鎳基高溫合金空心球多孔材料的制備與性能研究.pdf

1、本文以INCO-617合金粉為原材料，聚乙烯醇為粘結(jié)劑，聚苯乙烯珠粒為造孔劑，采用粉末冶金法制備了Ni基高溫合金空心球多孔材料及其夾芯結(jié)構(gòu)。探討了粉末類型、粘結(jié)劑濃度、液固比對合金粉漿涂覆性能的影響，并研究了空心球多孔材料的燒結(jié)工藝。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射等分析測試手段，對材料的燒結(jié)組織與相組成進行了分析，并對所制備的材料進行了壓縮實驗，研究空心球多孔材料壓縮性能的變化規(guī)律。
　　實驗制備了孔隙率為78.1～90.7％的I

2、NCO-617合金空心球多孔材料，對其制備工藝的研究表明，在適合的粘結(jié)劑濃度下，小尺寸的霧化細粉或不規(guī)則形狀的球磨粉末均具有良好的涂覆性；采用低粘結(jié)劑濃度，霧化細粉或高比表面能的球磨細粉，采用更高的燒結(jié)溫度、更長的燒結(jié)時間均有利于空心球多孔材料孔壁的致密化。多孔材料的相組成為基體γ相、高Cr碳化物M23C6和高Mo碳化物M6C兩種碳化物組成。對于霧化細粉制備的空心球多孔材料，隨著燒結(jié)溫度的提高以及時間的延長，碳化物的尺寸增大，數(shù)量先增多

3、后減少。相同工藝下，球磨粉末制備的空心球多孔材料的碳化物尺寸更小、析出更彌散。
　　空心球多孔材料的孔隙率主要受空心球的結(jié)構(gòu)參數(shù)與排布方式的影響。顯微硬度實驗和壓縮實驗結(jié)果表明，粉末燒結(jié)情況和顯微組織兩類因素綜合作用影響著高溫合金空心球多孔材料的力學(xué)性能。霧化細粉制備的空心球多孔材料具有更優(yōu)的壓縮性能，隨著孔壁致密化程度的提高，孔壁的硬度提高，空心球多孔材料的壓縮強度以及彈性模量增加，應(yīng)力-應(yīng)變曲線開始出現(xiàn)明顯的平臺區(qū)，進一步提高

4、燒結(jié)溫度或延長燒結(jié)時間，由于碳化物的影響，平臺區(qū)的應(yīng)力波動有所增加。相同工藝以及密度條件下，薄壁小孔徑空心球多孔材料的力學(xué)性能要優(yōu)于厚壁大孔徑空心球結(jié)構(gòu)，BCC結(jié)構(gòu)空心球多孔材料的力學(xué)性能要優(yōu)于SC結(jié)構(gòu)的空心球多孔材料?？招那蚪Y(jié)構(gòu)與制備工藝相同時，空心球多孔材料的密度和壓縮性能可以通過選用不同直徑的造孔劑來控制。實測的σ*/σs值遠高于開孔泡沫，燒結(jié)溫度為1230℃時，其壓縮強度甚至與閉孔泡沫理論值接近。高溫合金空心球多孔材料的壓縮斷口

5、主要為粉粒間燒結(jié)頸的斷裂，隨著粉末燒結(jié)程度的提高，斷口處致密金屬斷面的面積越大，斷裂前孔壁參與塑性變形的體積增多。當(dāng)燒結(jié)溫度高于1150℃時，空心球多孔材料壓縮時呈現(xiàn)出逐層破壞的變形特征?？招那蚨嗫撞牧暇哂辛己玫奈苣芰σ约案叩奈招?，致密化區(qū)前吸能效率大于70%。
　　以實驗制備的INCO-617合金空心球多孔材料為芯體，采用球磨細粉粉漿連接法，制備了具有足夠強度的冶金結(jié)合界面的高熔點三明治夾芯結(jié)構(gòu)?？招那蚨嗫撞牧蠆A芯管改變了