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(lèi)型、粘結(jié)劑濃度、液固比對(duì)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(cè)試手段，對(duì)材料的燒結(jié)組織與相組成進(jìn)行了分析，并對(duì)所制備的材料進(jìn)行了壓縮實(shí)驗(yàn)，研究空心球多孔材料壓縮性能的變化規(guī)律。
　　實(shí)驗(yàn)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(duì)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(xì)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(xì)粉或高比表面能的球磨細(xì)粉，采用更高的燒結(jié)溫度、更長(zhǎng)的燒結(jié)時(shí)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M(jìn)o碳化物M6C兩種碳化物組成。對(duì)于霧化細(xì)粉制備的空心球多孔材料，隨著燒結(jié)溫度的提高以及時(shí)間的延長(zhǎng)，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(shí)驗(yàn)和壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，粉末燒結(jié)情況和顯微組織兩類(lèi)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(xì)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(qiáng)度以及彈性模量增加，應(yīng)力-應(yīng)變曲線開(kāi)始出現(xiàn)明顯的平臺(tái)區(qū)，進(jìn)一步提高

4、燒結(jié)溫度或延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間，由于碳化物的影響，平臺(tái)區(qū)的應(yīng)力波動(dòng)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(shí)，空心球多孔材料的密度和壓縮性能可以通過(guò)選用不同直徑的造孔劑來(lái)控制。實(shí)測(cè)的σ*/σs值遠(yuǎn)高于開(kāi)孔泡沫，燒結(jié)溫度為1230℃時(shí)，其壓縮強(qiáng)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(shí)，空心球多孔材料壓縮時(shí)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(shí)驗(yàn)制備的INCO-617合金空心球多孔材料為芯體，采用球磨細(xì)粉粉漿連接法，制備了具有足夠強(qiáng)度的冶金結(jié)合界面的高熔點(diǎn)三明治夾芯結(jié)構(gòu)。空心球多孔材料夾芯管改變了