镍合金多孔材料力学性能的研究

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1、镍合金多孔材料力学性能的研究摘要金属多孔材料力学性能的研究成为近些年来研究的热点之一，由于金属多孔材料中孔隙的大量存在，使其与致密材料相比具有独特的力学性能。镍合金多孔材料具有优良的高温耐腐蚀性，常被应用于航空、航天、石油、化工、核工业、机械制造、仪器仪表等诸多领域，在这些领域的实际应用中，往往遇到一些力学性能不满足工况要求的情况，为了使镍合金多孔材料的功能性在各个领域得到更好、更充分的发挥，其力学性能的研究显得尤为重要，本文对镍合金多孔材料的力学性能展开了三部分的研究，包括压缩性能的研究、剪切性能的研究、环拉强度

2、的研究。实验选用蒙乃尔(monel)合金粉末作为原材料，在还原气氛下采用粉末冶金的方法制备出力学试件(柱状压缩试件、管型环拉试件、片状剪切试件)，利用MTS810对这些试件进行力学性能测试。在压缩实验中，采用准静态单一轴向的加载方式对试样进行压缩性能的测试，并详细分析了孔隙度与粒度对镍合金多孔材料压缩性能的影响，结果表明，镍合金多孔材料的压缩应力．应变曲线有塑性材料的特征；屈服强度随孔隙度的增加而减小，但弹性模量由于粒度等因素的影响，使得弹性模量与孔隙度的关系不明显；对于同一孔隙度的试样，弹性模量和屈服强度都随着粒

3、度的减小而增加，当粒度小于75lam时，屈服强度和弹性模量增加得很快。本文在剪切实验中选用冲孔式剪切方法，并采用准静态单一轴向施加载荷的方式对试样进行剪切试验，通过分析孔隙度与粒度对剪切强度的影响得出以下结论，剪切强度随孔隙度的增加而减小；同种孔隙度的试样，制各所用粉末粒度越大，则其剪切强度越小。本文还对腐蚀前后试样的环拉强度进行了研究，在腐蚀前的环拉强度测试结果中发现，无添加剂试样的环拉强度和添加成型剂试样的环拉强度相差很大，通过分析得出结论，加入添加剂后，在颗粒间产生新物质，降低了原主相颗粒间的接触面积，从而降

4、低了镍合金多孔材料的环拉强度；将试样浸泡在浓度为40％、水浴温度为80℃的氢氟酸溶液中，对腐蚀不同时间的试样进行环拉强度测试并对其结果进行对比及分析得出结论，随着腐蚀时间的延长，材料内部颗粒间产生的杂质及腐蚀孔洞越来越多，颗粒越来越小，使得受力时应力相对集中，造成环拉强度的降低。通过对环拉强度和功能性参数的综合比较及分析，找出综合性能指标最好的工艺方法为75um．125lam的粉末加2％无机物添加剂。关键词：镍合金，多孔材料，力学性能，孔隙度，最大孔径，相对透气系数RESEARCHoNTHEMECHANICALPR

5、oPERTIESoFNICKELALLOYPoRoUSMATEIUALSABSTRACTInrecentyears．researchonMechanicalPropertiesofPorousMetalMaterialshasbecomeoneofthehotspots．Porousmetalmaterialshaveuniquemechanicalpropertiescomparedwithdensematerialsbecausetherearealotofporositiyintheirinnerstruct

6、ure．Nickelalloyporousmaterialshaveexcellenthightemperaturecorrosionresistance，Sotheyareusuallyapplicatedinaviation，spaceflight，petroleum，chemicalindustry,nucleusindustry,mechanismfabrication，apparatus．Inordertomakeuseofnickelalloyporousmaterialsbetterandsuffic

7、iently,researchonthemechanicalpropertiesofnickelalloyporousmaterialsisveryimportant，andtheyweredividedintothreepartsinthispaper,includingresearchonthecompressionproperties，researchontheshearproperties，andresearchontheannulartensilestrength．Monelalloypowderswas

8、selectedasrawmaterialsforexperiments．Themechanicalsamples(columnsamplesforcompressiontests，pipesamplesforauunlartensiletestsandpiecesamplesforsheartests)werefabricatedbypowdermetal