IN100高温合金粉末在加热过程中的相转变和原始颗粒边界问题

本文对三种不同含碳量的IN100粉末高温合金进行了研究。指出氩气雾化粉末是“糊状凝固”的十多个枝晶构成的球体。粉末晶粒度和粒度在一定温度范围内存在指数关系。粉末枝晶间和表面存在凝固偏析。粉末在加热过程中存在 MC+γ→M_(23)C_6+γ′碳化物转变。加热过程促进了Ti、Cr,Mo,Al元素在晶界和表面的偏聚,这种偏聚和富Mo的一次MC相的溶解是造成PPB沉淀的主要原因。采用1100℃预热等静压抑制溶质元素表面偏析和富Mo一次MC相的溶解可以改善压件PPB的结构和性能。     

粉末高温合金中原始粉末颗粒边界研究进展

原始粉末颗粒边界(prior particle boundary,PPB)是粉末高温合金(powder metallurgy superalloy,P/M superalloy)中常见的缺陷之一,它是在制粉期间以及热等静压或热挤压前期的加热过程中,在原始粉末表面处析出的一层细小且连续的第二相网膜;这层析出物可能会阻碍粉末颗粒间的扩散与连接,成为了合金中的薄弱界面,严重破坏合金组织,危害其拉伸、冲击等各项力学性能。本文着重介绍了目前针对粉末高温合金中原始粉末颗粒边界的研究进展,重点概述了影响原始粉末颗粒边界的形成因素及消除措施。     

消除粉末高温合金中原始颗粒边界机制

采用SEM、TEM研究了高温合金粉末颗粒内部与合金中碳化物的类型和组成,采用热力学软件计算了不同Hf含量FGH4096的碳化物组成,结果表明,粉末高温合金中原始颗粒边界上的析出物为以TiC为主的MC型碳化物,MC型碳化物(TiC、ZrC、HfC、NbC、TaC)在镍基高温合金中按溶解度从大到小为TiC＞NbC＞TaC＞...     

消除粉末高温合金中原始颗粒边界机制北大核心

采用SEM、TEM研究了高温合金粉末颗粒内部与合金中碳化物的类型和组成,采用热力学软件计算了不同Hf含量FGH4096的碳化物组成,结果表明,粉末高温合金中原始颗粒边界上的析出物为以TiC为主的MC型碳化物,MC型碳化物(TiC、ZrC、HfC、NbC、TaC)在镍基高温合金中按溶解度从大到小为TiC>NbC>TaC>ZrC>HfC。TiC在FGH4096中的溶解度较HfC的大,雾化粉末快速凝固过程中,加入Hf的FGH4096合金碳化物析出量大于不加Hf的FGH4096合金碳化物析出量,HfC均匀形核于整个粉末颗粒中。在热等静压过程中,Hf与C的结合力强而形成HfC,最终在FGH4096合金中形成(Hf,Ti,Nb)C,致使C元素无法扩散至粉末颗粒表面形成TiC,避免了原始粉末颗粒边界的形成。加入Zr消除FGH4096中原始颗粒边界的机制与添加Hf的FGH4096相同。     

IN-100合金的高温蠕变裂纹长大

本工作研究了IN-100合金,经不同热处理制度处理后,合金在650℃和700℃下的蠕变裂纹长大行为。研究结果表明:合金的显微组织结构对蠕变裂纹长大速率有重大的影响。没有碳化物沉淀相的波状弯曲晶界、粗大的晶内Υ′相沉淀,将显著地改善IN-100合金的蠕变裂纹长大阻力。     

热等静压制备粉末高温合金原始颗粒边界研究现状

粉末高温合金作为先进高温材料被广泛应用于航空航天领域。热等静压（hot isostatic pressing,HIP）是粉末高温合金构件的制备方法之一,但是原始颗粒边界（prior particle boundaries,PPBs）的存在会极大的影响构件的性能。本文综述了热等静压制备粉末高温合金原始颗粒边界的研究现状,概述了原始颗粒边界的形成机理及其影响,总结了粉末高温合金中原始颗粒边界的消除方法,并对这些方法应用的可行性及有效性进行了分析和展望。原始颗粒边界的消除方法主要包括向粉末添加Hf、Nb等强碳化物形成元素,对粉末进行预热处理,真空动态脱气处理或等离子体滴凝处理;优化粉末制备工艺,选用纯度更高、尺寸分布更均匀的粉末;选用合适的热等静压工艺参数和工艺方式;对制件采取热挤压、退火、固溶处理和热等静压后处理等。     

含Hf和Ta新型镍基高温合金粉末中碳化物相

对含Hf和Ta新型镍基高温合金FGH98Ⅰ等离子旋转电极(PREP)雾化原始和不同温度下预热处理粉末中的碳化物相进行了研究.结果表明:原始粉末中MC'型碳化物可分为两类,一类为富Ti、Ta和Nb,另一类为含Ta、Hf和Zr.两类碳化物均含有一定量非碳化物形成元素Co和Ni及中等强碳化物形成元素Cr和Mo,并以块状、粒状分布于枝晶或胞晶间;随着预热处理温度升高,粉末中富Ti、Ta和Nb的MC'型碳化物转变为MC型碳化物,且其所含Ti、Ta和Nb的总量增大;含Ta、Hf和Zr的MC'型碳化物发生分解和转变,析出稳定的M₂₃C₆、M₆C和MC型碳化物,M₂₃C₆碳化物的析出和溶解温度为950℃和1150℃,M₂₃C₆和M₆C碳化物共存温度为1000～1100℃.另外,粉末中微量元素Hf和Ta主要以碳化物和γ'相参与碳化物反应.     

粉末高温合金FGH96中的原始粉末颗粒边界及其对合金拉伸断裂行为的影响

采用等离子电极旋转雾化法和热等静压法(hot isostatic press,HIP)分别制备FGH96粉末与合金,对原始及高温(1 150℃)预热处理后的FGH96粉末表面析出相以及HIPed FGH96合金的原始粉末颗粒边界(prior particleboundary,简称PPB)进行分析,进而研究PPB对合金室温和750℃拉伸断裂行为的影响。研究发现:原始粉末表面无明显析出相,1 150℃预热处理后粉末表面有块状MC和细小氧化物分布;热等静压法制备的FGH96合金及其热处理后,PPB析出相主要由颗粒和块状的金属碳化物MC及富Zr的氧化物颗粒组成;该合金经过固溶和时效处理后,颗粒状MC部分溶解而块状MC长大,PPB碳化物的尺寸分布由单峰分布转变为双峰分布;常温拉伸时微孔在PPB上形成并扩展,合金沿PPB断裂;750℃拉伸时,合金强度与塑性较常温下明显降低,部分M23C6在晶界析出,块状和颗粒状碳化物部分溶解,为M23C6提供碳源,合金断口呈现沿晶和沿PPB混合断裂的形貌。     

FGH95粉末高温合金原始颗粒边界及其对性能的影响

本文针对FGH95合金中原始颗粒边界的组成及其对合金冲击韧性、拉伸性能和持久性能的影响进行了研究。研究结果表明:其原始颗粒边界的组成与粉末的氧含量有很密切的关系。当氧的含量低于40×10-6时,原始颗粒边界主要由大尺寸γ′组成,这种原始颗粒边界不会对合金的力学性能产生影响;当氧的含量大于70×10-6时,原始颗粒边界主要由MC型碳化物组成,这种原始颗粒边界将对合金的力学性能产生不利影响。     

粉末高温合金研究进展

粉末高温合金主要用于航空发动机涡轮盘等热端部件,是制造高性能航空发动机不可替代的关键材料。概述了中国钢研粉末高温合金45年来的发展历程、装备和工艺发展、形成的关键技术,以及合金的研制状况、达到的性能水平和应用情况。     

含Hf镍基粉末高温合金快速凝固粉末颗粒特性

采用扫描电镜、透射电镜及其附带的能谱仪和碳复型萃取技术等多种手段研究了不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒显微组织、枝晶间合金元素偏析和析出相.发现Hf含量可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例,粉末的快速凝固组织形态主要取决于冷却速率和固液界面前沿温度梯度与长大速度的比值.不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒中,Nb、Ti、Zr和Al均富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni均富集于枝晶轴.当Hf质量分数为0.3%时,Ti、Nb、Zr、Hf等强碳化物形成元素的枝晶偏析程度最小.在快速凝固粉末颗粒中,Hf对氧含量比碳含量更敏感,优先形成更稳定的氧化物HfO₂.     

镍基高温合金氩气雾化粉末颗粒中相的研究

松散粉末中的组织状态以及相组成,直接影响,等静压的成型工艺。热处理后的组织与性能。本文采用X射线物相鉴定和透射电子显微镜研究了氩气雾化的FGH95合金松散粉末颗粒内部的相组成,并与Rene’95粉末颗粒进行对比。结果指出MC型碳化物是雾化松散粉末中主要析出相。FGH95合金粉末中为（Nb、Ti）C、并含少量的Cr、Ni、Mo等元素,而Rene'95粉中主要为NbC。MC碳化物的形态与其成分、凝固条件密切相关。在FGH95热中发现少量Laves相,一次γ'相和硼化物相,而且Laves相和硼化物相往往与MC碳化物以共生形态出现。     

原粉末颗粒边界碳化物的研究

本文研究了粉末镍基高温合金FGH95中PPB问题。结果指出:PPB碳化物在雾化过程中已开始形成,在热等静压过程中继续大量析出。由于PPB碳化物化学成分及组成复杂,不同类型碳化物可发生相互作用。热处理使PPB问题更加严重。通过实验证明并分析PPB碳化物的形成主要是与合金中残留氧量有关。     

粉末高温合金盘件

１　概述随着航空工业的发展,现代燃气涡轮发动机正向推力大、油耗低、推重比高和使用寿命长的方向发展,这一发展要通过压气机增压比的提高和涡轮进口温度的提高,以及在设计上采用一定的措施来实现。涡轮盘是发动机重要部件之一,飞行时承受起动、停车循环的机械应力和温差引起的热应力的迭加作用,工作条件极为苛刻,因此对制造涡轮盘件的高温合金提出了更高的要求,要求具有良好的力学性能、理化性能及热工艺性能,特别是在使用温度范围内要有尽可能高的低周疲劳和热疲劳性能,这是确定涡轮工作寿命的关键因素。为了解决高合金化常规铸…     

俄罗斯粉末高温合金生产工艺

粉末高温合金由于具备特有的组织和性能特点,成为先进航空发动机涡轮盘的优选材料,采用粉末高温合金能够显著提高合金的力学性能和热工艺性能。本文概述了粉末高温合金生产工艺原理及其特点,重点介绍了俄罗斯在粉末高温合金制备工艺流程中为提高粉末高温合金质量所采取的措施,可作为我国粉末高温合金工艺技术发展的参考和借鉴。     

微量元素Hf消除FGH96合金中原始粉末颗粒边界组织机制的探讨

粉末冶金高温合金中原始粉末颗粒边界组织(PPBS)由碳化物和少量碳氧化物组成。采用SEM、TEM以及AES等研究了粉末颗粒内、表面上以及合金中PPB上碳化物的结构和组成,依据热力学和扩散理论分析了Hf消除原始粉末颗粒边界组织(PPBS)的微观机制。结果表明:快速凝固粉末颗粒表面形成含有Ti、Nb、Cr、Mo、W的MC型亚稳定碳化物MC′,在HIP过程中粉末颗粒表面上的MC′相转变成稳定的MC相,以及粉末颗粒内的Ti、C元素向烧结颈处扩散,HIP后在粉末颗粒边界上形成富Ti和Nb的MC型碳化物(Ti,Nb)C。加入微量Hf后,在粉末颗粒内形成了更多更稳定的含Hf的MC型碳化物(Ti,Nb,Hf)C,C、Ti被"绑定"在碳化物(Ti,Nb,Hf)C中,抑制了C、Ti向烧结颈处扩散,从而抑制了MC型碳化物在粉末颗粒边界上的析出。     

粉末冶金高温合金中的原始颗粒边界(PPB)问题

概述了热等静压态粉末冶金高温合金中原始颗粒边界(PPB)的形成机理及其对合金组织与性能的影响,以及影响PPB形成的因素和消除PPB的措施。指出PPB的存在不利于合金组织的控制,而且使合金的塑性降低,性能不稳定。通过调整合金成分、选择合适的粉末制备和处理工艺以及改进成形工艺等措施可以消除PPB。高温固溶处理可以溶解PPB析出物,但冷却速度不合适时PPB会再次析出。     

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。     

粉末高温合金的现状及潜力

本文论述了粉末高温合金的现状。对用不同工艺路线生产的粉末高温合金的性能进行了对比。提出了进一步严格控制生产工艺,提高性能,保证产品质量的措施和今后粉末高温合金的研究方向。     

粉末高温合金热挤压工艺研究进展

概述了欧美国家粉末高温合金热挤压工艺的发展历程与应用情况,阐述了我国粉末高温合金热挤压工艺的研究进展,介绍了René95、René88DT和FGH4096合金的挤压工艺参数选取原则,重点分析了挤压工艺参数（挤压比、挤压速度、挤压温度等）对粉末高温合金挤压成形及组织性能的影响规律,阐明了热挤压过程中粉末高温合金非金属夹杂物的演变行为。