FGH96粉末高温合金母合金的纯净化技术研究

发布时间：2022-01-14 04:23

　　FGH96粉末高温合金是高性能航空发动机涡轮盘的首选材料,对非金属夹杂物的要求很高。夹杂物主要来源于母合金的制备过程。本论文研究了FGH96粉末高温合金母合金熔炼制备过程中夹杂物的形成机理和控制方法,并成功制备出纯净的母合金。主要内容包括以下几个方面:（1）研究了真空感应熔炼时坩埚材质（MgO、Al2O3和MgO-Spinel）和活泼元素（A1和Ti）加入顺序对夹杂物的影响。采用MgO坩埚时,合金液中的Al与坩埚发生化学反应,夹杂物为近球状MgO-Al2O3,数量较少、尺寸较小;坩埚内壁形成连续的致密的MgAl2O4层,能够有效阻止化学反应和合金液对坩埚的物理侵蚀。采用Al2O3坩埚时,夹杂物为较大尺寸的Al2O3;坩埚内壁物理侵蚀严重。采用MgO-Spinel坩埚时,化学反应和坩埚侵蚀程度居中。活泼元素加入顺序对夹杂物尺寸和形貌影响较大。最佳工艺路线为先加入Ti后加入Al。先加入Ti时,夹杂物为细小圆形TiOx,平均尺寸小于1μm;然后加入Al,夹杂物转变为Al2O3。在真空感应熔炼铸锭中,氮化物数量最多（占80.6%）,尺寸范围为1～5μm。氧化物数量较少,尺寸范围为1～25.5μ... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：164 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－１航空发动机及涡轮盘??２．１．１国外粉末局温合金发展历程??

ｔｏ?ｒ；??？?ｒ?ａ?＊?Ｐ?Ｍ?Ｓｕｐ＾ｆａＵｏｙｓ?＊??Ｈ?／?ＥＰ７４１ＮＰ?／?：?：？??＾?１４００－?／?‘；?１?????／?ＢＰ９７ＳＰ?，?？?ＵＳＡ?Ａｌｌｏｙｓ??／?／?？?ＣＨＮ?Ａｌｌｏｙｓ??１３００＊?／?ＥＰ７４１?Ｐａ?／?赢?ＲＵＳ?Ａｌｌｏｙｓ??／?／?，?ＦＲ?Ａｌｌｏｙｓ??‘?／?旧６９ＳＰ?Ａ?ｊ?＃?ＵＫ?Ａｌｌｏｙｓ??１９６０?１９７０?１５ｅＪｌｍｅｓ?１９３０?２０００??图２－２粉末局温合金的发展历程??表２－２典型粉末高温合金化学成分??合??合金成分（ｗｔ．％）???．＇ＳｔＬ?ＣＵ?Ｊ５ｆｅ??发?牌号?Ｃ?Ｃｒ?Ｃｏ?Ｗ?Ｍｏ?Ａ１?Ｔｉ?Ｎｂ?Ｖ?Ｈｆ?Ｚｒ?Ｂ?Ｎｉ?????ＩＮ?１００?＜０．１?１０?１４?／?３．５?５．５?４．５?／?１．０?／?０．０５?０．０１?Ｂａｌ．??ｔｆｉ?ＲｅｎｅＱ??＊?＜０．１?１４?８?３．５?３．５?３．５?２．５?５．５?／?／?０．０５?０．０１?Ｂａｌ．??一?５???代?ｉｎ７４?＜ｒ??０．０５?９．０?１６?５．３?３．７?５．０?１．８?２．６?／?０．２５?＜０．０１５?＾?Ｂａｌ．???ｉ?ｍｉ?０．０１５???ＲｅｎｅＸ??８ＤＴ?０．０３?１６?１３?４?４?２．１?３．７?０．７?／?／?０．０３?０．０１５?Ｂａｌ．??笛?Ｒ?Ｒ?１０??＿?ｐ〇?０．０３?１５?１８．５?／?５?３?３．６?／?／?０．７５?０．０６?０．０２?Ｂａｌ．??代?Ｎ１８?０．０２?１１．５?１

?北京科技大学博士学位论文???形设备的技术改造、设备能力验证以及Ｋ２１模具的设计与验证等工作。但在??我国尚无大型挤压机和大型等温锻造机的情况下，采用ＨＩＰ＋大气下的闭式等??温锻造，严格控制工艺条件，也可获得变形均匀、组织性能好的粉末高温合??金部件［１０川。??目前国内粉末高温合金涡轮盘的制备工艺如图２－３所示。??／＊?＼?／■?＼?／■?＼?／?Ｎ?／?＼??母合金制备?雾化制粉成形?ｈ雄通炉产—Ｋ．?热处理??（ＶＩＭ＾ＳＲＷＡＲ）?（ＡＡ／ＰＲＥＰ）?＾?（ＨＩＰ）?１￣／?—Ｖ?（固溶＋时效）??＼?）?Ｖ?ｙ?Ｖ?／?Ｖ?ｙ?Ｖ?／??图２－３粉末高温合金涡轮盘制备工艺路线??２．１．３粉末高温合金制粉方法??合金粉末制备是粉末冶金生产过程中的重要环节。制取粉末的方法很多，??它的选择主要取决于该材料的特殊性能及制取方法的成本。粉末的形成是依??靠能量传递到材料而制取新表面的过程，同时也因为母合金的二次熔化而引??入夹杂物。惰性气体雾化法（ＡＡ法）和等离子旋转电极离心雾化法（ＰＲＥＰ??法）是高温合金粉末生产中应用最广泛的两种制粉工艺［１２－１５］。图２－４?［１５］分别??为氩气雾化（ＡＡ）和等离子旋转电极雾化（ＰＲＥＰ）装置示意图。??产匪（ｂ）??／?＼?Ｉ?ｉ?■?？?，??Ｍｔｊｔｔｌｄ?Ｉ?＃?Ｉ?■／?、．?｜?，?＼＼??二＾?Ｉ、Ｍ。丨时］＝卜４?娜國??Ｚ￣?；ｒ—?ｋ?＂；??／?／??／?！?＼?＼?ｔｎｗｅ＾ｔｔｎ??咖‘崎柳卿呼：輪电?ｉ?．?：?＇＇?＾?ｖ?ｖｖ?■＇?？?ｒｌｒｔｌｔｗｌｐ??＼?、一

【参考文献】：
期刊论文
[1]Characteristics of Al2O3, MnS, and TiN inclusions in the remelting process of bearing steel[J]. Liang Yang,Guo-guang Cheng.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(08)
[2]电渣重熔连续定向凝固Rene88DT合金组织与偏析行为（英文）[J]. 李福林,付锐,冯涤,尹法杰,田志凌.  稀有金属材料与工程. 2016(06)
[3]水冷铜坩埚悬浮熔炼K4169合金的组织和力学性能[J]. 董天文,寇生中,蒲永亮,张志栋,郭晓凡,曲红霞.  铸造. 2015(12)
[4]真空悬浮熔炼高铌TiAl合金铸锭的成分组织均匀性[J]. 张志勇,徐向俊,郝国建,张来启,林均品.  稀有金属材料与工程. 2014(12)
[5]不锈钢中夹杂物控制综述[J]. 任英,张立峰,杨文.  炼钢. 2014(01)
[6]钢中非金属夹杂物的相关基础研究（Ⅱ）——夹杂物检测方法及脱氧热力学基础[J]. 张立峰,李燕龙,任英.  钢铁. 2013(12)
[7]钢中非金属夹杂物的相关基础研究（Ι）——非稳态浇铸中的大颗粒夹杂物及夹杂物的形核、长大、运动、去除和捕捉[J]. 张立峰,李燕龙,任英.  钢铁. 2013(11)
[8]Ni-22Cr-12Co镍基高温合金电渣重熔TiN变化行为[J]. 苗华军,王岩,曾莉,李阳.  钢铁. 2013(06)
[9]镍的电子束熔炼提纯研究[J]. 尚再艳,张涛,陈明,朱晓光,刘红宾,何金江.  稀有金属. 2013(01)
[10]高温合金熔炼工艺讨论[J]. 王晓峰,周晓明,穆松林,邹金文.  材料导报. 2012(07)

博士论文
[1]高洁净度TiAl合金及其纳米复合材料的制备，组织和力学性能[D]. 张志勇.北京科技大学 2015

硕士论文
[1]熔炼工艺及合金元素对镍基高温合金组织和性能的影响[D]. 董天文.兰州理工大学 2016



本文编号：3587802