热等静压

介绍了热等静压(或气体压力粘结),它是将松散的粉末或冷压毛坯包封在适当形状的全属或玻璃容器内,再装入压力容器中同时加热和加压的一种成型方法。容器内的压力介质是情性气体。高温高压的结果促使了粘结或烧结。固结试验表明:与常压和真空下的一般方法相比,这种方法可在较低温度下生产非常致密的粉末部件。通常,温度较低可更好的控制品粒度和显微结构。实验观察热等静压的特点是:1,与一般热压制不同,由于热等静压固结的粉末压坯各方受压制力(气压)均匀而使压制的粉末体非常均匀,从而导致制品性能优越。2,IMT 及其它一些实验室的实验表明:金属和陶瓷粉     

一种新型镍基粉末高温合金不同状态热变形行为研究

利用扫描电子显微镜、金相显微镜、热压缩试验机、电子背散射衍射仪等研究了一种新型镍基粉末高温合金(WZ-A3)在1150℃热等静压态、热等静压+1150℃热挤压态、热等静压+1130℃热挤压态等三种不同状态下显微组织、热变形行为和组织演变。结果表明：WZ-A3材料1150℃热等静压态样品存在部分粉末原始颗粒边界(Prior Particle Boundary,PPB)和粗大γ′,经1130℃和1150℃挤压后样品PPB碎化消失,为等轴晶状态。三种状态样品在热压缩过程中均表现出加工硬化-再结晶软化现象。峰值应力热变形激活能分别是861kJ/mol、858 kJ/mol和489kJ/mol。变形温度对样品变形组织影响明显,1150℃-0.001/s条件下,热等静压态和热等静压+1130℃热挤压态样品均出现异常晶粒长大。对比三种状态,热等静压+1130℃热挤压态样品变形行为最优。     

凝熔过程的超声检测

0 前言许多高级合金、陶瓷的和合成材料的部件,如今都是用粉末冶金的方法制造,面粉末的凝熔(如用热等静压或真空热压),则往往是部件制造的最后一道工序。凝熔工艺条件(压力和温度)决定了部件的微观组织和它们的特性,尤其是对结构件高温机械性能起决定性作用的空隙量和组织的粗化程度。热等静压或真空热压过程中组织的粗化是由于试件加热到绝对熔化温度的50～70％(利用蠕变机构消除空隙)时,为晶粒增长和其它粗化物扩散提供了足够的条件所致。因为最终的晶粒尺寸取决的粉末原始特性(残余杂质、粒度、位错密度,……)均未知而且在凝熔周期内(如初始密度、冷却压力、加热速率、……)作微妙的变化,又加上每批粉末的原始条件和凝熔条件不同,所以晶粒尺寸往往也有所不同。据此,兴起中的材料智能化加工过程的设想是:探索应用综合的预处理模式,传感器和控制     

金属铍热等静压时的动态回复和再结晶行为及其对延性的影响

利用EBSD系统分析热等静压铍晶界分布特征,同时制备无压烧结铍与之对比。发现热等静压铍部分晶粒内部含有十分密集的小晶粒和2°-5°小角晶界,小晶粒尺寸多在几百纳米范围。相反,无压烧结铍晶粒内部不含小晶粒且小角晶界十分稀少,这表明高层错金属铍热等静压时发生了动态回复和再结晶。金属铍热等静压时的动态再结晶行为十分独特,再结晶晶粒在晶内同时大量密集形成,却与基体呈特定取向关系,分别为29°<2 0>/<0001>、59°<2 0>、74°<2 0>、78°<2 11>/<10 0>,及88°<2 0>/<10 0>。这些取向按性质可分为两类,一类为铍的低Σ值重位点阵(CSL)晶界,一类取向轴为铍的滑移方向,其中59°<2 0>和74°<2 0>取向两者皆是。热等静压时铍粉末烧结体高效地回复和再结晶,获得优化的位错结构,是热等静压铍取得高延性的先决条件。提高热等静压温度,能够有效促进铍粉末烧结体的动态回复和再结晶,是提高热等静压延性的有效手段。     

热等静压制备Al2O3增强Ti2AlN金属陶瓷

采用热等静压工艺,在1 000 ℃、100 MPa条件下,选择混合粉末Al3Ti+TiN+TiO2和Al3Ti+TiN,调整各粉末中不同成分的比例,找到性能合适的合金配比,利用XRD和扫描电镜研究压制后的样品的相组成和组织形貌.结果表明:粉末经热等静压后均可生成Ti2AlN相,但是生成物相比例不同;其中Al3Ti、TiN和TiO2的质量比为2.07-1.68-1的粉末压制出来的样品是完整的Ti2AlN基体,同时生成的Al2O3均匀弥散分布在基体中,对基体具有强化作用.     

用热等静压法连接难熔金属

热等静压是一种使材料在高温下(例如1500℃)经受气体高压(例如2000个大气压)处理的方法,主要用于粉末压制,使多孔材料(烧结件或铸件)致密化;或者焊合裂纹和缩孔等材料缺陷。热等静压也能用作连接技术。在连接Mo、Cr和W等难以焊接的材料时,它显示出特殊的优点。由于这是一种扩散焊接技术,所以通过同时采用高压(达到2000个大气压)和中等温度(0.3—0.7T熔),便可避免焊接区内的再结晶。可以把热等静压连接看作是一种代替爆炸连接的特别实用的方法。这种方法的优点:一是材料无需有塑性(爆炸连接的材料至少应有5%的延伸率);二是可以大面积连接钼等对应变速度非常敏感的材料。除了难熔金属Mo、Cr,W和Re等组合件之外,还成功地制成了钼一康塔尔铁铬铝电阻合金和钼一因科镍601合金连接件。在这种方法中,人们把钼的高温强度与Fe—Cr和Ni—Cr合金的耐蚀性结合起来了。     

某新型粉末高温合金的晶粒细化

运用Gleeble-1500热模拟机,对热等静压态的某新型粉末高温合金进行了形变温度在1120～1170℃和应变速率在2×10-3～2×10-1s-1下的热压缩实验研究。实验结果表明:热压缩过程发生了动态再结晶,形变温度和应变速率对动态再结晶细化晶粒有重要影响;在高应变速率、低于γ′相完全固溶温度下可获得动态再结晶细晶组织;在高于γ′相完全固溶温度下再结晶晶粒尺寸粗化;其动态再结晶晶粒平均尺寸与Zener-Hollomon参数呈双对数线性关系。     

细晶碳化钨晶粒长大的控制

德国夫琅和费(Fraunhofer)陶瓷工程研究所开发了一种硬质、耐磨碳化钨材料，该材料可用于刀具和耐磨部件。据称：这种细晶材料的维氏硬度可以在2100~2700之间进行调节。通过烧结而无需添加昂贵的立方晶碳化物来抑制晶粒长大便可能达到全密度。要达到这一目的，其工艺如下：先将纯的超细或特超细碳化钨粉末(Co含量不超过0.5%)压制或挤压成密度为理论密度53%的生坯，接着进行烧结和低压热等静压(sinter/HIP)。 该研究所宣称，在烧结过程中用最近开发的三级法(three grades)就能控制晶粒长大，从零到大晶体，因为纯超细粉末具有非常均匀的晶…     

TC11钛合金粉末涡轮盘热等静压成形数值模拟研究

为了成形复杂结构的涡轮盘零件,采用粉末热等静压工艺(HIP),设计了粉末净成形和粉-固扩散连接成形两种方案,使用MSC.MARC软件,在Shima模型中嵌入TC11钛合金材料参数进行数值模拟研究。模拟结果显示:粉末净成形的模具变形是粉-固扩散连接成形的2倍左右;粉末净成形的粉末体在热等静压后,关键部位出现明显的密度梯度分布,相对密度较低,粉-固扩散连接成形的相对密度分布的均匀性优于粉末净成形,所以粉-固扩散连接成形方案优于粉末净成形方案。试验结果显示:热等静压工艺可以实现闭式涡轮盘的净成形。     

原位合成WC-6Co复合粉末制备超细YG6硬质合金

将原位合成WC-6Co复合粉末采用干袋式冷等静压压制成型(压制压力1×10~8 Pa、保压时间15 s),将压制好的坯料采用低压烧结炉烧结(烧结温度1360℃、烧结时间40 min、加压5 MPa、保温保压时间20 min),烧结制备超细YG6硬质合金,对合金的形貌、金相组织及物理力学性能进行分析。结果表明:原位合成WC-6Co复合粉末制备的超细YG6硬质合金,晶粒异常长大,WC平均晶粒尺寸为0.8μm,硬度HV_(30)为(21500±100) MPa,较传统超细YG6X硬度高。再将WC-6Co复合粉末采用滚动湿磨、压力式喷雾干燥、掺成型剂、挤压成型、低压烧结等工序制备超细YG6硬质合金,研究不同晶粒长大抑制剂配比、球磨时间、挤压压力、烧结温度对合金性能的影响。结果表明:添加0.3%VC、0.8%Cr_3C_2(质量分数),湿磨48 h,挤压压力24 MPa,烧结温度1340℃,制备的超细YG6硬质合金WC晶粒均匀,无异常长大的WC晶粒,WC平均晶粒度尺寸0.4μm,呈多边形,外形较圆。强度、硬度最高,抗弯强度TRS为(2250±20) MPa、硬度HV30为(22600±100) MPa。断口形貌为沿晶断裂,沿WC与WC晶界断裂或WC与Co晶界断裂。     

热处理和热形变对Al-Cu粉末冶金复合材料性能的影响

汽车制造业的发展要求具有能保证令人满意的机械性能和使用性能的轻型制造材料。Al就是这样一种材料,虽然它的硬度和耐磨性低,但经过弥散强化和硬质陶瓷强化的Al基复合材料,完全能满足新材料的要求。 本文介绍了将金属粉末压制件通过闭合模热锻造生产Al-Cu复合材料的问题。此项研究的目的在于评价热形变对以喷雾铝粉末和电解铜粉末制成的Al-5.5％Cu复合材料之最终密度和机械性能的影响。 经闭合模热锻造的压制材料获得很高的密度。经热处理和时效后评定材料的机械性能,证明热处理条件对机械性能有重要影响。 热处理后对材料进行金相分析。经过高温变形后,材料中可观察到沉淀相,热处理后其尺寸减小。断裂是穿晶的延性断裂。这证明成型压块的高温变形使我们得以:(1)可获得高密度产品;(2)应用孔积率为20％～30％的半成品(可通过采用较低单位压力压制而获得),这将对工具寿命产生影响;(3)将这种粉末制复合材料应用于结构零件;(4)免除了昂贵的热等静压处理过程。     

钛合金粉末在热等静压过程中的塑性变形规律性

粉末材料的热等静压过程在一系列成形工艺中占有特殊地位，这是因为粉末材料的压缩与变形是靠均匀的外界压力实现的，而不是靠通常的要移动工作器具来实现． 如果在大多数典型的金属压力加工过程中决定变形抗力大小的仅仅是受力条件，那么在热等静压时决定它的既有最终热力参数的加荷轨迹，也有材料在压缩与变形下的流变力学． 在粉末材料热等静压过程中金属加工的主要任务是：把粉末材料压缩至无孔状态；使被压材料形成给定的粒度与相组织；制取给定形状与尺寸的零件或压坯． 在此，工艺操作的主要因素有：热等静压工艺参数（压力、温度、…     

细晶Ti-17粉末合金的超塑性变形机制研究

采用粉末热等静压+等温锻造复合工艺制备出细晶Ti-17粉末合金材料,并研究了粉末合金在不同条件下的超塑性变形特性。结果表明:粉末热等静压+等温锻造复合工艺可制备出细晶Ti-17粉末钛合金,合金退火后组织内部等轴α相细小。在780~920℃以及应变速率5×10~(-4)~1×10~(-2)s~(-1)内粉末合金都具有超塑性。粉末合金超塑性变形是以晶界滑动为主,以扩散蠕变和晶内位错滑移为辅。孔洞的形核、长大和连接是导致粉末合金超塑性变形失效的主要原因。     

粉末冶金TA7 ELI合金的制备及其界面反应层

采用Ti-5Al-2.5Sn ELI (TA7 ELI)洁净预合金粉末通过热等静压(HIP)致密化工艺制备TA7 ELI合金.利用粒度仪和扫描电镜等对粉末的粒径分布、形貌和化学成分进行表征.利用金相显微镜分析热等静压后TA7 ELI合金的显微组织,利用电子探针分析包套和粉末反应层的元素分布.结果表明:粉末的平均粒度约为80 μm,形貌呈球形;经1 000 ℃、130 MPa、3 h热等静压后,材料的相对密度达到理论密度的99.5%,获得平均晶粒直径约为40 μm的细小等轴晶组织;包套与TA7 ELI粉末界面反应层厚度为3～8 μm,反应层富集Al和Sn元素,Fe元素沿TA7 ELI晶界快速扩散,在界面附近呈网状分布.     

Ti—5Al—2.5Sn粉末颗粒界面在热等静压过程中的变化

采用等离子旋转电极（ＰＲＥＰ）Ｔｉ－５Ａｌ－２．５Ｓｎ粉末,经过热等静压（ＨＩＰ）工艺研究原始粉末界面在热等静压致密化过程中的变化。研究结果表明：由于原始粉末颗粒界面存在成分偏析、氧化和杂质元素富集等,在致密化过程中粉末颗粒界面经历了变形、破裂、偏聚和均匀化等一系列复杂的变化过程。同时这些界面物质的存在使得材料的粉末颗粒界面结合力变差。为了避免它对材料最终性能的影响,合理地提高热等静压温度和延长保     

TiAl合金粉末热等静压技术研究进展

TiAl合金具有高熔点、低密度、高比强度,良好的高温抗氧化、抗蠕变等性能,在航空航天及汽车发动机等领域应用前景广阔。粉末热等静压技术能够实现复杂形状TiAl合金零件的一体化成形,并且获得的零件晶粒尺寸细小、成分均匀、力学性能优异。本文介绍了TiAl合金雾化粉末制备原理与粉末热等静压致密化技术,评述了TiAl合金雾化粉末及经过热等静压和热处理后组织性能的研究进展,分析了TiAl合金粉末热等静压技术当前存在的一些问题,并对该技术的未来发展提出展望。     

热等静压温度对Tc_4合金的抗张强度与塑性的影响

本文研究了热等静压温度对Tc_4合金抗张强度与塑性的影响。用H/DH粉末为原料,经850℃、950℃、1050℃热等静压后,测定了它们的抗张强度、延伸率和断面收缩率,进行了组织观察和相分析。结果表明,950℃是H/DH粉末最佳的热等静压温度,在这个温度下压制的样品,具有等轴的α+β组织,可以得到较高的强度和最佳的塑性。     

热等静压成形Inconel 718粉末合金的显微组织和力学性能

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法(electrode induction melting gas atomization,EIGA)制备了Inconel718预合金粉末，并利用SEM对合金粉末进行了表征，通过预合金粉末热等静压工艺制备了Inconel 718粉末合金坯料并测试了力学性能。研究结果表明，镍基合金Inconel 718易于制得化学成分满足要求的洁净粉末，但热等静压过程中碳化物形成元素扩散至粉末表面，并以氧化物为核心生成包含Ti和Nb的碳化物以及Ni3Nb的硬质薄膜，形成粉末高温合金的原始颗粒边界(prior particle boundaries,PPBs)，使粉末合金的塑性、韧性和持久性能低于锻造合金。通过后续工艺抑制或消除热等静压过程中产生的原始颗粒边界可显著提升材料的综合力学性能。     

包套在铝合金粉末热等静压成形中的屏蔽效应及其对性能的影响

通过数值模拟和热等静压实验,研究包套在铝合金粉末热等静压成形过程的屏蔽效应及其对性能的影响,建立包套对等静压力屏蔽效应的关系公式。结果表明:包套对等静压力的屏蔽效应与包套的几何尺寸、壁厚、屈服强度有关系,包套越厚,其屏蔽效应越显著,降低热等静压过程中粉末颗粒重排阶段的致密化程度。由于包套的屏蔽,对于二元共晶和三元共晶的液相没有实现完全挤出,在粉末颗粒与颗粒交界处残留有没有被液相填充完全的孔隙,降低粉末件最终的致密度。当包套厚度较大时,降低了粉末铝合金材料的抗拉强度和屈服强度,而对材料塑性的影响不明显。     

TC17粉末钛合金HIP/IF复合工艺制备及组织性能演变

采用粉末热等静压(HIP)+等温锻造(IF)的复合工艺制备TC17粉末钛合金,并分析研究工艺过程中合金组织和性能的变化.结果表明:粒度<104 μm的雾化TC17合金粉末经热等静压后,合金成分均匀,显微组织为细针状的魏氏组织,室温抗拉强度为1210 MPa、延伸率仅为4%;经高低温慢速等温锻造后,合金密度得到进一步提高(99.9%),显微组织中的原始β晶粒得到完全破碎,获得了细小的等轴晶粒;固溶时效热处理后,大量等轴α相均匀地弥散分布于β转变基体上,α相尺寸很小,约1～2 μm.最终粉末合金室温抗拉强度为1210 MPa、延伸率高达16%,强度和塑性达到了良好的匹配,并且远远超过技术条件要求.