粉末冶金法制備PM1000合金空心球多孔材料及其性能研究.pdf

1、PM1000是具有良好的高溫強(qiáng)度、高溫抗蠕變強(qiáng)度和較好高溫耐腐蝕性能等特點(diǎn)的氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)鎳基高溫合金,其空心球多孔材料是高速飛行器上極具潛力的高溫輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。本文采用粉末冶金法制備PM1000合金空心球多孔材料,采用光學(xué)顯微分析、掃描電子顯微分析(SEM)、能譜分析以及X射線衍射分析等對空心球多孔材料的微觀組織、成分分布和相組成進(jìn)行了研究,并對空心球多孔材料的壓縮性能進(jìn)行了測試,取得如下研究成果:
　　采用行星式球磨

2、機(jī)按照10:1的球料比,在氬氣保護(hù)氣氛下對Ni、Cr、Al、Fe、Ti和Y2O3的混合粉末進(jìn)行球磨,球磨轉(zhuǎn)速越高,球磨時(shí)間越長,金屬粉末的合金化程度越高。采用直徑分別為Φ20、Φ10、Φ6的不銹鋼磨球混配,在400r/min的轉(zhuǎn)速下,球磨35h后金屬粉末基本合金化完全。然而,轉(zhuǎn)速過高,粉末出現(xiàn)“逆粉碎”現(xiàn)象,顆粒粗大。為進(jìn)一步細(xì)化合金粉末,采用直徑分別為Φ10、Φ6、Φ3的磨球混配,在320r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行二次球磨,隨著球磨時(shí)間的

3、延長,粉體逐漸細(xì)化,當(dāng)球磨30h后,合金粉末的粒徑小于30μm。
　　以PM1000合金粉為原料,聚乙烯醇溶液為粘結(jié)劑配制合金粉漿。研究結(jié)果表明,合金粉粒越細(xì)小,粉漿的涂覆性能越好;隨著聚乙烯醇溶液濃度的增大,配制較佳涂覆性能的粉漿所需液固比也相應(yīng)增大。配制具有較好流動(dòng)性及涂覆性能合金粉漿的較佳工藝參數(shù)為:合金粉粒徑為20.3μm,液固比為20％,聚乙烯醇濃度為3wt.%。塊狀素坯干燥過程中,素坯干燥所需時(shí)間隨著溫度的升高而縮短,

4、獲得素坯所需的較佳的溫度應(yīng)為70℃,干燥時(shí)間為22min。
　　以4℃/min的升溫速度緩慢加熱素坯到350℃保溫30min除去有機(jī)物,再以12℃/min的升溫速度快速升溫到最終燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)。研究結(jié)果表明,在碳粉保護(hù)氬氣氣氛環(huán)境下燒結(jié)能夠有效防止合金粉末被氧化,從而得到致密度較高且力學(xué)性能較優(yōu)異的空心球多孔材料;在1100～1300℃溫度范圍內(nèi),燒結(jié)溫度越高,多孔材料的孔隙率越低,致密度越高,從而使得多孔材料的硬度及壓縮強(qiáng)度越