鎳基高溫合金的制備及性能研究.pdf

1、本文對ODS鎳基高溫合金的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了一定的闡述，采用粉末冶金工藝制備ODS鎳基高溫合金，用高能球磨工藝制備預(yù)合金粉末，通過模壓成型，高溫真空燒結(jié)，將最后制得的合金試樣進(jìn)行金相分析（OM）、X射線衍射分析（XRD）、掃描電子顯微分析（SEM）、能譜分析（EDS），對粉末進(jìn)行粒度分布測試、燒結(jié)試樣的致密度測試、斷裂韌性計(jì)算，硬度測試等檢測分析手段，研究了球磨工藝、壓制工藝、和添加稀土氧化物對其組織和性能的影響。最后探究Si元素對該

2、高溫合金在高溫下的抗氧化性能的影響。經(jīng)過一系列的系統(tǒng)研究，得出以下結(jié)論:
　　（1）球磨時(shí)間為32h，球料比為20:1的條件下，當(dāng)球磨轉(zhuǎn)速為400rpm時(shí)，合金粉末達(dá)到合金化，呈現(xiàn)較小的粒度和較高硬度為872HV；而球磨轉(zhuǎn)速為500rpm時(shí)粉末顆粒有長大傾向，對比采用相同球磨時(shí)間（32h）和球磨轉(zhuǎn)速（400rpm）不同球料比的合金粉末進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)球料比為20:1的合金細(xì)化效果要優(yōu)于10:1；在轉(zhuǎn)速為400rpm、球料比為20:1

3、時(shí)，合金粉末的粒度呈先增后減，最后達(dá)到穩(wěn)定的趨勢。綜合表明：本實(shí)驗(yàn)的較佳球磨工藝參數(shù)為：轉(zhuǎn)速為400rpm，球料比為20:1，球磨時(shí)間為32h。
　　（2）經(jīng)球磨后的粉末會發(fā)生加工硬化，在一定范圍內(nèi)，隨著粉末退火溫度的升高，其粉末的顯微硬度大致呈下降的趨勢，在800℃的退火溫度下，所得燒結(jié)坯的致密度達(dá)到較為理想的狀態(tài)。粉末被壓制過程中，在一定范圍內(nèi)，隨著壓制力的增大，壓坯的致密度先急劇上升后趨于平緩。在壓強(qiáng)為175.16MPa時(shí)，

4、所得合金組織均勻致密。合金的抗拉強(qiáng)度隨所處溫度的增加先緩慢下降，當(dāng)溫度超過臨界溫度（350~400℃），合金抗拉強(qiáng)度急劇下降，并且合金斷裂機(jī)制由穿晶斷裂逐漸變?yōu)檠鼐嗔选?br>　?。?）當(dāng)添加0.08％的La2O3時(shí)材料的致密度達(dá)92.02%，硬度達(dá)544HV，斷裂韌性達(dá)12.13 MPa·m1/2；當(dāng)往合金中添加0.08%La2O3時(shí)，它可以在一定程度上細(xì)化組織，同時(shí)減弱燒結(jié)時(shí)的脫碳反應(yīng)，使得增韌顆粒分布得更加均勻;添加過量的La2

5、O3，會因稀土元素的極化效應(yīng)導(dǎo)致其活躍性下降；往該種鎳基高溫合金中加入La2O3可以明顯地改善合金在高載高速下的耐磨性能。且合金中添加La2O3后在高載高速下的摩擦系數(shù)及磨損量都明顯低于低載低速下的，這是由于其摩擦表面形成了一層“釉質(zhì)層”。本合金稀土La2O3的最佳添加量為0.08%。
　?。?）在該鎳基合金中加入適量的Si元素能提高合金的抗拉強(qiáng)度及致密度。添加Si元素后，該合金的致密度可由原來的87%上升至94.7%，抗拉強(qiáng)度由

6、原來的340.96MPa提高到722.71MPa，合金的斷裂機(jī)制也有原來的脆性和韌性斷裂并存轉(zhuǎn)變?yōu)榇┚嗔?。Si可以加速部分元素在基體中的擴(kuò)散，沒有添加Si元素的合金試樣中殘存著長條狀的第二相，而添加Si元素之后第二相變?yōu)榍驙睿瑫r(shí)大大增強(qiáng)了該材料的高溫抗氧化性能，適當(dāng)增大球料比也可提高合金的抗氧化性能，但是作用效果不及添加Si元素。當(dāng)合金中含0.2%Si在1000℃的溫度下進(jìn)行100h的氧化后，所得氧化薄膜僅有45μm左右，且薄膜較為