高温合金冶金工艺三十多年来在制粉末处理工艺，成型工艺，热处理工艺等方面的研究成果和存在的问题，总结了粉末高温合金冶金工艺今后的主要发展方向。     

热等静压及恢复热处理工艺对DZ125蠕变损伤的影响

选用4种不同参数的热等静压及恢复热处理工艺对DZ125蠕变损伤试样进行显微组织演化的研究,并进行力学性能评价。结果表明:DZ125合金经预持久损伤实验后,显微组织出现了γ′相退化、蠕变孔洞形成等,但是碳化物没有出现由MC型向M_(23)C_6及M6C型分解。此外,热等静压的温度在孔洞愈合过程中作用显著,1200℃及1250℃温度下分别出现了γ′同心筏排结构及合金的初熔现象。同时,通过选取合适的热等静压参数,可以避免内部再结晶的产生。合理的热等静压及恢复热处理工艺可以改善蠕变损伤的显微组织,并使其显微硬度达到原始态水平,且持久寿命得到提高。     

Microstructural evolution and defect formation in a powder metallurgy nickel-based superalloy processed by selective laser melting

In this study,the selective laser melting(SLM)technology has been employed to manufacture a nickelbased superalloy which was conventionally prepared through powder metallurgy(PM)route.The microstructural features and defects were systematically investigated both prior to and after heat treatment and compared with the PM counterpart.Both solidification cracking and liquation cracking were observed in the SLM specimen in which the grain misorientation and low melting point(γ+γ')eutectic played a vital role in their formation mechanism.Columnar grains oriented along building direction were ubiquitous,corresponding to strong<001>fiber texture.Solidification cell structures and melt pools are pervasive and noγ'precipitates were detected at about 10 nm scale before heat treatment.After supersolvus solution and two-step aging treatments,high volume fractionγ'precipitates emerged and their sizes and morphologies were comparable to those in PM alloy.<001>texture is relieved and columnar grains tend to become more equiaxed due to static recrystallization process and grain boundary migration events.Significant annealing twins formed in SLM alloy and are clarified as a consequence of recrystallization.Our results provide fundamental understandings for the SLM PM nickel-based superalloy both before and after heat treatment and demonstrate the potential to fabricate this group of alloys using SLM technology.