鎳基粉末高溫合金的制備及其性能研究.pdf

1、鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫性能，應(yīng)用前景廣泛。本文采用真空燒結(jié)法制備鎳基高溫合金，通過熱分析(DTA)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和能譜(EDS)等實(shí)驗(yàn)手段，系統(tǒng)地分析了鎳基高溫合金成分、制備工藝、組織結(jié)構(gòu)和室溫力學(xué)性能等之間的關(guān)系，并研究了典型鎳基高溫合金的高溫抗氧化性能。
　　 首先研究了鎳基高溫合金(72.5wt.％Ni-18wt.％Cr-4wt.％W-2wt.％Mo-3.5wt.％A1)在燒結(jié)過程中的主要物

2、理化學(xué)變化，在此基礎(chǔ)上研究了燒結(jié)溫度和保溫時間對燒結(jié)體組織和室溫力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：升溫階段伴隨著金屬間化合物的生成、溶解以及合金元素在Ni基體中的均勻化過程，燒結(jié)溫度低于1130℃時，燒結(jié)體的相對密度和線收縮率較低，超過1130℃后燒結(jié)體的相對密度和線收縮率顯著提高。經(jīng)液相燒結(jié)后，燒結(jié)體的相組成為γ相以及少量第二相，包括α-(Cr，Ni)相和γ相。鎳基高溫合金的最佳燒結(jié)工藝為1260℃×60min，此時燒結(jié)體的組織均勻細(xì)小，相對

3、密度最高，室溫力學(xué)性能最好。
　　 研究了化學(xué)成分Al、Ti以及Y2O3對鎳基高溫合金組織和室溫力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：添加Al后合金中生成了γ相，晶粒得到顯著細(xì)化，使得燒結(jié)體的抗拉強(qiáng)度和硬度顯著提高。當(dāng)Al含量為3.5wt％時，燒結(jié)體具有較好的綜合力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度和硬度分別達(dá)到了923MPa和393HV。在此基礎(chǔ)上加入1.5wt.％Ti可進(jìn)一步提高燒結(jié)體的抗拉強(qiáng)度和硬度，其抗拉強(qiáng)度和硬度分別達(dá)到了945MPa和411HV

4、。添加Y2O3后燒結(jié)體的相對密度顯著下降，基體晶粒度減小并趨向條形，燒結(jié)體的室溫力學(xué)性能有所降低。
　　 研究了典型鎳基高溫合金的高溫抗氧化性能。結(jié)果表明：不同成分試驗(yàn)合金在900℃的恒溫氧化動力學(xué)曲線都基本符合拋物線規(guī)律。未添加Al、Ti和Y2O3的合金抗氧化性能最好，氧化150h時，氧化膜主要成分為Cr2O3，單位面積氧化增重為0.49mg·cm-2，氧化速率常數(shù)為8.465×10-4mg2·cm-4·h-1。添加Al后促進(jìn)