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《华南理工大学》 2016年
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镍基高温合金粉末组织结构分析及性能研究

彭翰林  
【摘要】:镍基高温合金粉末是粉末冶金方法制备航空发动机涡轮盘的原材料。粉末高温合金中常见的缺陷包括夹杂物、热诱导孔洞和原始颗粒边界等,这些缺陷的存在会显著降低粉末高温合金涡轮盘的力学性能和加工性能,因此严重束缚了粉末高温合金的发展和应用。而高温合金中的这些缺陷都与原始合金粉末的形貌、结构、气体和杂质含量等有直接关系。本论文主要研究了几种高温合金粉末的结构和性能特点,为改善粉末高温合金组织和性能提供依据。实验选用XXX研究院氩气和氮气雾化高温合金粉末。分析了粉末中的孔洞缺陷(包括粉末中的空心粉以及凝固缩孔缩松)及粉末中孔洞随粉末粒度的变化情况以及雾化介质对粉末中细微孔洞的影响;研究了粉末的形貌及组织以及雾化介质对粉末表面组织和粉末形貌的影响,并表征了粉末的凝固参数;此外,论文同时研究了在Ni膜中包埋Ni基合金粉末的电镀工艺,为后续粉末透射电镜(TEM)样品制备提供新的方法。论文主要研究结果如下:(1)氩气雾化镍基高温合金SY02粉末球形度较好,只有少量的包覆黏结粉与卫星粉。随着粉末粒度的减小,冷却速率增大,粉末内部的气孔、缩松明显变少且尺寸减小;粉末表面和内部主要为树枝晶和胞状晶组织,但随着粉末粒度的减小,组织由树枝晶向胞状晶转变;粉末基体组织由镍基体为主,块状碳化物相在晶界和晶内析出;随着粉末粒度的减小,基体γ相点阵常数增大;显微硬度上升。(2)氮气雾化SY07和SY08粉末的球形度均不如氩气雾化SY02粉末,非球形粉末主要包括卫星式黏结、包覆黏结、结疤式黏结、突起状黏结、彗星时黏结,以及存在的一些残缺粉末颗粒。但是,相比氩气雾化粉末,粉末中的孔洞数量更少,粉末致密度较氩气雾化的SY02粉末大大提高。研究表明,氮气雾化的SY07粉末的冷速最快,氮气雾化的SY08粉末冷速其次,最后是氩气雾化粉末SY02,冷速越快,粉末的树枝晶的二次枝晶轴间距越细小。随着粉末粒度减小,粉末基体相晶格常数增大,并且显微硬度也随之增加。(3)研究了复合电镀法制备包埋Ni基高温合金粉末的Ni膜制备工艺,包括电流密度、电镀时间对镀层致密度和厚度的影响,发现采用1A/dm2电流密度,电镀时间210min,可包覆-425目(小于32μm)的高温合金粉末;1A/dm2电流密度,电镀时间480min,可包覆-200~+250目高温合金粉末。最后成功地获得了高致密度Ni包埋薄膜,为下一步高温合金粉末的TEM制样打下了基础。(4)利用快淬工艺制备了高温合金薄带,采用50m/s的高辊速,得到的仍是晶态合金,快淬高温合金薄带中出现了织构。快淬带材的显微维氏硬度为654HV,与细粒度氩气雾化粉末SY02较接近。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TF122

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