粉末高温合金材料的研究开题报告-北科大

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1、目　　录1文献综述11.1粉末高温合金的概况11.1.1镍基高温合金的特点11.1.2粉末高温合金的特点21.1.3粉末制备方法的比较31.1.4成形工艺的比较41.1.5热处理工艺41.1.6研究发展前景61.2粉末高温合金组织缺陷的来源及分析81.2.1原始颗粒边界的来源及分析81.2.2夹杂物的来源及分析111.2.3热诱导孔洞的来源及分析181.3粉末高温合金的组织缺陷的控制201.3.1原始颗粒边界的控制201.3.2夹杂物的控制211.3.3热诱导孔洞的控制242选题报告262.1课题来源与选题意义2

2、62.2课题研究主要内容及具体方案272.3课题研究时间安排28参考文献29共1页第1页1文献综述1.1粉末高温合金的概况粉末高温合金（PowderMetallurgySuperalloy），总的来说是用粉末冶金工艺制成的高温合金，具体是通过制备粉末、成形、固实、烧结工艺过程来制造的高温合金。1.1.1镍基高温合金的特点从三代典型粉末高温合金的成分中，如从表1中可以看出，基本上粉末高温合金的Ni质量分数ω(Ni)≥50%。表1三代典型粉末高温合金的成分（质量分数%）[1]例如第一代的René95合金、MERL76

3、合金，IN100合金等，第二代的René88DT合金、AF115合金、N18合金等，以及第三代的René104(ME3)、Alloy10合金、RR1000合金等典型的粉末高温合金，都是以Ni元素作为基体的。一般情况下，高温合金的基体元素有三种，分别是铁、钴、镍元素。它们的合金强化的特点不同，基本特性也有差异。以镍作为一种最佳的基体元素，才使得镍基高温合金成为最佳的高温合金系列，那么它的突出特点[2]是：共32页第32页（1）镍基面心立方结构，没有同素异构转变，而铁、钴室温下分别为体心立方和密排六方结构，高温下为面

4、心立方奥氏体结构。而目前几乎全部高温合金的基体都是具有面心立方结构的奥氏体，因为奥氏体比体心立方的铁素体有更高的高温强度。（2）镍具有较高的化学稳定性，在500℃以下几乎不氧化，常温下不易受潮气、水及某些盐类水溶液的侵蚀。钴和铁的抗氧化性能都比镍差，但钴的抗热腐蚀能力比镍强。（3）镍、铁、钴的合金能力不同，镍具有最好的相稳定性，铁最差。镍和镍铬基体可以固溶更多的合金元素而不生成有害的相，而铁或铁铬镍基体却只能固溶较少的合金元素，有强烈的析出各种有害相的倾向。这一特性为改善镍的各种性能提供了潜在的可能性，而铁和钴则

5、受到一定限制。（4）镍钴铁的某些物理性能略有差异，铁的密度最小，但膨胀系数最大，导热能力较好。镍与钴比较，其导热性较好，膨胀系数较低，所以其热疲劳性能较优。1.1.1粉末高温合金的特点粉末高温合金可以得到几乎无偏析、组织均匀、热加工性良好的高温合金材料，使材料的屈服强度和抗疲劳性能大大提高。粉末高温合金有以下优点[3]：（1）粉末颗粒细小，其凝固速度较快，消除了合金元素的偏析，改善了合金的热加工性；（2）合金的组织均匀，性能稳定。使材料的使用可靠性大大提高；（3）粉末高温合金具有细小的晶粒组织，显著提高了中低温强

6、度和抗疲劳性能；（4）粉末高温合金可以进行超塑性加工，提高了材料的利用率，节约原材料。共32页第32页由于粉末高温合金的一系列优点，所以近几十年粉末高温合金得到极大的发展，成为粉末高温合金的发展动力；也因为其粉末冶金的优良工艺，使得粉末高温合金发展起来并在航空航天中得到很大比例的应用。粉末高温合金克服了在铸造高温合金中材料的浪费和疏松、浇不足等的缺陷，也避免了在变形高温合金中能源消耗大，严重偏析等的不足；当然，粉末高温合金自身也存在一定的缺陷；比如原始颗粒边界(PPB)、夹杂物、热诱导孔洞(TIP)。当然可以在粉

7、末制备、成型工艺以及其他条件的调整下，可以避免甚至几乎消除这些缺陷。1.1.1粉末制备方法的比较一般来说，很多文献都指出：高温合金的制粉工艺有惰性气体（氩气）雾化法（AA法），等离子旋转电极法（PREP法）和溶氢雾化法（SHA法）等三种[3]，见下表2所示，为三种工艺特性的比较。表2三种粉末制备工艺性能的比较[4]目前俄罗斯的镍基高温合金粉末制备主要采用PREP制粉工艺。我国也是在先采用AA制粉工艺的情况下，转而把PREP制粉做为高温合金粉末生产的主要方法。美国等国家主要采用AA制粉工艺生产高温合金粉末。旋转电极

8、法指将原料合金作为旋转自耗电极，用固定的钨电极产生的电弧或用等离子电弧连续熔化电极，旋转电极端部熔化的金属液滴在离心力作用下飞出，形成细小的球状颗粒，颗粒大小是由电功率参数，电极直径，电极转速等参数决定的。一般电极直径为50～75mm，由于没有坩埚耐火材料的污染，因而粉末的气体含量保持原来合金的水平。与AA法相比，粉末粒度好，圆整，无空心粉和串状粉，但粒度分布比较窄，细颗