ce对低氧含量钴基合金粉末的制备及其性能的影响

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1、2009全国粉末冶金学术会议Ce对低氧含量钴基合金粉末的制备及其性能的影响杨晓华①任先京(北京矿冶研究总院，北京100044)摘要本文在介绍氲气雾化低氧含量球形钴基合金粉末制备的工艺基础上，探讨了熔体经稀土元素铈处理后合金粉末的氧含量、粒径及其分布特征；测试了所制备粉末的氧含量、流动性及松装密度等物理性能，分析了粉末的形貌及组织特征。结果表明：所制备的粉末氧含量低、粒径小，且以球形为主，同时具有良好的流动性及较高松装密度等特征；粉末中含有少量的空心粉，但随着粉末粒度的减小，空心粉含量也随之降低；未经

2、稀土元素铈处理的粉末以枝晶为主，处理后的粉末表面枝晶比例明显降低，出现了部分等轴晶，并且二次枝晶间距明显减小，枝晶长度缩短；在颗粒表面有碳化物相析出；粉末的组织与粉末的粒度有关，粒度越小，冷速越快，其组织逐渐由枝晶向等轴晶组织过渡。关键词粉末冶金；钴基合金；稀土铜；组织；物理性能1前言氩气雾化法是钴基高温合金粉末的主要制备方法之一，采用该法生产的钴基高温合金粉末制成的合金零部件的可靠性和耐久性较好⋯，因此可以预计未来的钴基高温合金粉末仍将以氩气雾化法制备为主悼J。但是，采用氩气雾化法制备的钴基高温合

3、金粉末氧含量较高，很难控制在要求范围之内。粉末中氧含量超过一定限度会导致粉末的使用性能变差，如产品脆性增大，可靠性和耐久性下降。为了降低粉末氧含量，增强钻基高温合金粉末的使用性能，本文提出了一种新型的降低粉末氧含量的生产方法，即合金熔体先经稀土元素ce处理，再进行氩气雾化。制备的合金粉末不但氧含量很低，而且粉末具有松装密度高、流动性好等物理性能。本研究在自行研制具有高效雾化喷嘴的真空雾化制粉装置上进行了低氧细粉的钴基高温合金粉末制备工艺研究，同时对所制备的高温合金粉末的物理性能和组织特征进行了测试与

4、研究。2实验方法实验所用材料为真空感应熔炼的钴基高温合金，其名义化学成分(质量分数，％)为25Cr，10Ni，8W，0．5C，余量co。采用稀土ce作为微合金化元素，氩气作为雾化介质，在真空雾化制粉装置上制备钴基高温合金粉末。采用振动筛分法对所制备的粉末进行粒度分级，并用激光粒度分析仪对粉末颗粒尺寸进行分析。同时测定合金粉末的化学成分和气体含量，并对粉末流动性、松装密度等物理性能进行测试。采用Neophot一2金相显微镜、S一3500A扫描电镜等对不同粒度级别下的粉末组织特征进行观察与分析。①作者简

5、介：杨晓华，博士，高级工程师，北京矿冶研究总院金属材料研究所工作。联系地址：北京两直门外文兴街l号北京矿冶研究总院金属材料研究所。联系电话：13426035618；010—58915139。电子信箱：yxiaohua@126．tom三、有色金属粉末及制品3实验结果与讨论3．1粉末的尺寸分布在对自行设计的雾化喷嘴雾化工艺参数进行研究的基础上，进行氩气雾化钴基高温合金粉末制备的工艺实验。对所制备的合金粉末的粒度分析表明：粉末粒度呈对数正态分布，尺寸为小于50pLm的粉末收得率可达40％以上(图1)。3．

6、2粉末的气体含量所制备的钴基高温合金粉末具有较低含量的氧气、氢气和氮气，尤其氧含量仅为原工艺制品的三分之一，而细粉的氧气含量明显比粗粉的氧气含量高(表1)。粉末具有较低的氧含量，主要是由于粉末中的氧基本来源于合金熔体∞]，而用于熔炼的实验合金原料表面经球磨处理后再采用真空感应熔炼，同时在雾化之前的熔体中采用微量锆元素进行终脱氧，雾化过程中还有高纯氩气保护。粉末越细，其表面积越大，对气体元素的表面吸附就越高，导致粉末越细，气体含量越高。l∞叠80g莹60-砉40骞o20OPrrticlesize．／O

7、mFig．1Particlesizedistributionofargonatomizedcobalt一枷oypowdersTable1GascontentofpowdersParticlesize／p,m埘(H2)／％埘(02)／％埘(N2)／％48～120O．0002O．0036O．002530～48O．00030．0125O．00333．3物理性能所制备的钴基高温合金粉末在不同粒度级别的物理性能如表2所示。粉末流动性、松装密度与颗粒的形状、粒度等因素有关⋯。通过研究发现，规则的球形颗粒与较大粒

8、度的颗粒流动性好，不规则颗粒和超细颗粒流动性较差。对于球形金属粉末，粒径越小，则其流动性越差，颗粒之间的间隙较大，导致其松装密度越低。由于所制粉末的球形度较好，经摇实后粉末的密度差别不是很明显，仅尺寸为35～45p。m范围内粉末的摇实密度略高。Table2PhysicalpropertiesofsuperalloypowdersParticalcsize／斗mApparentdensity／(g·cm。)Tapdensity／(g·cm。3)150一1004．475．