夹杂物对粉末高温合金疲劳性能的影响

粉末高温合金FGH95是发动机用的优选材料。通过对该合金的疲劳性能试验和扫描电镜微观观察,发现合金中含有由铝、氧、镁、钛、硅和钇等元素组成的夹杂物。无论室温或者高温条件下,合金的疲劳裂纹源均从夹杂物处萌生,并且夹杂物尺寸越大,距离表面越近,所对应的疲劳寿命越低。     

粉末高温合金中夹杂物特性及与不同成型工艺的关系

全面研究了FGH95粉末高温合金原始粉末和粉末处理过程中夹杂物的性质(成分、分类和形貌),分析了其数量和来源,研究了夹杂物在不同成型工艺下的变形特征,讨论了解决夹杂物问题的方法.     

不同成型工艺条件下FGH95粉末高温合金中夹杂物对材料力学性能的影响

本文研究了FGH95粉末高温舍金中夹杂物特性（成分、分类、形貌、尺寸和数量等），及与不同成型工艺的关系，同时研究了合金中夹杂物对合金拉伸、持久和疲劳断裂等力学性能的影响，并提出了制造工艺优选的建议。     

镍基粉末高温合金中夹杂物导致裂纹萌生和扩展行为的研究

采用扫描电镜原位拉伸和原位疲劳的方法,跟踪观察了人工植入Al2O3夹杂物的镍基粉末高温合金P/M Rene95中夹杂物导致裂纹萌生、扩展乃至断裂的过程,结果表明,无论是在单轴拉伸还是低周疲劳实验中,裂纹均首先萌生于脆性非金属夹杂物Al2O3处,大于一定尺寸的夹杂物,还会使该裂纹扩展成为导致合金断裂的主裂纹,从而大大降低合金的屈服强度、断裂强度及低周疲劳寿命.     

SiO2在FGH96高温合金中的遗传特征

研究了SiO2颗粒在FGH96高温合金各不同工艺状态中的行为特征,结果表明:经热等静压处理后,SiO2尖角分明的特征消失,在界面处有反应过渡区生成,变成了一种"复合"非金属夹杂物.反应的驱动力为粉末和SiO2颗粒的表面能及在热等静压过程中球形粉末变形产生的应变能.在随后的各工艺状态中,SiO2在形貌、尺寸和元素分布等方面表现出了一定的行为特征.     

粉末高温合金研究进展

粉末高温合金是制造高性能航空发动机涡轮盘等转动部件的关键材料.针对国外粉末高温合金的研究历史和现状,结合粉末高温合金的制备工艺流程,重点介绍了美国和俄罗斯粉末高温合金的发展现状,对比分析了不同粉末制备工艺、粉末固结工艺、盘件成形工艺的特点,总结了粉末高温合金中存在缺陷的原因及控制方法.针对我国粉末高温合金的研究历史和现状,总结了国内粉末高温领域所取得的进展.对国内外粉末高温合金在航空发动机上的应用进行了总结.对超纯净度细粉制备、直接热等静压近终成形、双性能粉末涡轮盘制备工艺等高性能粉末高温合金的关键技术及发展方向进行了展望.针对国内对粉末高温合金的需求现状,指出了国内粉末高温合金研制和生产过程中存在的问题并给出了相应的解决思路.     

大型粉末高温合金锻件热处理过程的数值模拟

测量并推算了盘件用FGH95合金的比热容等物理性能，用反推法计算了得到了热交换系数的函数计算公式，模拟计算了FGH95粉末高温合金锻件的温度和淬火应力场，并与实测值进行了对比，结果相符。计算并实测了不同冷速下FGH95合金的力学性能。本研究结果对实际热处理工艺具有实际意义。     

粉末高温合金缺陷特性及寿命预测方法研究进展和思考

系统分析了国内外在粉末高温合金缺陷特性及寿命预测方法方面的研究进展,如缺陷的来源及对寿命的影响,缺陷对裂纹萌生和扩展的影响,粉末高温合金寿命预测方法和模型.在研究目前国内外寿命预测方法的基础上,结合我国粉末高温合金寿命预测存在的问题,指出必须考虑缺陷特性并对缺陷进行定量表征,建立反映粉末高温合金特点和缺陷特性的寿命预测方法.     

定向铸造镍基高温合金Hf夹杂的特征及成因

采用扫描电镜、透射电镜和能谱技术,详细分析DZ125和DZ22镍基高温合金中富Hf夹杂物的形貌、结构及成分,开展不同Hf添加量的镍基合金凝固组织特征的模拟实验探究,阐明Hf夹杂物的形成机理。结果表明：DZ125和DZ22合金铸件的边缘均存在不规则形态的夹杂物,其中白亮夹杂物为HfO₂,与之伴生的灰色夹杂物中含有Al₂O₃。镍基高温合金中的Hf元素聚集倾向强,Hf含量较高时可形成百微米以上的大尺寸富Hf相,随着Hf含量降低,富Hf相减小且分布更为均匀。高温下Hf与熔体中的氧、陶瓷型壳/型芯氧化物具有高的自发反应驱动力,当Hf分散不充分时,Hf倾向于向氧化物陶瓷相/熔体的界面聚集,在高温下与陶瓷中的Al₂O₃和硅溶胶黏结剂中的SiO₂发生反应,从而导致铸件表层HfO₂夹杂物的形成。     

球形非金属夹杂物与焊缝金属的断裂

对四种不同强度级别的焊缝金属的延性断口和脆性断口上的夹杂物进行了系统的观察与分析，探讨了球形非金属夹杂物对焊缝金属断裂性能的影响。焊缝金属的延性断裂性能与所含夹杂物的数量存在直接关系，而焊缝金属的解理断裂中相当大一部分由尺寸相对较大的、与基体结合强度较高的Ｔｉ型夹杂物所引发。     

镍基粉末高温合金冶金工艺的研究与发展

叙述和分析了镍基粉末高温合金冶金工艺三十多年来在制粉末处理工艺，成型工艺，热处理工艺等方面的研究成果和存在的问题，总结了粉末高温合金冶金工艺今后的主要发展方向。     

基于类等势场的粉末高温合金盘件预成形设计

根据能量最小原理和最小阻力原理,利用塑性变形过程中坯料的流动规律与静电场等势线分布类似这一特性,提出一种能够进行预成形设计的新方法——类等势场法,并采用该方法对粉末高温合金盘件进行预成形设计,从中优选出6组预成形形状,利用MSC/Super Form商用有限元软件对上述预制坯的等温成形过程进行了数值模拟,得到了6组粉末高温合金盘件在预锻到终锻过程中的应力率参数和应变率梯度.通过对盘件轮毂、辐板和轮缘3个部位6个典型单元体应力率参数g的比较与分析,以及整体盘件应变率梯度的比较,并参考预锻变形量和终锻变形量,认为选择3号预锻模为最佳方案.     

石墨烯增强镍基粉末高温合金复合材料的力学性能

采用湿混法将石墨烯纳米片分散到高温合金粉末中,并采用热等静压+热挤压+等温锻造+热处理的方法制备出FGH96镍基粉末高温合金。结果表明:石墨烯纳米片在高温合金中分散均匀,初步发现在后续的热工艺过程中并未发生变性;添加0.1%(质量分数)的石墨烯后,室温抗拉强度和屈服强度分别提高了58MPa和43MPa,塑性从21.0%提高到37.3%;650℃条件下抗拉强度和屈服强度分别提高了58MPa和28MPa,塑性从18.5%提高到26.5%。此外对石墨烯增强FGH96镍基高温合金力学性能的作用机制也进行了进一步分析。     

新型高性能粉末高温合金的研究与发展

粉末高温合金由于在高温下表现出一系列优越的性能而成为制造高推重比航空发动机涡轮盘等部件的首选材料,本研究总结和分析了国外第三代新型高性能粉末高温合金的研究成果,重点描述了这些合金的制备工艺和力学性能,并提出研制高性能粉末高温合金的重点发展方向.     

On enhancing the mechanical properties of aluminum P/M alloys

Sintered aluminum alloys are an attractive material for the automobile industry, both because of the low specific gravity and high strength-to-weight ratio of aluminum itself, and the fabrication advantages associated with a powder metallurgy process. However, properties such as impact, stiffness, corrosion and wear resistance are often poor, thereby restricting the widespread use of these materials. Recent work by the authors has shown that hardness, wear resistance and tensile properties of a P/M Al–Cu–Mg ternary master alloy can be improved using a novel diffusion/supersolidus liquid phase sintering process. Improvements were due to in-situ microalloying during sintering, in particular, the influence of Ag and Sn. To complement this work, the present investigation addresses the response of a commercial alloy, AA2014, to the microalloying process. Results show that sintered densities for the commercial alloy were relatively unaffected by the presence of either Ag or Sn, and were superior to the ternary master alloy. Hardness and tensile properties were also improved relative to those obtained for the ternary, and were comparable to wrought 2014. Examination of final microstructure of Ag modified AA2014 using TEM showed the presence of Ω as the principal precipitate, but only after extended sintering times. This particular precipitate is believed to contribute to enhanced hardness. The apparent absence of Ω for short sintering times was due to the presence of silicon in the commercial product. However, the corrosion behavior of the P/M AA2014 was superior to the wrought product and thus the process is presented as a potential P/M alternative to using ingot metallurgy techniques for microalloying.     

粉末冶金低合金钢的制备和性能研究进展

分别从粉末制备、成形工艺、烧结工艺及其组织控制等方面较系统地介绍了国内外粉末冶金低合金钢的制备情况,并展望了其将来的研究方向和前景.     

压制压力对粉末冶金钢组织和性能的影响

压制压力是制造粉末冶金材料的关键工艺因素之一,本文根据45#钢的铁碳配比,选取了5个压制压力（130,260,360,470,600MPa）,在其他工艺条件如烧结温度、烧结压力、烧结气氛、保温时间、冷却方式相同的情况下,来考察这5个工艺水平对于粉末冶金钢组织和性能的影响。试验结果表明,随着压制压力的增大,烧结体的晶粒尺寸变小并趋于均匀,材料的冲击断裂方式也由韧性断裂转变为混合断裂方式,同时烧结体的密度、硬度也随着压力的增大而出现先增大后趋于平缓的趋势。