粉末冶金法制备pm1000合金空心球多孔材料及其性能的研究

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1、国内图书分类号：TB383学校代码：10213国际图书分类号：669.138密级：公开工学硕士学位论文粉末冶金法制备PM1000合金空心球多孔材料及其性能研究硕士研究生：匡爱斌导师：李明伟副教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB383U.D.C:669.138DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringINVESTIGATIONONPROPERTIESOFHOLLOWSPHERECELLUL

2、ARMATERIALSOFPM1000ALLOYBYPOWDERMETALLURGYCandidate：KuangAibinSupervisor：Assoc.Prof.LiMingweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialScienceAffiliation：SchoolofMaterialScienceandEngineeringDateofDefence：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinIns

3、tituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要PM1000是具有良好的高温强度、高温抗蠕变强度和较好高温耐腐蚀性能等特点的氧化物弥散强化（ODS）镍基高温合金，其空心球多孔材料是高速飞行器上极具潜力的高温轻质结构材料。本文采用粉末冶金法制备PM1000合金空心球多孔材料，采用光学显微分析、扫描电子显微分析（SEM）、能谱分析以及X射线衍射分析等对空心球多孔材料的微观组织、成分分布和相组成进行了研究，并对空心球多孔材料的压缩性能进行了测试，取得如下研究成果：采用行星式球磨机按照10:1的球料比，在氩气保护气氛下对Ni、C

4、r、Al、Fe、Ti和Y2O3的混合粉末进行球磨，球磨转速越高，球磨时间越长，金属粉末的合金化程度越高。采用直径分别为Φ20、Φ10、Φ6的不锈钢磨球混配，在400r/min的转速下，球磨35h后金属粉末基本合金化完全。然而，转速过高，粉末出现“逆粉碎”现象，颗粒粗大。为进一步细化合金粉末，采用直径分别为Φ10、Φ6、Φ3的磨球混配，在320r/min的转速下进行二次球磨，随着球磨时间的延长，粉体逐渐细化，当球磨30h后，合金粉末的粒径小于30μm。以PM1000合金粉为原料，聚乙烯醇溶液为粘结剂配制合金粉浆。研究结果表明，合金粉粒越细小，粉

5、浆的涂覆性能越好；随着聚乙烯醇溶液浓度的增大，配制较佳涂覆性能的粉浆所需液固比也相应增大。配制具有较好流动性及涂覆性能合金粉浆的较佳工艺参数为：合金粉粒径为20.3μm，液固比为20%，聚乙烯醇浓度为3wt.%。块状素坯干燥过程中，素坯干燥所需时间随着温度的升高而缩短，获得素坯所需的较佳的温度应为70℃，干燥时间为22min。以4℃/min的升温速度缓慢加热素坯到350℃保温30min除去有机物，再以12℃/min的升温速度快速升温到最终烧结温度进行烧结。研究结果表明，在碳粉保护氩气气氛环境下烧结能够有效防止合金粉末被氧化，从而得到致密度较高

6、且力学性能较优异的空心球多孔材料；在1100~1300℃温度范围内，烧结温度越高，多孔材料的孔隙率越低，致密度越高，从而使得多孔材料的硬度及压缩强度越高。在1300℃下烧结所得多孔材料的显微维氏硬度值达到195.78MPa，压缩屈服强度达到26.31MPa。而当烧结温度达到1350℃时，空心球多孔试样出现部分熔化，结构不完整。所以1300℃为获得综合性能良好的完整PM1000空心球多孔材料的较佳温度。关键词：PM1000合金；空心球多孔材料；机械合金化；微观组织；力学性能-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPM1000isaN

7、i-basedoxidedispersionstrengthened(ODS)superalloywithhighstrength,creepstrengthandcorrosionresistanceathightemperature.Hollowspherecellularmaterials(HSCMs)ofPM1000,ashigh-temperatureandlightstructuralmaterialsholdimportantpotentialapplicationsonhighspeedaircraft.Inthepresen

8、tresearch,hollowspherecellularmaterialsofPM1000werepreparedbypowdermetallurgy.Them