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来源 : www.alloy-east.com   发布时间 : 2017-01-06

机械合金化高温合金(mechanical alloyed superalloy)  
用机械合金化技术制备的粉末冶金高温合金。机械合金化(MA)的功能是藉高能球磨机将组成元素粉末和超细氧化物质点充分均匀化,并将金属粉末加工成为合金粉末。MA的原理是金属粉末在机械力作用下变形、破碎和反复冷焊。MA过程中硬度较高的氧化物和金属粉末不断地被揉入软基体金属中,它不同于一般的混合,基本上不受粉末粒度的限制。由于超细氧化物质点被金属“钉扎”,避免了超细质点因具有很大的剩余原子结合力而容易类聚的倾向,所以MA工艺具有高度均匀的能力。
简史   20世纪60年代氧化物弥散强化高温合金(ODS高温合金)如TD—Ni、TD—Ni—Cr常用共沉淀法制备。这种工艺不能生产含活泼元素钛、铝的高温合金。而铝、钛恰恰是许多高性能的高温合金不可缺少的时效强化元素。1970年MA的发明解决了这一难题。美国国际镍公司生产的机械合金化高温合金MA754、MA956、MA6000是当前*********的高温合金系列之一,其成分见表。MA754、MA956分别是固溶强化型机械合金化镍基、铁基高温合金,在同类型的高温合金中使用温度最高,可用作飞机发动机导向叶片、火焰筒。MA754已用于发动机篦齿环。MA956因具有优良的抗氧化和高温耐蚀性,还可用作换热器、保护套管、热处理高温支架等。MA6000是固溶、时效强化型机械合金化高温合金,因此高温强度最高,可作先进飞机发动机的工作叶片,尚处于试用阶段。90年代以来,美、日、比等国为了开发原子能用快中子增殖堆芯包壳管材料,研制出几种核性能优良的特别是抗中子辐照肿胀的机械合金化铁素体高温合金。该合金在700℃使用温度下蠕变强度为所有铁素体合金之冠,其合金成分为Fe—(13~13.5)Cr0.4Mo—(0.4~2.2)Ti—(0.4~0.5)Y2O3。

 

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2018-05-19变形高温合金属于复杂合金化材料,这些材料的合金化程度决定着材料的热强性和可锻性。由于合金的设计要求高温合金具有抗高温变形的能力,所以这类合金锻造变形困难、塑性低、变形抗力大是理所当然的。较高的脱溶合金元素含量(40%~50%),使合金具有多相组织,并且再结晶温度高,在高温下加工硬化严重,从而降低了工艺塑性,增大了变形抗力。硫、铅、锡等杂质使合金间结合力及晶界强度严重下降,对合金的高温塑性有特别明显的影响。含钛和铝的铁基合金可能造成氮化物和碳化物偏析,它们可在锻棒中形成条状夹杂,从而影响合金的可锻性。镍基合金中的氮化物和氧化物也起着破坏合金可锻性的作用。通过真空熔炼可以有效减少合金中的氧、氮及其他杂质的含量,消除或减轻合金中的偏析,显著提高合金的可锻性。 图2是合金结构钢、铁基合金GH2036和镍基合金GH4037的塑性曲线。表7为铁基和镍基高温合金在不同设备上锻造时的允许变形程度。由图2和表7可以看出,铁基高温合金的工艺塑性比镍基高温合金的工艺塑性高。在高温下冲击变形时,设备每次行程的允许变形量,对铁基合金为60%~65%,对镍基合金为40%~50%。而合金结构钢产生80%以上变形仍不出现脆性。在高速锤上进行模锻时,铁基合金的塑性(允许变形程度)有所增加,而镍基合金的塑性则停留在原来的水平上,其原因是坯料在变形过程中因热效应而温升。为了提高合金的高温塑性和锻件质量,建议用热挤锻法或带反力的闭式模模锻高温合金。

2019-09-09粉末冶金高温合金

   用粉末冶金工艺制成的高温合金。这类合金早起源于弥散强化合金。1962年杜邦公司根据二氧化钍在钨中具有弥散强化作用的原理,研制出一种用粉末冶金工艺制成的二氧化钍弥散强化的高温材料,称之为TD镍,从而开始了粉末冶金高温合金的生产。
   粉末冶金高温合金通常按合金强化方式分为弥散强化型和沉淀强化型两类。弥散强化型高温合金是用惰性氧化物来强化的,这种氧化物的物理和化学性能高度稳定,在一般沉淀强化相软化、聚集甚至溶解的温度下,仍保持相当高的强化效果。由于这种惰性氧化物弥散均匀分布才有强化效果,且它与基体合金比重相差悬殊,无法用常规的熔炼工艺来生产,而只能采用粉末冶金方法。弥散强化高温合金除了用内氧化、化学共沉淀、选择性还原等方法制取外,1970年的J.S.本杰明又用机械合金化新工艺制成了用氧化钇弥散强化的高温合金。机械合金化是用金属粉或中间合金粉与氧化物弥散相混合,在球磨机中球磨,使粉末反复焊合、破碎,从而使每一颗粉末成为“显微合金”颗粒。这种新的工艺方法可以制造成分十分复杂的弥散强化高温合金。
   沉淀强化型高温合金,它是为了克服常规熔炼工艺的缺点,提高高温合金的综合性能,并为提高合金利用率而发展起来的。这种粉末冶金高温合金采用预合金化粉末,每个粉末颗粒实际上就是一个“显微钢锭”,合金偏析只能在粉末颗粒的细小范围内发生。因此,与相同成分的铸造合金相比,沉淀强化型高温合金的成分偏析小,初熔温度高,有害相析出的倾向小,提高了合金的综合性能;并且能使本来难于变形的合金成型,减少了切削加工量,提高了合金的利用率。特别是随着高温合金成分日趋复杂、零件尺寸不断增大,这种粉末冶金高温合金显示出更大的优越性。
   高温合金通常含有活泼元素,并且由于粉末颗粒的冷态不可压缩性,合金在整个粉末冶金制造过程中都始终在真空或惰性气体保护之下,而且采用热态成形工艺。为了适应粉末冶金高温合金的发展,一系列先进的粉末冶金技术,如真空或惰性气体雾化法、真空旋转电极法、真空电子束旋转电极法等制粉技术,以及热等静压、热挤压、超塑性等温锻造等成形工艺得到发展。应用新发展的一种快速凝固技术,可使粉末冷却速度达100万度/秒,其初熔温度又比一般粉末进一步提高,因而更有利于提高高温强度。
   粉末冶金新技术的发展不但使一些高温合金扩大了用途,如把原来只能用作燃气轮机叶片的IN-100这种高度合金化的铸造高温合金成功地用粉末冶金法制成涡轮盘,从而大大提高了涡轮盘的高温强度和工作温度,而且还发展了一些高温合金新品种,特别是用机械合金化生产的弥散强化、沉淀强化和固溶强化相结合的高温合金,如MA754、MA6000等。由于综合利用了3种强化效应,合金的强度更加提高,适用温度范围更广,进一步扩大了高温合金的使用领域。

2018-04-22高温热锻模材料IN718合金 
高温热锻模是指在高温(超过600度)下使用的锻造模具。这种模具的使用条件十分恶劣,不但要承受超高温而且还要承受高的冲击力。现在一般使用的热锻模材料为5CrNiMo 5CrMnMo,H13,3Cr2W8V等钢种,但是这些钢种在使用时,由于承受高温以及大应力,所以这些材料的在温度超过600度时使用情况都不是很好。 
IN718是以Ni为基体,在合金中加入铝,钛以形成金属间化合物进行r’(Ni3AlTi)相沉淀强化。这样就使得该合金具有高温强度高,高温稳定性好,抗氧化性好,热疲劳性能及冲击韧性优异,特别适合制作热锻模,国外已经大批量使用该合金用作高温模具材料。 
在高温的工作环境下5CrNiMo等普通模具 材料的屈服强度和抗拉强度远低于IN718合金,而且随着温度的升高、使用时间的延长屈服强度和抗拉强度急剧降低。IN718合金在高温下,不仅强度远高于5CrNiMo 合金钢,而且随着温度的升高屈服强度和抗拉强度变化不大,并且IN718合金在使用条件下超过1000小时抗拉强度下降小于5%。而5CrNiMo等常规模具钢材料650度高温下累计接触时间不超过8小时就已经因失效而报废。因此,温度愈高,时间愈长,他们之间的差别愈大。

2016-06-17      相变温度 γ"相是该合金的主要强化相,其最高稳定温度是650℃,开始固熔温度为840~870℃,完全固熔温度是950℃,γ′相也是该合金的强化相,但数量少于γ"相,其析出温度是600℃,完全熔解温度是840℃;δ相的开始析出温度是700℃,析出峰温度是940℃,980℃开始熔解,完全熔解温度是1020℃。

      合金标准热处理状态的组织由γ基体、γ′、γ"、δ、NbC相组成。γ"(Ni3Nb)相是主要强化相,为体心四方有序结构的亚稳定相,呈圆盘状在基体中弥散共格析出,在长期时效或长期应用期间,有向δ相转变的趋势,使强度下降。γ′(Ni3(Al、Ti))相的数量次于γ"相,呈球状弥散析出,对合金起一部分强化作用。δ相主要在晶界析出,其形貌与锻造期间的终锻温度有关,终锻温度在900℃,形成针状,在晶界和晶内析出;终锻温度达930℃,δ相呈颗粒状,均匀分布;终锻温度达950℃,δ相呈短棒状,分布于晶界为主;终锻温度达980℃,在晶界析出少量针状δ相,锻件出现持久缺口敏感性。终锻温度达到1020℃或更高,锻件中无δ相析出,晶粒随之粗化,锻件有持久缺口敏感性。锻造过程中,δ相在晶界析出,能起到钉扎作用,阻碍晶粒粗化。

2018-05-23经过时效热处理,从奥氏体基体中析出一些相使高温合金强化。因为这些相是从基体中析出的,因此有时称为第二相或沉淀相,所以时效强化又称为第二相强化或沉淀强化。用固溶强化手段设置位错运动障碍是不够稳定的,其强化效果也不够强烈。为了更有效地阻碍位错运动,就要利用稳定的障碍物,高温合金通常采用固态析出的时效相,如γ’、γ’’和碳化物(见高温合金材料的间隙相、高温合金材料的金属间化合物相)等作为稳定的障碍物。
从位错理论出发,时效强化效应是和位错与析出相的交互作用密切相关的。运动着的位错与析出相遇时,其机械障碍作用有4种情况:(1)应力场障碍。时效相析出时会在基体中产生应力场,特别当时效相与基体具有共格关系时,可以产生很高的弹性应力场。(2)位错攀移析出相克服障碍。(3)位错绕过析出相的障碍。位错线在靠近析出相颗粒时受阻变弯,位错线绕过析出相并在其周围留下位错环后才能继续向前运动,这是有名的欧罗万(orowan)机制。(4)位错切割析出相的障碍。位错切割析出相时,增加了它与基体之间的界面而需要做功。如果析出相为有序结构时,当位错切过时会在有序结构中产生反相畴界而需要做功。
γ’相是高温合金中最重要的时效强化相。随着7,相数量增加,强化效果增加。在镍基高温合金中,7,相的数量能达到60%~65%;而铁基高温合金中只能达到20%左右。铁基高温合金中γ’相的合适尺寸是0.01~0.05μm,通常呈球形。镍基高温合金中应使γ,相的平均间距保持在0.05μm左右;当γ’相含量超过40%时,γ’相间距对强化不敏感,此时γ’相可以达到很大尺寸(0.2μm左右),形貌为立方体形。

2016-07-29     航空发动机被称为“工业之花”,是航空工业中技术含量最高、难度******的部件之一。作为飞机动力装置的航空发动机,特别重要的是金属结构材料要具备轻质、高强、高韧、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等性能,这几乎是结构材料中最高的性能要求。
  
  高温合金是能够在600℃以上及一定应力条件下长期工作的金属材料。高温合金是为了满足现代航空发动机对材料的苛刻要求而研制的,至今已成为航空发动机热端部件不可替代的一类关键材料。目前,在先进的航空发动机中,高温合金用量所占比例已高达50%以上。
  
  自1956年第一炉高温合金GH3030试炼成功,迄今为止,我国高温合金的研究、生产和应用已历经60年的发展历程。60年的高温合金发展可以分为三个阶段。
  
  第一个阶段:从1956年至20世纪70年代初是我国高温合金的创业和起始阶段。本阶段主要是仿制前苏联高温合金为主体的合金系列,如:GH4033,GH4049,GH2036,GH3030,K401和K403等。
  
  第二个阶段:从20世纪70年代中至90年代中期,是我国高温合金的提高阶段。主阶段主要试制欧美型号的发动机,提高高温合金生产工艺技术和产品质量控制。
  
  第三阶段:从20世纪90年代中至今,是我国高温合金的全新发展阶段。本阶段主要是应用和开发了一批新工艺,研制和生产了一系列高性能、高档次的新合金。
  
  目前,我国的高温合金研究主要研究单位是钢铁研究总院、北京航空材料研究院、中国科学院金属研究所、北京科技大学、东北大学、西北工业大学等,主要生产企业有:中航工业、钢研高纳、炼石有色、抚顺特钢、高钢特钢和第二重型机械集团万航模锻厂(二重)等。在此基础上,我国已具备了高温合金新材料、新工艺自主研发和研究的能力。
  
  在现代先进的航空发动机中,高温合金材料用量占发动机总量的40%~60%。在航空发动机上,高温合金主要用于燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘四大热段零部件;此外,还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

2018-05-02末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。广义的粉末冶金制品业涵括了铁石刀具、硬质合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狭义的粉末冶金制品业仅指粉末冶金制品,包括粉末冶金零件(占绝大部分)、含油轴承和金属射出成型制品等。
 究竟什么是“粉末冶金”,看完这个就明白了 !
工艺特点
1、 制品的致密度可控,如多孔材料、好密度材料等;
2、 晶粒细小、显微组织均匀、无成分偏析;
3、 近型成形,原材料利用率>95%;
4、 少无切削,切削加工仅40~50%;
5、 材料组元可控,利于制备复合材料;
6 、制备难溶金属、陶瓷材料与核材料。
工艺基本流程
1、制粉
制粉是将原料制成粉末的过程,常用的制粉方法有氧化物还原法和机械法。

2、混料
混料是将各种所需的粉末按一定的比例混合,并使其均匀化制成坯粉的过程。分干式、半干式和湿式三种,分别用于不同要求。
3、成形
成形是将混合均匀的混料,装入压模重压制成具有一定形状、尺寸和密度的型坯的过程。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。
4、烧结
烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。除普通烧结外,还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。

5、后处理
烧结后的处理,可以根据产品要求的不同,采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外,近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工,取得较理想的效果。

主要应用
粉末冶金产品的应用范围十分广泛,从普通机械制造到精密仪器;从五金工具到大型机械;从电子工业到电机制造;从民用工业到军事工业;从一般技术到尖端高技术,均能见到粉末冶金工艺的身影.
>>>>典型应用-汽车行业
汽车上大量应用了粉末冶金零部件
1.发动机部件
为了提高燃油经济性与控制排放,汽车发动机的工作条件变得更加严酷。使用粉末冶金的阀座、阀导向、VCT和链轮等,能够具备高强度、高耐磨损性和优良的耐热性。
进、排气门座

2.变速器部件
将近终成形的同步器齿环与双重摩擦材料和高强度材料相结合,制作了世界上第一个离合器毂。此外,通过高温烧结的方法,制造了高强度的零部件,如手柄式换挡齿轮和换挡拨叉。
汽车中粉末冶金变速器部件主要有:同步器轮毂、同步器环、泊车部件、列移位部件和控制杆等

3、减振器部件
汽车、摩托车的减振器中,活塞杆及活塞导向阀等都是重要的零部件。考虑到减振器的稳定阻尼力,使用粉末冶金零件,具有高精密薄板表面,能够减少摩擦,保障操纵的稳定性,提高乘坐舒适性。
减震器零件
一个视频简单的介绍了传统粉末冶金全过程 从车材变粉末然后压制烧结加工最后成为汽车零件,由GKN制作。
>>>>典型应用-航空航天工业
航空工业中所使用的粉末冶金材料,一类为特殊功能材料,如摩擦材料、减磨材料、密封材料、过滤材料等等,主要用于飞机和发动机的辅机、仪表和机载设备。另一类为高温高强结构材料,主要用于飞机发动机主机上的重要结构件。
航空刹车副-BY2-1587
航空过滤器
  
>>>>典型应用-家用电器
有些家用电器材料和零件只能用粉末冶金方法来制造,如冰箱压缩机洗衣机、电风扇等中的多孔自润滑轴承;有些家用电器材料和零件用粉末冶金方法来制造质量更好、价格更低,如家用空调排风扇和吸尘器中的复杂形状齿轮和磁体等。

2016-12-23近日,欧洲航空局(ESA)的科学家研制出了一种新型航空高温合金。在相似的质量指标下,其重量只有传统镍基高温合金的一半。
欧洲航空局(ESA)发布的新闻稿报道称,具有这类特性的钛铝金属间化合物是在超重力条件下得到的。
新合金可以承受800摄氏度左右的高温;并且与传统材料相比,能够将喷气涡轮机叶片的重量减少45%。毫无疑问,这对飞机发动机制造商而言是非常有吸引力的。但该合金在工业投产过程中进行技术改进所需的时长,目前尚无确切定论。
根据欧洲航空局(ESA)公布的数据,飞机自重每减轻1%将会节省1.5%的燃油。依此,将在很大程度上降低航空公司成本,减少对环境的危害。

2017-01-20      B-2哈氏合金是一种有极低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金,它减少了在焊缝及热影响区碳化物和其他相的析出,从而确保即使在焊接状态下也有良好的耐蚀性能。
  众所周知,B-2哈氏合金在各种还原性介质中具有优良的耐腐蚀性能,能耐常压下任何温度,任何浓度盐酸的腐蚀。在不充气的中等浓度的非氧化性硫酸、各种浓度磷酸、高温醋酸、甲酸等有机酸、溴酸以及氯化氢气体中均有优良的耐蚀性能,同时,它也耐卤族催化剂的腐蚀。因此,B-2哈氏合金通常应用于多种苛刻的石油、化工过程,如盐酸的蒸馏,浓缩;乙苯的烷基化和低压羰基合成醋酸等生产工艺过程中。

  但在B-2哈氏合金多年的工业应用中发现:(1)B-2哈氏合金存在对抗晶间腐蚀性能有相当大影响的两个敏化区:1200~1300℃的高温区和550~900℃的中温区;(2)B-2哈氏合金的焊缝金属及热影响区由于枝晶偏析,金属间相和碳化物沿晶界析出,使其对晶间腐蚀敏感性较大;(3)B-2哈氏合金的中温热稳定性较差。当B-2哈氏合金中的铁元素含量降至2%以下时,该合金对β相(即Ni4Mo相,一种有序的金属间化合物)的转变敏感。当合金在650~750℃温度范围内停留时间稍长,β相瞬间生成。β相的存在降低了B-2哈氏合金的韧性,使其对应力腐蚀变得敏感,甚至会造成B-2哈氏合金在原材料生产(如热轧过程中)、设备制造过程中(如B-2哈氏合金设备焊后整体热处理)及B-2哈氏合金设备在服役环境中开裂。现今,我国和世界各国指定的有关B-2哈氏合金抗晶间腐蚀性能的标准试验方法均为常压沸腾盐酸法,评定方法为失重法。由于B-2哈氏合金是抗盐酸腐蚀的合金,因此,常压沸腾盐酸法检验B-2哈氏合金的晶间腐蚀倾向相当不敏感。国内科研机构用高温盐酸法对B-2哈氏合金进行研究发现:B-2哈氏合金的耐蚀性能不仅取决于其化学成分,还取决于其热加工的控制过程。当热加工工艺控制不当时,B-2哈氏合金不仅晶粒长大,而且晶间会析出现高Mo的σ相,此时,B-2哈氏合金的抗晶间腐蚀的性能明显下降,在高温盐酸试验中,粗晶粒板与正常板的晶界浸蚀深度相差约一倍左右。

2022-09-08一、锌合金压铸件表面有花纹,并有金属流痕迹产生原因:
1、通往铸件进口处流道太浅。
2、压射比压太大,致使金属流速过高,引起金属液的飞溅。
调整方法:
1、加深浇口流道。
2、减少压射比压。  
二、锌合金压铸件表面有细小的凸瘤产生原因:
1、表面粗糙。
2、型腔内表面有划痕或凹坑、裂纹产生。
调整方法:
1、抛光型腔。
2、更换型腔或修补。  
三、铸件表面有推杆印痕,表面不光洁,粗糙产生原因:
1、推件杆(顶杆)太长;
2、型腔表面粗糙,或有杂物。
调整方法:
1、调整推件杆长度。
2、抛光型腔,清除杂物及油污。  
四、锌合金压铸件表面有裂纹或局部变形产生原因:
1、顶料杆分布不均或数量不够,受力不均:
2、推料杆固定板在工作时偏斜,致使一面受力大,一面受力小,使产品变形及产生裂纹。
3、铸件壁太薄,收缩后变形。
调整方法:
1、增加顶料杆数量,调整其分布位置,使铸件顶出受力均衡。
2、调整及重新安装推杆固定板。 

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