镍基粉末高温合金的超声无损检测

结合FGH95粉末涡轮盘和涡轮盘挡板的超声检测结果 ,总结了镍基粉末高温合金超声检测的研究进展。指出对热等静压态合金 ,可通过声速测量来评价材料中的孔隙缺陷 ,对热等静压 +锻造态合金 ,超声检测的重点是夹杂物缺陷。分析了目前研究工作中存在的主要问题及解决问题的方向     

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。     

热等静压技术

一、发展历史热等静压是六十年代后期迅速发展起来的一项新的粉末成形技术,现已广泛用于粉末制品的直接成形、铸件内部缺陷的消除以及固相粘结等方面。其中,用热等静压制取粉末高温合金、高速钢和硬质合金,已具工业生产规模。     

航空航天用钛合金盘件开发与应用

钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀、耐高温等优良性能,在航空航天、舰艇、化工等领域得到日益广泛的应用.阐述了航空航天用钛合金盘件的研究现状,重点介绍了高性能钛合金盘件的制备工艺,包括粉末冶金热等静压成形和超塑性等温锻造成形.分析了钛合金盘件在航空航天领域的应用现状,并探讨了航天航空用钛合金盘件的发展趋势.     

RH12模具钢心部缺陷原因分析

对锻造后的RH12模具钢锻圆超声波探伤检测时发现部分坯料心部存在缺陷,且不同支锻圆缺陷长度有所差异。为查明缺陷原因,对有缺陷坯料取样分析,进行成分检测,热酸洗检验,利用金相显微镜进行组织观察。结果发现,密集粗大的一次碳化物是引起锻造后心部探伤缺陷的主要原因。冶炼时采用合理工艺参数是防止产生一次碳化物的主要手段,一旦出现一次碳化物,通过增大锻比(或采用镦拔处理)可改善钢材心部质量。措施实施后,RH12模具钢锻圆心部缺陷明显改善。     

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.     

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...     

镍基粉末高温合金中的夹杂物

介绍了用等离子旋转电极法(PREP)制造的镍基高温合金粉末中的夹杂物及其对热等静压(HIP)和[热等静压 锻造(F)]成形件组织和性能的影响。通过掺夹杂物试验结果，系统阐述了尺寸为50～500μm的不同类型夹杂物在HIP和(HIP F)态的形貌及其对粉末高温合金低周疲劳寿命的影响，并提出了去除和控制夹杂物的有效措施。     

国外硬质合金注射成形技术现状及最新进展

<正> 随着硬质合金产品应用领域的不断扩大,要求硬质合金产品的形状越来越复杂。为此,研究各种硬质合金成形技术,已成为世界各国硬质合金生产者关注的重大课题。硬质合金成形的方法很多,如:普通模压成形、挤压成形、粉末锻造、冷等静压、热等静压、刮板成形、粉末轧制、粉浆浇注、粉浆压注、注射成形等。近年来,在这些成形技术方面又有新的发展和突破。特别是硬质     

4130X气瓶管内壁圈裂原因探究及解决办法

为找出4130X气瓶钢管生产过程内壁圈状裂纹产生的原因,通过裂纹缺陷分析、坯料低倍组织对比分析、穿管加热工艺对比试验、热塑性模拟试验等多方面研究,发现裂纹产生机制是：坯料中聚集的热应力、组织应力在铸坯中间柱状晶和中心等轴晶的环形交接界面叠加,当叠加到一定值且达到该值的温度正处于材料热脆温度区间时,就使坯料产生环形裂纹,穿孔时,环形裂纹内部区域由于在轴向延伸变薄,而在径向由内往外扩张,最终在管内壁留下径向圈裂缺陷,然后通过减少应力和避开应力叠加的办法加以解决。     

新型高强韧钛合金的粉末热等静压规律研究

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法(EIGA)制备出一种钛基预合金粉末,然后用粉末冶金热等静压技术(PM-HIP)进行成形,研究了热等静压温度对该粉末冶金钛合金性能的影响。结果表明,采用气体雾化制粉工艺能够制备出满足要求的洁净预合金粉末,其相变点为883℃。热等静压温度在β相变点以下,制备的高强韧钛合金呈α+β双态组织,拉伸强度和冲击性能与热等静压温度成正相关。热等静压温度高于β相变点,组织中形成大尺寸的晶粒,α相衍射峰增强,为针状分布,合金性能略有下降。采用粉末热等静压技术制备的新型α+β两相钛合金具有高强高韧的特点,热处理能够提高合金的冲击性能。     

热等静压及其加锻造和热挤压粉末高温合金FGH95的组织和性能

本工作的目的在于研究不同成型工艺对粉末高温合金FGH95组织和性能的影响,以确定合适的成型工艺。采用了氩气雾化的FGH95合金粉,用热等静压(HIP)、及其加锻造和热挤压三种工艺使之致密化。对各种压坯的显微组织和机械性能进行了研究。扫描电镜和透射电镜的研究结果说明,经过锻造或挤压的合金,其显微组织有明显的改善。热等静压合金的断口是沿粉末颗粒间断裂的,这是由于显微组织中存在着原始颗粒边界(PPB),降低了合金的力学性能。在热等静压加锻造或热挤压的合金中,由于消除了原始颗粒边界,断口是穿晶断裂的,因而改善了合金的强度和塑性。采用热挤压或热等静压加锻造成型工艺比较有效。     

问与答

问　现在有多少公司在用热等静压生产粉末冶金产品？设备情况怎样？ 答　热等静压工艺是1955年美国 Batelle 实验室最先发展的,现在已经在世界范围内越来越多的领域中应用。 　　热等静压最早用于核动力工厂中扩散粘结燃料元件,现在随着设备及其它重要领域的应用而发展。热等静压主要用在以下三个方面。 　　1）在锻造不锈钢 、钛、铝合金和镍和钴的高合金中的缺陷-修复。“缺陷-修复”的意思是消除内部孔和微裂纹。“涡轮叶片修复”已在气轮机叶片上应用多年,叶片需要暴露在高温气体和承受高的应力。这是热等静压的一个重要领域。叶片的工作环境会造成产生蠕变孔洞及晶间微裂纹。利用热等静压工艺可将孔洞与裂纹消除,使叶片恢复到原来的状态。 　　2）在真空密封的包套内固结金属粉末。这可以使坯料重量达几吨或成为近终形零件。 　　最早的粉末冶金热等静压坯料都是高合金的高速钢和工具钢。现在大尺寸高合金钢近终形零件的产量正在增加,特别是用于石油化工和能源动力工业,也有海洋方面的应用。 　　热等静压还可用于消除硬质合金中的孔洞,特别是大型元件,例如轧辊。 　　3）对两种不同金属进行扩散粘结 　　热等静压最重要的用途是缺陷-修复和粉末固结。目前,全世界大约有1000台热等静压设备,但至少有800台属于实验室 规模,将近200台设备用于半成品、近终形、成品零件的生产。 问　粉末冶金界如何看待热等静压设备的安全性？ 答　这个问题是由1998年7 月当时世界上最大的热等静压设备发生的重大事故引起的。幸好当三个操作者从工厂脱险时没有受到严重伤害。当时设备相对较新而且相对使用寿命而言 才仅仅使用很少的周期。热等静压设备是整体锻造的,这样就增加了对它完全性的考虑。因此热等静压公司已经提高了安全性与监控测量来避免类似事件发生。 　　这次事件的另一个影响是用户开始认为热等静压设备的大部分应力用高强度钢丝 承担为好。热等静压的 液缸是锻造钢制造的,并用径向预应力钢丝缠绕;而外部框架,是用轴向预应力钢丝缠绕,这样热等静压设备可以减轻重量并且设备周期疲劳特性容易确定。如果有裂 纹发生（例如在液缸上）,结果不会是爆炸破坏而是在压力下漏气。 问　用压制和烧结粉末冶金法生产铁基和有色金属近终形零件既经济又方便,我没有看到用热等静压方法（熔化—粉末生产—装包套—热等静压）来生产大尺寸高速钢的优势。如果熔化然后锻造,那么既省时间成本又低,是很方便的方法。 答　在很多方面,选择热等静压生产高速钢有一些很重要的原因。在传统的铸造锻造高速钢中,粗大碳化物的偏析是公知的问题。热等静压方法用惰性气体（氮）雾化细粉,细粉具有均匀细小的显微组织,采用快速凝固方法,而且其中包括细小的碳化物。在 随后的热等静压和热加工过程中有一些碳化物的长大。热锻后 的组织仍然细小均匀且各向同性,这样粉末冶金高速钢比传统的高速钢在相同硬度条件下强度、韧度、延展性高。 　　由于粉末冶金高速钢的各向同性,在 硬化刀具中,变形较小,粉末冶金高速钢的耐磨性较高。已经开发出一些新牌号的粉末冶金高速钢,这些牌号合金含量高,用传统熔炼—铸造—锻造方法无法生产。粉末冶金高速钢的热工作性能也比相应的铸造材料好。在许多情况下,切削刀具、冷作和热作模具、塑性成形模具的终端用户会发现,用粉末冶金高速钢或工具钢可以较大程度地提高工具寿命。 问　粉末高速钢与普通粉末冶金铁基零件相比重要性是什么？ 答　铁基粉末冶金零件与半成品可用许多方法制造,包括单轴压制和烧结、热等静压、热挤压、粉末锻造和金属注射成形。 　　下表是2000年在世界范围内相关产品的产量：　　可以很明显看出,在粉末高速钢和工具钢的固结中,热等静压工艺占有优势。许多大块的粉末高速钢坯料也通过单轴压制水雾化粉末然后进行超固相线烧结达到接近全密度。一个主要的应用是用于轿车发动机中的粉末高速钢阀座组合件。 粉末冶金铁基 零件/吨 粉末高速钢 和工具钢/吨 热等静压（坯料和近终形） 挤压 粉末锻造 单轴压制和烧结 金属注射成形 14 000 1 500 30 000 600 000 1 500 12 000 50 — 2 000 10 问　从材料观点看,热等静压粉末高速钢的发展趋势如何？ 答　近几年来,全致密的粉末高速钢和工具钢有了很大的发展。这些发展主要如下： 　　1）增加了碳化物形成元素的含量,而在传统的铸锻合金中无法制造。粉末冶金材料在许多应用场合显示出了高性能。 　　2）可以添加0.2%～0.3%质量分数的硫。这样可提高切削性、生产效率和表面精度,例如,齿轮切割刀具等其它产品。 　　3）生产符合不同要求的最佳粉末冶金合金,例如木工工具和压粉工具。为满足用户的目的,需要将显微组织、基体与碳化物的性能最佳配合,粉末冶金工艺可以使碳化物成分、数量、大小分布不同,因此,粉末高速钢和工具钢可以优化成既具有细碳化物分布的高疲劳强度又具有粗碳化物的耐磨性。 　　4）粘结碳化物的研究热点是湿法冶金生产纳米高速 钢和工具钢。 　　5）提高工艺性能,最主要的是降低氧化物含量。这可以显著提高强度和性能。 　　6）通过添加碳化物 或氮 化物例如 TiN、VC、WC和TiC强化粉末高速钢。这就填补了粘结碳化物/陶瓷和粉末高速钢性能上的空白。     

陶瓷粉末冷等静压成形密度缺陷模拟分析

采用大型有限元软件MSC.MARC对陶瓷粉末成形件冷等静压成形过程进行了有限元数值模拟,对有关数值模拟技术问题进行了详细讨论。模拟了陶瓷粉末成形件冷等静压成形时的陶瓷粉末流动及密度分布情况,分析了陶瓷粉末成形出现密度不均现象的原因。研究结果有助于对等静压工艺进行优化设计。     

超声C扫描无损检测在变形加工W/Al复合材料微观组织结构分析中的应用研究

采用热等静压加工工艺制备了W/Al复合材料,采用超声C扫描(UTC-Scanning)无损检测技术和扫描电镜(SEM)研究了热等静压态材料与经过挤压、锻造变形加工工艺后的复合材料的微观组织结构。首先,利用C扫描对材料内部存在的偏聚组织进行定位,然后利用SEM对样品进行解剖观察分析。二者的实验结果表明,C扫描技术能够实现对W/Al复合材料内部偏聚组织的精确定位。研究表明热等静压态材料组织结构整体上较为均匀,但会在局部有主要成分为基体合金2024 Al的团簇状偏聚组织存在;挤压变形加工有利于均匀化W/Al复合材料,减少团簇状偏聚组织,但在材料内部出现沿挤压方向分布的条带状组织结构;锻造加工能够基本上消除材料中存在的团簇状偏聚组织结构,并减小条带状组织的宽度,使W/Al复合材料的组织结构更加均匀。     

喷射成形轴承钢GCr15显微组织分析

对喷射成形轴承钢GCr15试样显微组织进行试验分析,发现喷射成形坯件沿轴向各位置均存在较多孔隙和疏松,坯件的组织为等轴晶,微观组织为珠光体团,晶界处渗碳现象明显,平均洛氏硬度值为HRC34.5。通过降低凝固速度、提高金属液过热度及降低载气量及冷/热态挤压可控制消除孔隙和疏松,并采取适当的热处理工艺减少晶界处碳化物的析出,进一步提高材料的综合性能。     

成形工艺对WC-6Ni细晶硬质合金烧结致密度及组织缺陷的影响

分别采用模压成形、冷等静压成形以及模压+冷等静压成形工艺制备WC-6Ni硬质合金,主要讨论了不同的成形工艺对WC-6Ni硬质合金物相组成、物理性能及显微组织的影响。结果表明:采用模压+冷等静压成形工艺制备的WC-6Ni压坯在烧结温度为1 410℃、保温时间1h的条件下,可获得致密度高达98%、HV硬度达到1 457的WC-6Ni细晶硬质合金,该合金显微组织分布均匀,样品表面无空隙及Ni池等缺陷。     

钢锻件超声检测缺陷定性分析研究

 采用TS-2008C数字式超声探伤仪研究了45号碳素钢锻件中部分典型缺陷的波形曲线规律,在试验车间进行了45号碳素钢人工模拟缺陷试块的制作,研究了白点、裂纹、夹杂物等几个典型的缺陷通过A型脉冲反射式超声检测时的回波曲线特性,对缺陷回波曲线特征进行了定性分析。研究结果表明,通过对已知缺陷回波曲线及包络线等电子信号的分析,对白点、中心锻造裂纹、横向内裂纹、纵向内裂纹、单个夹渣和分散性夹杂物等缺陷进行超声检测时回波曲线匀具有各自的特征,通过观察曲线特征及对检测过程的动态描述可以初步对缺陷类型进行定性。     

Q345R钢板中夹杂物超声波检测实践

采用超声波探伤仪、金相显微镜和扫描电镜等手段,对热轧Q345R钢板中存在的不规则点状"缺陷"进行检测分析。分析发现:如钢中缺陷反射波具有小分枝、幅度高、脉冲宽度大、成束状、波峰圆钝等特征,且缺陷当量在φ(5～15) dB～φ(5～45) dB时,可以直接确定该缺陷为B类非金属夹杂物。     

锻造钼棒缺陷及检测方法的研究

本文详细介绍了锻造钼棒常见缺陷的典型特征、分布形态以及缺陷产生的原因,并对消除缺陷的防范措施和缺陷检测方法进行了系统研究。结果表明,低倍分析可以发现锻造钼棒粗晶及晶粒组织不均、心部疏松等缺陷,利用超声波无损检测技术可以对锻造钼棒内部缺陷进行定量、定位,分析了点状、线状等典型缺陷的特征波形,同时对试样进行解剖、金相观察,建立起超声检测波形与缺陷类型的对应关系,为获得高性能无缺陷的钼棒提供有效保证。