粉末高温合金原始颗粒边界与MC型碳化物溶解度的关系

原始颗粒边界(PPB)是在粉末加热固结过程中MC型碳化物在颗粒边界析出造成的,利用扫描电镜(SEM)和电子探针X射线显微分析仪(EPMA)研究了 MC型碳化物在镍基高温合金中的溶解度与粉末高温合金中原始颗粒边界(PPB)的关系.结果表明:强碳化物形成元素(Ti、Zr、Hf、Nb、Ta)对应的MC型碳化物在镍与镍基高温合金中的溶解度顺序为:TiC＞NbC＞TaC＞ZrC＞HfC,同时温度越高MC型碳化物的溶解度越大;在镍基高温合金中溶解度较大的TiC容易在粉末高温合金的PPB上析出,而溶解度较小的TaC则避免了这种现象.未添加Ta元素的FGH4098合金中原始颗粒边界(PPB)上的MC型碳化物主要为TiC;添加Ta元素的FGH4098合金,制粉过程中会在粉末颗粒内部析出更多的含Ta的MC'型碳化物,在随后的热等静压过程中,这种MC'碳化物转变成为更高稳定性的MC型碳化物(Ta,Ti,Nb)C.(Ta,Ti,Nb)C存在富Ti的核心,Ti和C元素被"固定"在了碳化物中,阻碍了 MC型碳化物在PPB上析出.     

铪对粉末冶金高温合金FGH97粉末颗粒的影响

研究了不同Hf含量的FGH97合金松散粉末和断口中粉末的组织及析出相。结果表明,粉末颗粒内部的碳化物主要是富Nb、Ti、Hf的MC型碳化物,同时发现粉末颗粒内部存在Zr的氧化物。Hf能进入到粉末颗粒中MC碳化物内,并促进稳定MC碳化物的析出,适量的Hf有利于消除合金中原始粉末颗粒边界(PPB)。粉末颗粒表面的Hf以HfC和HfO2复合形式存在,Hf含量大于0.6%时会对PPB有不利影响。     

热等静压工艺对K4125镍基高温合金显微组织的影响

采用3组不同参数的热等静压(HIP)工艺对K4125镍基高温合金进行显微组织演变研究。结果表明,3种热等静压工艺制备的合金中Hf、Mo等在MC碳化物中的分布区域略有不同,Ta、Mo、Co、Cr、Ti及Al等为正偏析元素,W、Ni为负偏析元素,与其他元素相比较,Ni、Co、Cr偏析程度较小,提高热等静压温度及压力,各元素的偏析程度均有所降低,γ/γ′共晶组织含量逐渐减少,同时枝晶干γ′相的尺寸显著降低,但面积分数无明显变化。此外,3种热等静压合金均出现大块状MC碳化物碎化、二次MC碳化物析出及晶界细小碳化物形成等现象,提高热等静压温度及压力后,这种现象加剧,且碳化物中Ta、Ti含量降低,TaC、TiC的分解倾向增加。     

预处理过程中FGH96合金粉末中的碳化物演变

采用扫描电镜、透射电镜等手段研究了预处理前后FGH96合金粉末颗粒中的碳化物演变。结果表明:粉末在快速凝固过程中会析出不同形貌的MC’型亚稳态碳化物,MC’碳化物中含有较多的弱碳化物形成元素,不同形貌的MC’型碳化物的化学组成与点阵常数具有一定的差异。在粉末预处理过程中,粉末颗粒内部形成的亚稳态MC’型碳化物逐渐转变为稳定MC型碳化物,同时可形成M23C6和M6C碳化物;转变后的MC型碳化物形态以规则块状为主,成分上以强碳化物形成元素Ti,Nb,Zr为主。     

镍基粉末高温合金中微量元素Hf的作用

利用FEG-SEM,TEM,AES和EDS分析技术以及物理化学相分析等方法,系统地研究了微量元素Hf在镍基粉末高温合金中的作用.结果表明:Hf以固溶态分布在枝晶间γ固溶体内,有助于减少原始粉末颗粒边界组织.Hf促进γ′相形态失稳,导致大尺寸立方状γ′相发生分裂,更快地进入γ′相低能稳定的择优形态.Hf主要分布在γ′相和MC型碳化物中,改变γ′相和MC型碳化物及γ固溶体相间合金元素的再分配,有利于消除合金的缺口敏感性,改善合金综合力学性能.     

不同Ta含量FGH4098合金中的MC型碳化物

利用扫描电镜(SEM)和场发射电子探针显微分析仪(EPMA)等研究热处理后不同Ta含量的FGH4098合金中MC型碳化物的形貌、含量、尺寸和组成。结果表明:对于热处理态FGH4098合金,加入Ta元素可以抑制MC型碳化物沿原始粉末颗粒边界(PPB)析出;随Ta含量的增加,FGH4098合金中MC型碳化物的含量有所增加,等效粒径也略有增加,但变化不大;加入合金中的Ta元素会替代MC型碳化物中的Ti,改变了MC型碳化物组成,且随着合金Ta含量的增加,MC型碳化物组成中Ta元素的所占比例显著增加。     

热等静压处理温度对一种高性能粉末高温合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验等研究了不同温度热等静压处理(HIP)对一种高性能粉末高温合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:在γ′相溶解温度以下进行热等静压处理,合金中存在较多的原始粉末颗粒边界(PPB)组织,并且含有大量的残留枝晶,热处理后PPB不能完全消除,以至于影响合金的室温和高温塑性;在γ′相溶解温度以上进行热等静压处理,基本消除了PPB组织,残留枝晶含量较少,热处理后得到完全再结晶组织,不含有PPB组织,同时晶粒并未快速长大。     

镍基粉末高温合金原始颗粒边界形成及组织演化特征

采用等离子旋转电极(PREP)法制备高温合金粉末,通过热等静压(HIP)和热挤压(HE)进行固结成型,对制备的粉末及HIP、HE态合金内部和表面显微组织进行表征,探索镍基高温合金原始颗粒边界(PPB)的组成、形成机制及组织演化特征。结果表明:合金在粉末态已发生元素偏析,粉末表层有细小的富Al氧化物颗粒,且颗粒表面有Zr、C、O元素的富集层;合金PPB主要为连续的大尺寸??相、MC型碳化物、Al2O3和富Zr的氧化物颗粒;PPB形成机制是在温度场的作用下,碳化物、??相和氧化物易于在结合面析出,合金经热挤压后,原始颗粒边界上大的??相完全消失,连续的PPB被破碎,形成含MC碳化物和少量氧化物的沿挤压方向竖状排列的小颗粒,此时,合金已完成动态再结晶。     

新型定向凝固高温合金DZ68中的碳化物

用扫描电镜、透射电镜和电子探针等研究一种新型定向高温合金DZ68中的碳化物。结果表明,铸态DZ68合金碳化物主要是MC型,以汉字状和块状分布于晶内和晶界。热处理态DZ68合金碳化物是MC型和M23C6型,其中MC型碳化物以颗粒状和短棒状在晶界和晶内分布;而M23C6呈针状在晶内和颗粒状在晶界析出。     

Zr和Y对铸态M951镍基高温合金显微组织的影响(英文)

应用光学显微镜、扫描电镜、电子探针和X射线衍射研究Zr和Y对镍基高温合金铸态组织的影响。结果表明,随着镍基合金中Zr和Y含量的增加,合金中的γ+γ′共晶数量明显增多。同时,随着Y和Zr含量的增加,合金的初生MC碳化物形貌也发生明显变化,由针状或片状转化为以孤立的块状为主。XRD衍射测试发现,加入一定量的Zr和Y后,MC碳化物的晶格常数变大。电子探针结果表明,针状或片状碳化物主要含Nb和C,而块状的碳化物则平均含有39.2%Zr和39.6%Nb。这两种元素对铸态显微组织的影响可以归结于它们所具有的原子尺寸效应。     

预热处理对FGH95高温合金粉末中碳化物的影响

对等离子旋转电极雾化(PREP)FGH95高温合金粉末颗粒在不同温度下进行预热处理，并对热处理粉末中碳化物的变化规律进行分析，结果表明：经预热处理，粉末颗粒中的MC′型亚稳碳化物发生分解和转变，析出稳定的MC，M23C6及M6C型碳化物，明显改变碳化物的稳定性和分布状态。     

Surface characteristics of rapidly solidified nickel-based superalloy pow-ders prepared by PREP

The surface microstructure and the surface segregation of FGH95 nickel-based superalloy powders prepared through plasma rotating electrode processing (PREP) have been investigated by using SEM and AES. The results indicate that the surface microstructure of powders changes from dendrite into cellular structure as the particle size of powders de-crease, and the predominant precipitates solidified on the particle surfaces were identified as MC' type carbides enriched with Nb and Ti. It was also indicated that along with the depth of particle surfaces, the segregation layer of S, C and O ele-ments are thick, and that of Ti, Cr elements are thin for large size powders while they are in reverse for median size parti-cles.     

等离子旋转电极雾化工艺制备FGH96合金粉末颗粒的组织

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等多种手段对等离子旋转电极雾化工艺(PREP)制备的不同粒度FGH96合金粉末显微组织进行研究,结果表明:200～300μm的粉末颗粒凝固组织呈现典型的树枝晶特征,-50μm的粉末颗粒凝固组织呈现典型的胞状晶特征;粉末在快速凝固过程中会析出不同形貌的亚稳碳化物MC’,不同形貌的MC’碳化物化学组成和点阵常数具有一定的差异。     

两种3D打印用雾化Ti-6Al-4V粉末的对比研究

本研究分别利用水冷铜坩埚真空感应熔炼气雾化(VIGA-CC)和等离子旋转电极(PREP)两种技术制备出球形Ti-6Al-4V合金粉末,作者利用SEM、同步辐射CT扫描-三维重建和氩气含量测试等分析手段对不同粒径的Ti-6Al-4V合金粉末的孔洞缺陷和氩气含量、硬度值进行了表征。实验结果表明, VIGA-CC粉末粒度分布宽,细粉收得率较多,粉末粒度分布在40~180 μm之间, PREP粉末的粒度分布较窄,主要集中在110~180 μm之间；金属粉末内部的孔隙率、气体含量和孔尺寸随着粉末粒度的增大而增大,且同一粒径范围内VIGA-CC粉末的气孔概率多于PREP粉末；随着粉末粒径减小,粉末截面组织逐渐细化,其硬度值逐渐升高,整体上VIGA-CC粉末硬度值高于PREP粉末。     

Optimized production route of WC powder pre-alloyed with Ta for fine grained cemented carbides

Powders of hexagonal (W,Ta)C were produced following a two-step carburization process with (W,Ta)₂C powder as an intermediate product. XRD measurements indicate that higher temperatures during the first carburization step increase the fraction of Ta in the (W,Ta)₂C structure where lower temperatures during the second carburization step seems to increase the fraction of Ta in the (W,Ta)C structure. Lower temperatures during the carburization steps increase the fraction of Σ2 WC/WC grain boundaries and cause the formation of what is interpreted as Σ4 boundaries. The (W,Ta)C powders can be successfully used to produce fine grained WC-Co based cemented carbides. The pre-alloying with Ta appears to have a softening effect on the material.     

Composition and properties of (Ti,W)C-WC-Co sintered carbides alloyed by MMT-process

Distribution of tantalum and molybdenum introduced into (Ti,W)C-WC-Co sintered carbides by the MMT-process has been studied. It is shown that Ta and Mo alloying elements do not change the WC phase composition, they melt into (Ti,W)C particles to form a layer of complex carbides and have a pronounced effect on the composition and state of interfaces. It is found that the alloying elements added to carbides by MMT-processes essentially prolong the fatigue fracture toughness of sintered carbides.     

(Ti,W,Ta)(C,N)_p/Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与性能

采用自制的多元复式碳氮化物陶瓷粉末 ((Ti,W,Ta) (C,N) p)制备 (Ti,W,Ta) (C,N) p/Ti(C,N)基金属陶瓷。研究了 (Ti,W,Ta) (C,N) p 粉末的组织结构特征及其加入对金属陶瓷的组织及性能的影响。结果表明 ,多元复式碳氮化物粉末的晶格常数与元素的固溶度有很好的对应关系 ,调整粉末中元素的固溶度可控制粉末的晶格常数 ,进而控制材料的性能。 Ti(C,N)基金属陶瓷中 (Ti,W,Ta) (C,N) p 粉末的加入 ,有利于重金属元素 W和 Ta向粘结相中扩散 ,从而降低了硬质相在粘结相中的溶解度 ,阻碍了晶粒长大。(Ti,W,Ta) (C,N) p/Ti(C,N)基金属陶瓷各项性能指标优于 Ti(C,N)基金属陶瓷和国外对应的金属陶瓷牌号 CT5 2 5的产品。强化机制主要表现为细晶强化与固溶强化。     

Preparation of Co powders for cemented carbides in China

Cobalt has been used as a supreme binder in cemented carbides. As the largest production nation of cemented carbides in the world, large amounts of cobalt powders, about 1200 tons in 2005, are consumed in China market. It is known that many factors, both in terms of composition and processing techniques, affect cemented carbides properties that are correlative with the ingredient, particle size, particle shape and microstructure of the cobalt powders. The studies on preparation of Co powders for cemented carbides in China are reviewed in this paper. The fabrication method, particle size and shape of cobalt powders are described and discussed according to the processing techniques. The typically chemical and physical properties of cobalt powders in Chinese production are introduced briefly. In order to further improve the cemented carbides quality, more research works on the microstructure and composition of doped alloying elements cobalt powders should be made in China in future.     

采用图像分析技术对球形Ti-6Al-4V粉末粒形的定量分析

采用图像分析技术对4种不同方法制备的球形Ti-6Al-4V粉末进行粒形的定量分析,分别测量了粉末的球形度、椭圆率、赘生物指数及粗糙度。结果表明:4种方法制备的粉末平均球形度均在90%以上。等离子旋转电极雾化法(PREP)、等离子火炬雾化法(PA)、等离子惰性气体雾化法(PIGA)、电极感应熔炼气雾化法(EIGA)制得粉末球形度依次降低,粗糙度依次增加。PREP、PA、EIGA、PIGA法制得粉末的表面卫星球粘附依次增加。对于PREP法制得粉末,粉末粒径范围越细,球形度越高,平均粗糙度越小。粉末粒形指标的差异与其制备方法的原理有关。采用图像分析技术可以实现对金属粉末粒形指标的科学定量分析。