Ti-5Al-2.5Sn合金粉末热等静压压坯的致密化行为及性能

粉末冶金近净成形工艺能够制备性能要求高、结构复杂的钛合金构件.将洁净Ti -5Al -2.5Sn预合金粉末封装在低碳钢材料制造的包套中,采用热等静压进行了粉体的致密化,研究了粉末在热等静压过程中的致密化行为.由于包套对热等静压压力的屏蔽效应,致密化过程后观察到了粉末/包套体的不均匀变形;通过有限元仿真也预测到包套对包套...     

氧化铝粉末热等静压致密化过程模拟与验证

基于粉末烧结体塑性理论,应用Shima屈服准则和改进的Maxwell粘塑性本构模型描述氧化铝粉末热等静压的变形规律.有限元模拟结果显示:热等静压结束后粉末体在角落处收缩率小而中部收缩率大,分别为13.67％和19.04％;开始阶段外力较均匀,包套角落部分的变形抗力大于中部处的抗力,导致包套形状发生畸变.对比试验与模拟结果,模拟相对密度较实际结果大约1.5％.在圆柱侧面等结构简单区域,预测形状变化与实际较好吻合;但在复杂结构区域(如包套角落处),预测形变程度小于实际情况,误差＜4％.有限元模拟准确地预测了氧化铝粉末热等静压致密化过程,对于近净成形复杂零件将十分有益.     

热等静压包套变形与粉末致密化的研究

根据粉末塑性变形理论,采用MSC.Marc软件完成了316不锈钢粉末热等净压成形过程的有限元模拟.重点分析了热等静压成形过程中致密包套沿径向和轴向的形变过程及其内部松装粉末的致密化规律.为了验证模拟结果,完成了测试样件的实物实验.为了更精确的结果比较,在样件的不同位置上选取了测试点.对比分析模拟和试验对应点的研究结果表...     

钨合金粉末的热等静压数值模拟及验证

为研究钨合金粉末热等静压(HIP)的致密化行为,采用MSC.Marc中的Shima模型针对93W-4.45Ni-2.2Fe-0.3Co-0.05Mn穿甲弹常用材料的热等静压成形过程进行模拟研究,分析钨合金粉末颗粒与包套随温度、压力加载的变化过程。为验证数值模拟的结果,进行热等静压工艺试验。结果表明:压坯的相对密度分布、变形趋势与实验结果符合得较好,径向周长误差最大,相对误差为5.6%,轴向相对误差为1.62%,轴向精度优于径向,致密度平均相对误差仅为1.4%。对于简单的柱状试件,采用数值模拟的方法可以形象、准确地预测包套的变形及粉末的致密化过程,数值模拟的方法可以为复杂结构包套的研究提供参考,从而实现热等静压过程的精确控形。     

若干工艺因素对FGH95合金热等静压坯质量的影响

本文研究了若干工艺因素:包套材质及其表面清理情况、包套内粉末的除气条件、热等静压锭坯尺寸及所用的粉末粒度组成和热等静压温度对FGH95合金压坯质量的影响。并用扫描电镜观察了Ni向包套及Fe向合金的扩散情况。试验结果表明:使用经喷砂的碳钢包套可以代替不锈钢包套;包套粉末在室温经较长时间除气可以得到满意的结果;在直径为260mm范围内,热等静压坯的密度和硬度的分布是均匀的。     

ITO靶材热等静压致密化工艺研究

用化学共沉淀法制备的ITO复合粉末经冷等静压成形后进行热等静压致密化,热等静压时采用碳钢作包套,采用铜箔作隔层,实验研究了热等静压主要工艺参数对ITO陶瓷靶材致密化的影响,实验结果表明:靶材的相对密度在大约1000℃处有一峰值;相对密度随压力增加而增加;当保温温度较低时,适当延长保温时间有利于提高密度;当保温温度较高时,延长保温时间反而使密度降低,分析了ITO在高温下的分解行为以及这种行为对致密化的作用,还解释了ITO复合粉末部分脱氧使ITO陶瓷半导化的机理。     

粉末冶金Ti-5Al-2.5Sn ELI合金稳定性分析

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了洁净Ti-5Al-2. 5Sn ELI预合金粉末,并利用包套热等静压工艺制备了全致密的Ti-5Al-2. 5Sn ELI合金叶轮。测试了6个不同批次Ti-5Al-2. 5Sn ELI合金的化学成分和力学性能,统计了不同批次粉末合金的性能及成分变化规律。研究结果表明,采用包套热等静压工艺可获得全致密的Ti-5Al-2. 5Sn ELI合金,合金成分稳定均匀,力学性能接近锻造合金的水平且稳定性好。采用该工艺制备的Ti-5Al-2. 5Sn ELI合金叶轮与包套界面反应小,且组织中晶粒细小均匀,无孔隙缺陷。     

实验室型热等静压设备

实验室型热等静压设备是开展HIP技术研究的基本手段。本文描述了在设备上进行HIP致密化机制研究、HIP工艺参数的设计与选择、包套的研究等工作的必要性和可行性。同时阐明,实验室型热等静压设备还可承担适当尺寸的多(?)类型材料HIP零件的生产。     

热等静压对铸件致密化及组织演变机理的影响研究

研究了铸件制品的热等静压致密化机理,分析了铸件制品热等静压的致密化模型,综合应用合金的蠕变理论和粉末冶金的烧结理论,利用现有的物理和数学模型对铸件在热等静压过程中的内部孔洞类缺陷闭合过程机理进行了阐述。确认了热等静压过程中起主要致密化作用的孔洞形变机制,为选择制定合适的热等静压工艺参数提供了理论参考。     

一种颗粒增强钛基复合材料增强体分布结构均匀性控制方法

<正>申请号：CN202211219482.0申请日：20220930公开（公告）日：20230103公开（公告）号：CN115555570A申请（专利权）人：中国航发北京航空材料研究院摘要：本发明涉及一种颗粒增强钛基复合材料增强体分布结构均匀性控制方法,主要包括以下步骤：选配增强体和基体粉末、低能球磨、超声波洗筛、制备包套、热等静压致密化等。本发明基于大颗粒塑性基体粉末和小颗粒高硬度增强体粉末的混合粉末体系,在精准设计合理配比的条件下,采用低能球磨工艺和超声波洗筛措施,     

FGH96镍基粉末高温合金氧化物夹杂的计算机断层扫描研究

利用计算机断层扫描技术（computed tomography,CT）研究了FGH96镍基粉末高温合金内部Al₂O₃、SiO₂及莫来石三种氧化物夹杂对不同工艺（热等静压工艺、热等静压+热挤压+等温锻造工艺及热等静压+等温锻造工艺）的敏感程度。结果表明:热等静压+等温锻造工艺能显著减小Al₂O₃夹杂物的尺寸和其在合金中的含量,采用热等静压+热挤压+等温锻造工艺最能有效减少SiO₂夹杂物在合金中的含量,而莫来石夹杂对热等静压+热挤压+等温锻造工艺和热等静压+等温锻造工艺均较为敏感,且两种工艺对莫来石夹杂的作用效果类似。夹杂物在实际盘件中呈油饼状,极大地恶化了合金低周疲劳性能,且夹杂物越接近试样表面,试样的低周疲劳性能恶化越显著。热等静压+等温锻造工艺对减小三种夹杂的尺寸均有良好效果,这为人们选取合适工艺消除合金中氧化物夹杂提供了重要参考。     

Microstructure Characterization and Mechanical Properties of FGH 95 Turbine Blade Retainers

FGH 95 is a powder metallurgy (P/M) processed superalloy,which was developed in the 1980s in China.One of the applications of FGH 95 was high pressure turbine blade retainers.The manufacturing processes used to produce FGH 95 blade retainers consisted of atomization by plasma rotating electrode process (PREP),hot isostatic pressing (HIP) at super-solvus temperature and a sub-solvus solution heat treatment.The material had an equiaxed grain structure (ASTM 6.5-7.5).The γ′ precipitates in as-HIP FGH 95 showed a tri-model distribution.Carbides in the alloy were MC type and precipitated at grain boundaries.The prior particle boundaries (PPB) in the material originated mainly from γ′ phase.Statistics of the mechanical properties data from batch production of the FGH 95 blade retainers were investigated.The as-HIP FGH 95 blade retainers showed high strength at room temperature and 650 ℃,excellent creep resistance and outstanding stress rupture strength at 650 ℃.     

热变形对FGH96高温合金原始颗粒边界的影响

通过Gleeble-1500热模拟试验机对热等静压成形FGH96高温合金进行热压缩试验,其中温度为1075℃,变形速率为0.001 s-1,变形量为70%。利用场发射扫描电镜、透射电镜和电子能谱研究了合金原始颗粒边界（prior particle boundary,PPB）的组成,讨论了原始颗粒边界在FGH96高温合金再结晶过程中的作用,并分析了合金热变形对原始颗粒边界的影响。结果表明:热等静压成形FGH96高温合金中的原始颗粒边界主要由Ti的碳化物和γˊ相共同组成;原始颗粒边界对合金热变形再结晶形核起促进作用,对晶粒长大起阻碍作用;合金热变形可以改善原始颗粒边界在组织中的分布,从而使晶粒长大过程顺利进行。     

铁基粉末冶金导轨板的试制

铁基粉末冶金导轨板是一种三维方向尺寸相差很大的大型厚板件(500×112×10),使用刚性模成形和轧制成形均较困难。采用冷等静压工艺,不但解决了成形的图难性,而且压坯密度均匀、强度高。经冷等静压、杌加工、烧结、再机加工生产的铁基粉末冶金导轨板和原锡青铜导轨板相比,不但性能优越,而且材料费用降低?-?。     

镍基双合金扩散偶的拉伸性能研究

采用热等静压(HIP)扩散连接工艺,获得了镍基单晶高温合金与粉末高温合金的扩散偶。研究了热等静压和热处理工艺对扩散偶的组织和拉伸性能的影响。结果表明,不同温度热等静压的扩散偶均实现了冶金结合,瞬时拉伸断口位置处于DD402侧,断裂面为{111}滑移面。随着HIP温度升高,DD402母材的γ′相粒子粗化,FGH95粉末合金母材的再结晶晶粒长大;1 166℃HIP扩散偶热处理后,FGH95粉末合金的γ′相由晶界大尺寸γ′相、晶粒内中等尺寸的和细小的γ′相组成。扩散偶试样的650℃抗拉强度受HIP温度影响小,而屈服强度随着HIP温度升高而降低。     

FGH91粉末高温合金与K418B铸造叶环热等静压扩散连接研究

采用热等静压工艺进行了FGH91粉末高温合金和K418B铸造叶环扩散连接试验,研究了FGH91-K418B双合金的界面成分扩散和连接接头的组织和力学性能。结果表明,在连接界面足够清洁的条件下,选择1190 ℃+170 MPa的热等静压工艺,可以实现FGH91和K418B两种合金良好的冶金连接。进一步观察和分析发现,扩散连接接头致密完整,无夹杂物和连续的第二相析出物,扩散区宽度80～120 μm。FGH91-K418B双合金的拉伸性能、持久性能和显微组织具有良好的一致性,试样断裂均未发生在界面结合处。     

直接热等静压粉末Udimet 720合金的组织与性能

铸锻U720合金已被广泛用作发动机涡轮盘材料.最近研究发现挤压加等温锻的粉末冶金U720也有很好的性能.本文研究了热等静压加热处理(即直接热等静压状态)粉末U720合金的拉伸、持久及低周疲劳性能.研究表明,直接热等静压粉末U720合金的性能与变形(挤压加锻造)合金的相当,可用于发动机涡轮盘.这种不需要挤压和锻造的近净尺寸成型工艺正适应了目前不断降低成本的要求.     

一种新型难熔金属异型件的制备技术及其应用

主要介绍了粉末高能喷涂成形技术及其在耐高温材质构件上的应用研究。采用真空热压和高压热等静压提高构件的致密度。结果表明:等离子喷涂成形纯钨喉衬的相对密度为85.6%;经真空热压处理后,喉衬相对密度提高到91.7%;经高压热等静压处理后,喉衬相对密度增大至96.7%。由此可见,高压热等静压可大大提高喷涂成形件的致密度。高能喷涂成形技术可制备出形状复杂的耐高温材质构件,如钨/钼复合喷管、钨坩埚?钨发热体、破甲弹药形罩等异形构件和二硅化钼回转体等。     

镍基高温合金HIP扩散连接的组织和性能

 采用热等静压扩散连接工艺,获得了DD402单晶合金与FGH95合金的扩散偶。研究了热等静压温度对扩散偶的持久性能、组织结构的影响。结果表明,不同温度热等静压的扩散偶均实现了冶金结合;结合界面区形成了一个组织过渡区,DD402单晶合金中的γ′ 相粒子在HIP过程中发生了筏形化;热处理后结合界面区的γ′ 相形貌和尺寸未发生明显变化。1166℃热等静压扩散偶的650℃持久性能偏低,断口在DD402单晶合金侧,断裂面从结合界面区的大尺寸γ′ 相起始,沿{111}滑移面向筏形γ′ 相区扩展。     

热挤压对FGH96镍基粉末高温合金微观组织的影响

研究了热挤压温度、挤压比、挤压速度、挤压前预处理对FGH96镍基粉末高温合金微观组织的影响规律,确定了获得晶粒尺寸小于10 μm的超塑性细晶组织的热挤压方法。研究结果表明,热等静压后FGH96合金发生了再结晶,实现了粉末的完全致密化成形,但晶粒大小极不均匀,且存在明显的原始颗粒边界(PPB)缺陷。采用热挤压前预处理工艺在确保合金晶粒不长大的同时,又可使γ'相粗化,显著降低热挤压变形抗力。随着挤压温度的升高,合金晶粒尺寸呈长大趋势。挤压温度为1 080 ℃时,获得平均晶粒小于10 μm的完全再结晶超塑性组织,挤压温度继续升高,晶粒尺寸将明显长大。随着挤压比的增大,挤压载荷明显增大,采用大于6∶1的挤压比,有利于获得平均晶粒小于10 μm的完全再结晶超塑性组织。载荷随热挤压速度的升高而增大,在保证合金组织为细晶的条件下,应尽量选择较低的挤压速度。由于在热挤压过程中合金已发生了完全的动态再结晶,未观察到明显的取向,力学性能测试结果也表明沿着挤压方向和垂直于挤压方向的性能相当,说明不同挤压方向的微织构对性能没有明显影响。