粉末镍基高温合金FGH4586组织和性能的研究

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1、制造技术研究2014年2月第1期粉末镍基高温合金FGH4586组织和性能的研究常健吕宏军姚草根（航天材料及工艺研究所，北京100076）摘要：对粉末镍基高温合金FGH4586采用不同热等静压工艺成形后的力学性能进行测试，并对其显微组织进行分析。结果表明，对于FGH4586粉末冶金镍基高温合金，采用1200℃、3140MPa保温3h的热等静压成形，合金完全致密，密度达到8.38g/cm，能够使碳化物在合金晶内和晶界均匀析出，获得均匀的组织和较佳综合力学性能的合金。关键词：粉末高温合金FGH4586；热等静压；显微组织；性能ResearchonMicrostructureandPropertie

2、sofP/MSuperalloyFGH4586ChangJianLvHongjunYaoCaogen（AerospaceResearchInstituteofMaterialsandProcessingTechnology,Beijing100076）Abstract：ThemicrostructureandpropertiesoftheP/MsuperalloyFGH4586bydifferentHIPedarestudied.The3resultsshowthatthealloycanbecompletelydenseas8.38g/cmafter1200℃/140MPax3hHIPed

3、andachievethebettermechanicalpropertywithevenlydistributedmicrostructure.Keywords：P/MSuperalloyFGH4586；hotisostaticpressing；microstructure；properties1引言但无论是航空还是航天领域都还没有真正的实际应用，距离可重复使用液体火箭发动机的工程应用还有航天发动机用高温合金的粉末冶金热等静压成相当的距离。本文主要对目前我国航天发动机常用的[1]形技术的研究已经开展了四十多年。粉末冶金技术镍基高温合金GH4586采用粉末冶金热等静压成形后作为实现低成本、近

4、净成形、材料与结构成形一体化组织和性能进行研究。的新技术，具有材料利用率高，组织细小均匀等特点，还能降低检测和维修成本，延长疲劳寿命。该种成形2试验材料和试验方法方式尤其适用于受传统加工工艺和环境兼容性限制的高温合金和生产效率较低，性能、寿命和可靠性要2.1实验材料求较高的液体燃料火箭发动机用材料，粉末高温合金热等静压成形更为可重复使用运载火箭技术和空间表1等离子旋转电极法制备GH4586合金粉末运输系统提供了可靠的技术保障，是目前国内外镍基化学成分（质量分数%）[2，3]高温合金材料制备与成形的研究热点。俄罗斯的元素CrTiAlWMoMgCoFeMn粉末冶金技术开发早、技术成熟，在火箭发动

5、机中大成分19.463.471.793.587.980.00312.410.160.01量采用，欧美的新一代液体火箭发动机也普遍采用了元素SSiBPCNHO粉末冶金工艺制造涡轮泵关键零件。相比之下，我国成分0.0020.100.0100.0090.060.00210.00060.0035的粉末冶金制造工艺虽然作了很多的基础研究工作，作者简介：常健（1982-），工程师，材料学专业；研究方向：粉末高温合金。收稿日期：2014-01-1634制造技术研究航天制造技术采用粉末等离子旋转电极法（PREP）制备的镍MASTERSIZER2000粒度分析仪进行粒度分析，粒度基高温合金GH4586球形合金

6、粉末，其化学成分见表分布结果如图1所示。1。对100目以下的GH4586合金粉末使用粒度分布161412%10/8体积(%)积体64200.010.111010010003000粒度粒度(/μmμm)4586-平均,2007年4月5日14:32:15图1GH4586合金粉末粒度分布曲线一小部分椭球形及不规则形状的粉末颗粒。从图3可以发现颗粒中以树枝晶为主，部分颗粒之间存在粘连，并且粘连处也是树枝晶形貌。2.2实验方法采用扫描电镜和金相显微镜对GH4586合金粉末颗粒形貌和组织进行观察。试验采用旋转电极法制备图2镍基高温合金GH4586粉末扫描形貌的50～150μm的FGH4586合金粉末，并

7、对其进行预处理后，在1100℃、1180℃、1200℃和1240℃四个温度进行热等静压成形，压制压力140MPa，压制时间3h。对不同热等静压工艺的FGH4586合金的密度、力学性能进行测定，并使用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜对合金组织进行观察研究。3试验结果及分析图3镍基高温合金GH4586粉末金相组织3.1热等静压工艺对FGH4586合金密度的影响图2所示为镍基高温合金GH4586粉末扫描电镜对热等静压