粉末冶金铁基高温合金致密化研究

发布时间：2017-05-16 18:19

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【摘要】： 铁基高温合金在高温下具有高的蠕变强度和抗疲劳性能,是一类具有优越综合性能的先进铁合金,该合金已经广泛应用于航空航天、核工程、能源动力、交通工程、石油化工等领域。目前国内外的研究大多采用机械合金化、热挤与热处理相结合的制备工艺,但成本昂贵,且在球磨的过程中易引入杂质元素,污染合金。 本文采用传统的粉末冶金方法,以惰性气体雾化法制取的Fe-12Cr-2.5W-0.4Ti-0.25Y_2O_3预合金粉末为原料,通过模压成形、烧结、热加工与热处理制备无杂质的铁基高温合金。通过金相分析、X射线衍射分析、SEM显微分析、TEM显微分析、以及力学性能测试等手段分析了材料的力学性能和显微结构。由于工艺简单,且不需要专用设备,可以有效的降低生产成本。本试验为铁基高温合金的实际生产和建立显微组织演变的理论框架进行了有意义的探索。经系统研究得到以下结论: (1)测试Fe-Cr-W-Ti-Y-O预合金粉末的粒度分布、显微组织和显微硬度,并在不同温度下对粉末进行退火,分析了粉末性能对压制效果的影响。 (2)采用模壁润滑和粉末润滑两种方式压制成形,分析了粉末压制成形过程中的影响因素。发现润滑方式对粉末压制成型和微观结构有很大的影响,模壁润滑避免了在粉末中添加有机物,提高了压坯的有效压制压力,从而显著消除了原始颗粒边界,使颗粒间联结紧密,经过真空高温烧结后,与粉末润滑的材料相比较,其烧结密度提高0.3～0.4g/cm~3。 (3)通过热锻和热轧使烧结材料发生大的形变,试样的致密度大幅提升。通过对显微组织观察,发现材料内部聚集着大量的位错,位错和晶界被析出的第二相钉扎,这是材料硬度提高的主要原因。 (4)对大变形量的铁基高温合金进行热处理,利用TEM进行研究,发现有第二相析出,并钉扎位错,强烈抑制基体的再结晶。不同的退火温度对析出相有直接影响,研究发现于1300℃真空退火的合金中第二相最细小,分布最为均匀和密集,对合金的强化效果最好。考察显微组织以及硬度的变化,分析退火温度对析出相的影响和材料性能变化的原因。
【关键词】：铁基高温合金 致密化 退火 析出相
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG132.32
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 文献综述9-24
• 1.1 引言9-11
• 1.2 高温合金的研究概况11-13
• 1.2.1 高温合金的分类11-12
• 1.2.2 高温合金的成分和性能特征12
• 1.2.3 高温合金的强化原理12
• 1.2.4 ODS高温合金的特点12-13
• 1.3 氧化物弥散强化(ODS)高温合金的制备13-19
• 1.3.1 制粉13-15
• 1.3.2 成形及致密化15-16
• 1.3.3 粉末冶金及热加工16-19
• 1.4 ODS析出相的形成及对铁基合金的强化作用19-23
• 1.4.1 铁基高温合金中微孔隙对ODS析出相形成的影响19
• 1.4.2 铁基高温合金成分对ODS析出相形成的影响19-21
• 1.4.3 塑性变形对ODS高温合金的影响21
• 1.4.4 热处理工艺ODS高温合金的影响21-23
• 1.5 本课题的研究内容与意义23-24
• 第二章 试验方案与过程24-29
• 2.1 试验方案的选择与依据24-26
• 2.1.1 合金体系选择24
• 2.1.2 原料粉末的选取24-25
• 2.1.3 试验工艺25-26
• 2.2 主要设备26
• 2.3 基本分析手段及方法26-29
• 2.3.1 元素含量测定26
• 2.3.2 粒度分析26
• 2.3.3 示差热分析(DSC)26
• 2.3.4 密度测量26-27
• 2.3.5 硬度测定27
• 2.3.6 X-ray衍射分析27-28
• 2.3.7 金相试样制备28
• 2.3.8 扫描电镜(SEM)观察28
• 2.3.9 透射(TEM)电镜观察28-29
• 第三章 铁基高温合金粉末性能和成形性能研究29-41
• 3.1 前言29-30
• 3.2 实验过程30-31
• 3.3 试验结果及讨论31-40
• 3.3.1 添加粉末润滑剂31-33
• 3.3.2 雾化粉末添加模壁润滑剂33-36
• 3.3.3 退火粉末添加模壁润滑剂36-39
• 3.3.4 模压成形过程与润滑剂的选择39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 铁基高温合金热加工过程的显微组织演化41-47
• 4.1 前言41
• 4.2 试验过程41
• 4.3 试验结果及讨论41-45
• 4.3.1 宏观形貌41-42
• 4.3.2 显微组织42-45
• 4.4 弥散颗粒与位错的组态45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第五章 热处理对铁基合金显微组织的影响47-57
• 5.1 前言47
• 5.2 试验过程47-48
• 5.3 试验结果及讨论48-56
• 5.3.1 退火温度对合金硬度的影响48-49
• 5.3.2 退火温度对显微组织的影响49-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 结论57-58
• 参考文献58-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果64

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张胜全;张恩玉;赵文渊;石伯承;;铁基镍铬合金膜电解工艺的研究[J];矿冶工程;2012年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 彭倩筠;12Cr-ODS铁基高温合金的制备及其高温氧化行为研究[D];华中科技大学;2011年

2 周敏;PM法制备9Cr-ODSRAFM钢的组织性能研究[D];华中科技大学;2011年

3 李俊;轻质化MA/ODS镍基高温合金的制备及组织性能热稳定的研究[D];华中科技大学;2011年

4 陈文婷;轻质化MA/ODS镍基高温合金的力学性能和高温氧化行为研究[D];华中科技大学;2009年

5 张恩玉;废铁基镍铬高温合金的综合应用研究[D];兰州理工大学;2012年

6 郭薇;粉末冶金铁基高温合金组织及力学性能研究[D];中南大学;2012年

7 李峰;镍基高温合金高效磨削砂轮磨损研究[D];南京航空航天大学;2012年

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本文编号：371586