粉末冶金高温合金的特点

浪翻云

用粉末冶金方法生产高温合金，是70年代出现的一项新技术。随着新型燃气轮发动机涡轮进口温度的提高，要求高温合金具有更高的使用温度和更优异的力学性能。目前航空发动机上所使用的铸-锻高温合金，由于合金化程度日趋提高，造成合金铸锭内成分偏析严重，组织极不均匀，热工艺性能恶化，成形非常困难，已难于满足新型发动机的要求。采用粉末冶金方法生产高温合金时，由于制粉过程中每个粉末颗粒都是由微量液体金属快速冷凝而成，所以成分偏析仅被限制在粉末颗粒的尺寸之内，用这样的粉末压制成的坯料具有均匀的细晶组织，并能很好的解决成分偏析等问题。
由于组织均匀和晶粒细小，能使粉末制件得到优异的力学性能和热工艺性能，从而减轻发动机重量并降低成本。有些合金，如Alloy IN-100和Alloy 95，含有较多的r′相，其铸锭不能锻造。然而这些合金的粉末却可以通过若干种技术进行压实，从而形成具有很细晶粒组织的坯料。这些坯料可以进行超塑性等温锻造。另外，采用粉末工艺还可解决航空热工艺中长期存在的肥头大耳问题，净化毛坯，简化工序，提高材料利用率，降低成本10%～50%。
  J$ i* ~4 }5 v( j/ P3 o0 E8 u粉末锻件与普通锻件的性能比较见表14所示，对于Astroloy合金，其粉末锻件的屈服强度提高约15%，持久寿命延长了1倍。
: ~& f, O, I; j, Q$ B表14  Astroloy合金普通锻件与粉末锻件性能比较
锻件种类
σ0.2/MPa
5 l+ ]; e' D3 p760℃，60MPa应力作用下的持续时间
室温
760℃
% N0 T1 o: M% m4 b4 p% G/ |普通锻件
粉末锻件
( c: C& Z' g$ ~4 d8 s980
1120
880
1000
( ^3 }& k$ e$ c$ |+ W8 M; r45h
+ @- g; Z+ O; S; Z# A( D90h
粉末高温合金也存在一些缺点，例如原始粉末颗粒边界、陶瓷夹杂和热诱导孔洞等。这些缺点可以通过生产超纯净粉末、细心的包套技术和去除杂质等方法得到解决，也可以通过加工变形方法（如锻造、热挤压）来解决。
文章关键词： 粉末冶金