FGH4097基沉淀强化型粉末冶金高温合金

粉末高温合金FGH4097高温变形流变应力模型

性拟合，得到直线的斜率 n2=5.17，与式（7）得到的 n2 值接
近。截距 lnA=110.97，则 A=1.56E+48s-1。
《模具制造》2024 年第 3 期
·模具材料及热处理技术·
参
[1]
[2]
[3]
[4]
图7
[5]
lnZ-ln[sinh（ασp）]关系
将上述参数代入式（1）中，即可得到 FGH4097 的
续，流变应力开始趋于稳定，这是由于动态再结晶的软
Q
）
（1）
RT
在 ασp<0.8 的低应力水平下，式（1）可以表达为：
Q
（2）
ε̇ = A1σpn1 exp（- ）
RT
在 ασp>1.2 的高应力水平下，式（1）可以表达为：
Q
（3）
ε̇ = A2exp（βσp）exp（- ）
RT
式中 ε̇ ——应变速率，s-1
涡轮盘等关键部件[2~5]。美国普遍采用挤压+等温锻造+
艺及组织性能调控机制。
· 70 ·
实验方法
FGH4097 粉末高温合金的主要合金元素有 Cr、Mo、
如表 1 所示。运用 gleeble-3500 热模拟机开展系列等温
以 20℃/s 将圆柱试样分别加热至变形温度 1, 050℃ 、
strain rate. At a certain strain rate, the flow stress decreases with the increase of temperature. The
Arrhenius hyperbolic sinusoidal model was used to fit the stress-strain curve of FGH4097 alloy to

粉末高温合金FGH95和FGH96的热机械疲劳性能

第６期
粉末高温合金ＦＨ５和ＦＨ６的热机械疲劳性能Ｇ９Ｇ９
ｌ０６０１０２０
９７
８００４Ｑ
．．
。。Ｏ。Ｏｌ
．
Ｏ０５．０Ｏ０１．０￡｜ｍｍｍＬｌＯＰＧＨ９Ｆ５。１Ｏ．％
６ｍｍ的热
采用机械应变控制方式分别进行了应变比Ｒ＝
一
１０３０（￣６０同相位热机械疲劳试验和反相．，５￣０ ℃ ｃ＝
位热机械疲劳试验。
试验过程中采集的波形分别如图１和图２所
示。从图１图２可以看出，验过程中的温度循和试环控制的非常理想。
）２ｌ
１０００・
８００６０．０４
，
ｂ４’ｏｏ０ｏ．８．ｄＩ
ｒ鼻碡－
，
‘ ．
ｅ（ｎ／ｍｍ／
ＩＰ，３０－０５－０℃ ，－６－ｓ＝１０．％
高强度低塑性的特点。当应变水平较高时（ｓ ≥ …
限温度的等温低循环疲劳寿命短，Ｇ９ＦＨ５合金就
存在此类现象。基于以上原因，于航空发动机对涡轮叶片和涡轮盘等关键部件只进行等温低周疲劳试验来进行的抗疲劳设计，存在不安全因素，不能够满足安全设计的要求。因此，有必要对既承受机械载荷又承受热载荷的材料进行模拟实际工况的热机械疲劳试验。目前，内外航空发动机的涡轮盘材料多为粉国末高温合金，同时对粉末高温合金的力学性能开展了广泛深入的研究，为粉末涡轮盘在航空发

FGH4097镍基粉末高温合金的制备工艺与显微组织

第30卷第6期 2020年12月粉宋冶全工业P O W D E R M E T A L L U R G Y I N D U S T R YVol. 30, N o.6, p89-95Dec. 2020DOI ：10.13228/j.boyuan.issn 1006-6543.20200232FG H4097镍基粉末高温合金的制备工艺与显微组织徐鸣'，侯琼李昌4，杨升％刘建涛2’3，曲敬龙^(1.海军装备部重大专项装备项目管理中心，北京100071; 2.北京钢研高纳科技股份有限公司，北京100081;3.钢铁研究总院高温材料研宂所，北京100081;4.中国航发贵州黎阳航空动力有限公司，贵州贵阳550014;5.中国航发贵阳发动机设计研究所，贵州贵阳550081)摘要：本文总结了我国了21世纪初研制的高合金化丫'相沉淀强化镍基粉末高温合金F G H4097在成分设计、制备工艺、显微组织等方面的研宄工作，对于进一步提高F G H4097合金涡轮盘件的材料利用率进行了展望。

关键词：F G H4097粉末高温合金:制备工艺；显微组织文献标识码：A文章编号：1006-6543(2020)06-0089-07The production process and microstructure of Nickel-basedpowder metallurgy (PM) superalloy FGH4097XU Ming1,HOUQiong2'3,L I Chang4,YANGSheng s,LIU Jiantao23,QU Jinglong23(1. Major Special Equiment Project Management Center of Navy Equipment Department, Beijing 100071,China；2. GAONA Aero Material Co., Ltd., Beijing 100081 , China；3. High Temperature Materials Research Institute, CISRI, Beijing 100081, China；4. AECC Guizhou Liyang Aviation Power Co.，Ltd.，Guiyang 550014, China；5. AECC Guiyang Aero-Engine Research Institute, Guiyang 550081, China) Abstract：The research work on the composition design, production process and microstructure of high alloying Y phase precipitation enhanced Nickel-based powder metallurgy (PM) superalloy FGH4097 developed in China in the early 21st century were summarized in this paper. The further investigation in improving the material utilization of FGH4097 turbine disk was discussed.Keyw ords：FGH4097 powder metallurgy superalloy ；production process；microstructure粉末高温合金（Powder Metallurgy Superalloy)是指采用粉末冶金工艺生产的高合金化程度的高温合金材料，可消除此类材料采用常规铸造工艺制备产生的宏观偏析，同时还具有组织均匀和晶粒细小的突出优点，显著提高了合金的力学性能和热工艺性能。

《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》

评级 0.5 级标准。
粒径≤45μm，流动性≤35s/50g，中位径 D50≤35μm，松装密度≥50%理论密度，氧含量≤0.180%。
汽车、机械、船舶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3
序号
材料名称
29 粉末锻造低合金钢
30 注射成型软磁材料
性能要求常态，抗拉强度≥790MPa，硬度≥24 HRC，冲击功≥7J；热处理态，抗拉强度≥2000MPa，硬度≥54 HRC，冲击功≥4J。
应用领域先进轨道交通装备
孔隙度 A02B00，非化合碳 C00，无 η 相，横向断裂强度≥2500MPa，维氏硬度 1380～1510（HV3）。
工程机械
α 相平均晶粒度尺寸≥2.4μm，洛氏硬度≥85.0HRA，横向断裂强度≥2400MPa。
钢铁
屈服强度≥690MPa，抗拉强度≥830MPa，冲击功≥21J，FATT50≤80℃，600℃、230MPa 应力条件下断裂时间≥500 超超临界汽轮发电机组
向心部 V 型缺口冲击功≥13.6J，横向和纵向比≥0.85，球化组织 AS1～AS4，带状组织级别 SB 级。
[O]≤7ppm，[Ti]≤15ppm，夹杂物 A+B+C+D≤2 级，最大颗粒夹杂物 DS≤0.5 级，4.5GPa 赫兹应力下的接触疲劳寿命 L10≥5×107 次。
焊接线能量≥100kJ/cm，焊接接头 Rm≥490MPa，与母材同等温度考核低温韧强，并满足 GB712-2011 的要求。
（5）堆内构件 308L 型焊接材料（焊态和焊后热处理态）：室温抗拉强度≥520MPa，350℃抗拉强度≥395MPa，
铁素体含量 5～15FN；
（6）主管道用 316L 型焊接材料：室温抗拉强度≥550MPa，350℃抗拉强度≥430MPa，铁素体含量 5～16FN，晶

Ti6Al4V_合金粉末高温高压成形过程中粉固界面及其耦合变形研究

第50卷第1期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.1 2019年1月Journal of Central South University (Science and Technology)Jan. 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2019.01.005Ti6Al4V合金粉末高温高压成形过程中粉固界面及其耦合变形研究季晨昊，郎利辉，黄西娜，孟凡迪，徐文才(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京，100083)摘要：通过数值模拟和热等静压(HIP)试验，研究Ti6Al4V合金粉末热等静压成形过程中与包套的接触状态，建立热等静压力学模型以及摩擦因数的力学方程，基于数值模拟结果，根据粉末致密化理论就接触模型对摩擦因数、相对密度、相对位移的影响进行分析和讨论。

研究结果表明：在热等静压过程中，Shima模型对描述Ti6Al4V合金粉末的致密化过程具有较高精度，圆柱试验件尺寸数值模拟结果与试验结果的相对误差在5%以内；Stick−slip 模型对于摩擦因数的变化过程以及相对位移的变化趋势的预测结果与实际一致，摩擦因数稳定值为0.15；Bilinear 模型对于相对密度变化趋势的预测结果与实际一致，相对密度误差为1%；采用Stick−slip模型可以准确地预测包套的变形及粉末的致密化过程。

关键词：Ti6Al4V合金；热等静压；数值模拟；接触模型中图分类号：TF124 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2019)01−0029−09Research on powder-solid interface and coupling deformation ofTi6Al4V alloy powder during high temperature and high pressureJI Chenhao, LANG Lihui, HUANG Xina, MENG Fandi, XU Wencai(School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100083, China)Abstract: In order to study the contact state of Ti6Al4V alloy during hot isostatic pressing(HIP), numerical simulations and HIP test were carried out. The mechanical model and mechanical equation considering friction coefficient of HIP was proposed. According to the theory of powder densification, the impact of the contact model on friction coefficient, relative density and relative displacement was discussed based on numerical simulation results. The results show that the Shima model describes the densification process of Ti6Al4V alloy powder with high precision. The cylindrical capsule size error between numerical simulation and experiment is less than 5%. The predicted results of Stick−slip model in the variation trend of coefficient friction and relative displacement are consistent with the actual situation. The predicted results of Bilinear model in the changing trend of relative density are consistent with the actual situation. The coefficient of friction is stable at 0.15. The error of relative density between numerical simulation and experiment is only 1%. The Stick−slip model can accurately predict the deformation of the capsule and the densification process of the powder.Key words: Ti6Al4V alloy; hot isostatic pressing; numerical simulation; contact model钛合金具有较高的比强度，同时钛合金的耐热性、耐蚀性、抗弹性良好[1]，广泛应用于航空航天、军事和船舶等领域。

FGH96、FGH97粉末盘的无损检测

FGH96、FGH97粉末盘的无损检测董德秀;熊瑛;刘怀南;张传明【摘要】Through the studying of NDT methods used for FGH96 andFGH97 powder Nickel-based superalloy turbine disk and labyrinth disk,the ultrasonic inspection and fluorescent particle inspection processes have been determined for the powder disks.The inspection results prove thatthe alloy made by hot isostatic pressing（HIP）＋forging is more suitable for exposing indications with ultrasonic inspection,while the alloy made by direct HIP is good for indicating flaws with fluorescent particle inspection.%通过对FGH96粉末、FGH97粉末镍基高温合金涡轮盘、篦齿盘无损检测方法研究,确定了粉末盘超声检测和荧光检测工艺。

通过检测结果研究发现,热等静压＋锻造态合金有利于超声检测,并发现了缺陷显示;直接成型热等静压态合金有利于荧光检测,并发现了缺陷显示。

【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2012(034)005【总页数】5页(P76-80)【关键词】粉末盘;超声波检测;荧光检测【作者】董德秀;熊瑛;刘怀南;张传明【作者单位】黎明航空发动机集团公司,沈阳110043;黎明航空发动机集团公司,沈阳110043;黎明航空发动机集团公司,沈阳110043;黎明航空发动机集团公司,沈阳110043【正文语种】中文【中图分类】TG115.28粉末高温合金特点为晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、合金化程度高、屈服强度高、疲劳性能好，是制造高推比新型发动机涡轮盘、篦齿盘等最佳材料，我国某型号发动机就用到了粉末材料（FGH96、FGH97）。

粉末高温合金的成分及生产工艺

粉末高温合金的成分及生产工艺各国研制成功的粉末高温合金有10余种，其中作用较广的有IN100，Rene’95，MERL76，Rene’88DT，зΠ741HΠ等。

它们都属于沉淀强化型镍基高温合金，化学成分见表15所示。

表15 几种国外粉末高温合金的化学成分FGH95是我国研制的第一个粉末高温合金，其成分相当于美国GE公司的R ene’95合金（表16），是一种高合金化的r′相沉淀强化型镍基高温合金，其r′体积含量为50%～55%，r′形成元素含量（原子）为28%。

它是当前650℃使用条件下强度水平最高的涡轮盘材料。

除用于高、低压涡轮盘外，也可用于压气机盘、涡轮轴、涡轮挡环、高温密封件等高温零件。

表16 FGH95粉末高温合金化学成分根据不同使用要求，对粉末高温合金可以采用HIP（热等静压）直接成形、HIP+模锻、HIP+等温锻和挤压+等温锻等不同工艺路线。

在我国没有大型挤压机和大型等温锻造机的条件下，曾选用HIP+包套模锻的成形工艺路线，模锻出φ420mm和φ630mm的全尺寸涡轮盘，盘件的性能基本达到了美国同类合金Rene’95技术条件的要求。

存在的问题是粉末中的陶瓷夹杂含量较高，致使材料性能不太稳定。

采用等离子旋转电极制粉设备制得粉末，其粉末质量大幅度提高。

φ420mmFGH95粉末高温合金涡轮盘的制造工艺流程如图24所示。

图24 粉末盘制造工艺流程（1）母合金熔炼用200kg真空感应炉冶炼，熔炼温度1550℃,真空度1.3×10-1Pa，浇注成φ80×1000mm的圆棒，处理后准备重熔喷粉。

（2）雾化制粉用65kg真空感应炉—氩气雾化装置将母合金重熔，熔液经漏嘴流下，用高压氩气将其雾化成粉末。

浇注温度为1520℃，氩气喷吹压力为1.6～1.8MPa。

（3）粉末处理粉末高温合金对粉末质量要求十分严格。

FGH95合金粉末在氩气保护下筛分，粒度为-150目。

粉末经静电分离法去除陶瓷夹杂。

中国高温合金牌号

中国高温合金牌号：GH1015 GH1016 GH1035 GH1040 GH1131 GH1139 GH1140 GH2035A GH2036 GH2038 GH2130 GH2132 GH15 GH16 GH35 GH40 GH131 GH139 GH140 GH35A GH36 GH38A GH130 GH132 GH2135 GH2150 GH2302 GH2696 GH2706 GH2747 GH2761 GH2901 GH2903 GH2907 GH2909 GH2984 GH3007 GH3030 GH3039 GH3044 GH3128 GH3170 GH3536 GH3600 GH135 GH150 GH302 GH696 GH706 GH747哈氏合金圆钢，规格全，价格低，厂家直销 GH761 GH901 GH903 GH907 GH909 GH984 GH5K GH30 GH44 GH128 GH170 GH536 GH600 GH3625 GH3652 GH4033 GH4037 GH4049 GH4080A GH4090 GH4093 GH4098 GH4099 GH4105 GH4133 GH4133B GH4141 GH4145 GH4163 GH4169 GH4199 GH4202 GH4220 GH625 GH652 GH33 GH37 GH49 GH80A GH90 GH93 GH98 GH99 GH105 GH33A GH4133B GH141 GH145 GH163 GH169 GH199 GH202 GH220 GH4413 GH4500 GH4586 GH4648 GH4698 GH4708 GH4710 GH4738 GH4742 GH5188 GH5605 GH5941 GH6159 GH6783 GH413 GH500 GH586 GH648 GH698 GH708 GH710 GH738 GH684 GH742 GH188 GH605 GH941 GH159 GH783 K211 K213 K214 K401 K402 K403 K405 K406 K406C K407 K408 K409 K412 K417 K417G K417L K418 K418B K419 K419H K11 K13 K14 K1 K2 K3 K5 K6 K6C K7 K8 K9 K12 K17 K17G K17L K18 K18B K19 K19H K423 K423A K424 K430 K438 K438G K441 K461 K477 K480 K491 K4002 K4130 K4163 K4169 K4202 K4242 K4536 K4537 K4648 K4708 K23 K23A K26 K430 K38 K38G K41 K461 K77 K80 K91 K002 K130 K163 K4169 K202 K242 K536 K537 K648 K708 K605 K610 K612 K640 K640M K6188 K825 K605 K10 K612 K40 K40M K188 K25DZ404 DZ405 DZ417G DZ422 DZ422B DZ438G DZ4002 DZ4125 DZ4125L DZ640M DZ4 DZ5 DZ17G DZ22 DZ22B DZ38G DZ002 DZ125 DZ125L DZ40M DD402 DD403 DD404 DD406 DD408 DD3 DD4 DD6 DD8 HGH1035 HGH1040 HGH1068 HGH1131 HGH1139 HGH1140 HGH2036 HGH2038 HGH2042 HGH35 HGH40 HGH68 HGH131 HGH139 HGH140 HGH36 HGH38 HGH42 HGH2132 HGH2135 HGH2150 HGH3030 HGH3039 HGH3041 HGH3044 HGH3113 HGH3128 HGH3367 HGH3533 HGH3536 HGH3600 HGH4033 HGH4145 HGH4169 HGH4356 HGH4642 HGH4648 HGH132 HGH135 HGH150 HGH30 HGH39 HGH41 HGH44 HGH113 HGH128 HGH367 HGH533 HGH536 HGH600 HGH33 HGH145 HGH169 HGH356 HGH642 HGH648 FGH4095 FGH4096 FGH4097 FGH95 FGH96 FGH97 MGH2756 MGH2757 MGH4754 MGH4755 MGH4758 MGH2756 MGH2757 MGH754 MGH5K JG1101 JG1102 JG1201 JG1202 JG1203 JG1204 JG1301 JG1302 JG4006 JG4006A JG4246 JG4246A TAC-2 TAC-2M TAC-3A TAC-3B TAC-3C TAC-3D TAC-1 TAC-1B IC6 IC6A MX246 MX246A)。

粉末冶金高温合金的组织和性能研究

图２ＦＧＨ４０９６合金显微组织形貌．
Ｆｉｇ．２
ＭｉｅｒｏｓｔｒｉａｃｔｔｔｉｍｏｆｓｕｐｅｒａｌｌｏｙＦＧＨ４０９６ｄ—金相；ｂ—ⅡＭ
图３ＦＧＨ４０９７合金显微组织形貌Ｆｉｇ．３Ｍｉｅｒｏｏｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｕｐｅｒａｌ｜ｏｙＦＧＨ４０９７
ｎ一金相；６一ｓＥＭ
３．３台金性能
台盒
Ｔａｂｌｅ２
裹２３种台金中的相组成Ｃｏｍｏｏｓｌｔｔｏｎｏｆｔｈｅｐｈａｓ８ｉｎＦＣＩｔ４０９５，ＦＧＩｔ４０９６ａｎｄ１７ＣＩｔ４０９７ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｓ
ＦＣ｝１４０９５
ＦＧＨ４０９６
ＦＧＨ４０卯
合盒中相组成
Ｔ，Ｙ’，ＭＣ，鸭Ｂ２（痘）
１，一．Ｍｃ，Ｍ∞（２６（痕），Ｍ，Ｂ２（痕）
３．３．１室温拉伸性能ＦＧＨ４０９５的室温拉伸强度分别比ＦＧＨ４０９６和ＦＧＨ４０９７高１１％和２１％，ＦＧＨ４０９７的拉伸塑性最好。ＦＧＨ４０９６介于二者之间（图４）。从屈强比（％：／吼）看，ＦＧＨ４０９７为０．６８，ＦＧＨ４０９６为０．７２．ＦＧＨ４０９５为
０．７５。
３．３．２室温硬度和室温冲击韧性从表３可见，ＦＧＨ４０９５室温硬度分别比ＦＧＨ４０９６和ＦＧＨ４０９７合金高１０％和２１％，ＦＧＨ４０９５室温冲击韧性最差，ＦＧＨ４０９６与ＦＧＨ４０９７比ＦＧＨ４０９５高约６０％。
ＳｔｕｄｙＯｉｌＭｉｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＤｉｆｆｅｒｅｎｔＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＳｕｐｅｒａｌｌｏｙｓ
ＺｈａｎｇＹｉｗｅｎ＠ＴａｏＹｕＺｈａｎｇＹｉｎｇＬｉｕＪｉａｎｔａｏＺｈａｎｇＧｕｏｘｉｎｇＺｈａｎｇＮａ（Ｈｉ曲ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＩＳＲＩ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）

粉末冶金高温合金

氧化物弥散强化型高温合金以热稳定性高的超细氧化物质点均匀分布在金属或合金基体内，起弥散强化作用的高温合金材料。简称 ODS（oxide dispersionstrengthening）高温合金。
发展过程
粉末冶金高温合金在高温合金中起强化作用的析出相（金属间化合物或碳化物）随温度升高会重新溶入基体。因此，高温合金的最高工作温度必然受强化相溶解温度的限制。为解决这一问题，从50年代起美国克里门斯(ns) 和格雷戈里(E.Gregory)等人开始了氧化物弥散强化高温合金的研究。
成分性能
粉末冶金高温合金几种常用沉淀强化型粉末高温合金的化学成分见表1。这些合金与同牌号的用铸造或变形工艺制备的高温合金相比，含碳量较低，可以避免在粉末颗粒边界析出碳化物膜,影响材料性能。表1中的MERL76合金是在IN 100合金成分的基础上降低碳含量，并加入强碳化物形成元素铌和铪，这就消除了粉末颗粒表面不良问题，提高了合金强度，并且可以采用直接热等静压成形工艺。
用粉末冶金工艺制取的高温合金。现代喷气推进技术的发展，对高温合金工作温度及性能的要求日益提高。用变形工艺和铸造工艺制备高合金化的高温合金，由于铸锭偏析严重、加工性能差和成形困难，已不能满足要求。而采用粉末冶金工艺，由于粉末颗粒细小，凝固速度快，合金成分均匀，因而产品没有宏观偏析，性能稳定,加工性能良好,而且可以进一步提高合金化程度。在粉末冶金技术中采用热等静压直接成形或用超塑性等温锻造成接近制品尺寸的工艺,还可以提高金属利用率,减少机械加工量，从而降低成本。粉末冶金技术的缺点是金属粉末易于氧化和污染，工艺要求严格。按合金强化方式可分为沉淀强化型和氧化物弥散强化型两类（见金属的强化）。
粉末冶金高温合金
几种常用的沉淀强化型粉末高温合金的性能见表 2。这些合金的屈服强度和疲劳强度显然高于同牌号的铸造成形和变形高温合金。

粉末高温合金FGH4097热变形行为研究

少。此外，FGH4097 合金中的 γ′相含量更高，对固溶处
理方式更为敏感。因此，有必要开展 FGH4097 合金的热变
形行为研究，以获得合金的本构方程及热变形特点。
力 - 真应变曲线都是典型的动态再结晶型曲线，且应力水平
随着变形速率的降低而降低，随着变形温度的降低而升高。
由于温度越低，应变速率越高，DRX 的软化作用越弱，引起
基体中的位错密度不断上升，因而导致稳态应力水平越高，
亦引起峰值应变 εp 随着变形温度的降低和应变速率的升高
而呈现增大的趋势。
（ａ）１２００℃和（ｂ）１０８０℃
1 实验材料及实验方法
实验所用材料为过固溶处理的 FGH4097 合金。利用
Gleeble-3800 进行热压缩实验，变形温度分别为 1080℃、
238
1200
31.7
51.8
85.6
118.1
2.2 本构方程
金属材料的热加工过程主要取决变形温度 T、变形速率
和变形量 ε 等三个参数，其中 T 和对热变形过程的影响
尤为显著。利用式（1）~（3）可以用于计算合金本构方程：
收稿日期：２０２０－０６
（1）
作者简介：袁理工
１１２０．０＇，ｗｈｉｃｈｉｓｄｕｅｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｗｏ－ｐｈａｓｅｆｌｏｗｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｔｈｅ γ ＋０．０＇ｒｅｇｉｏｎ．
Keywords: ｆｇｈ４０９７ａｌｌｏｙ；ｈｏｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒ；ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｅｑｕａｔｉｏｎ
中图分类号：ＴＦ１２４．３２文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－５０６５（２０２０）１３－０００９－２

粉末高温合金FGH96中的原始粉末颗粒边界及其对合金拉伸断裂行为的影响

粉末高温合金FGH96中的原始粉末颗粒边界及其对合金拉伸断裂行为的影响马文斌;刘国权;胡本芙;张义文;刘建涛【摘要】The precipitates on the prior and 1 150 ℃ vacuum-treated FGH96 powder surface, as well as the prior particle boundary (PPB) were investigated. Besides, the influences of PPB precipitate during tensile test at room temprature and 750 ℃ were also studied. The results show that precipitates seldom distribute on the surface of the prior powders. Block shaped carbides MC and oxide particles are observed on the surface of the powders treated at 1 150 ℃. PPB precipitates of hot isostatic pressed (HIPed) and heat treated (HTed) FGH96 alloy are made up of block-shaped MC, granular MC and Zr rich oxides particles. After solution and aging treatment, the block carbides grow up and the rounded carbides partly dissolve. As a result, the particle size distribution of PPB carbides changes from unimodal distribution of HIPed alloy to bimodal distribution of HTed alloy. When tension testing performs at room temperature, the micro flaws form around PPB of carbides and then enlarge, which results in the fracture along PPB. As the tension temperature increases to 750 ℃, M23C6 carbides precipitate at the grain boundary, block-shaped and granular carbides serving as a carbon resource partly dissolved. The fracture surface of 750 ℃specimen shows a mixture fracture mechanism of grain boundary and PPB fracture.% 采用等离子电极旋转雾化法和热等静压法(hot isostatic press, HIP)分别制备FGH96粉末与合金，对原始及高温(1150℃)预热处理后的FGH96粉末表面析出相以及HIPed FGH96合金的原始粉末颗粒边界(prior particle boundary，简称PPB)进行分析，进而研究PPB对合金室温和750℃拉伸断裂行为的影响。

镍基粉末高温合金fgh96中原始粉末颗粒边界的形成机理

镍基粉末高温合金fgh96中原始粉末颗粒边界的形成机
理
研究FGH96是一种高温合金，主要成分是镍基。

它的原始粉末颗粒大小及边界形状和表面形貌对最终材料结构有重要影响。

研究表明，FGH96粉末颗粒边界形成机理包括抛物线热退火温度和气体选择性气体沉积。

具体来说，在抛物线热退火温度下，粉末颗粒表面的晶格结构发生变化，从而形成毛细表面结构和细微裂纹，使其表面更易形成气体沉积物。

而气体选择性气体沉积技术可以有效地改变颗粒边界材料的组成，利用粉末颗粒之间成核反应使其边界更加清晰。

FGH4095镍基沉淀强化型高温合金

FGH4095镍基沉淀强化型高温合金
FGH4095是一种采用粉末冶金工艺制备的镍基沉淀强化型高温合金，γ＇相的体积分数约占合金的47%-50%，650℃以下长期使用。

与同类铸、锻高温合金相比，它具有组织均匀、晶粒细小、屈服强度高、抗疲劳性能好等优点，是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种涡轮盘用合金，也用于高性能航空发动机鼓筒轴、环形件及其他热端转动部件。

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制度Ⅰ：(1120-1160)℃±10℃*(2-4)h/盐淬或油淬+870℃±10℃*1h/AC+650℃±10℃*24h/AC，适于盘形件；
制度Ⅱ：（1140-1160）℃±10℃*(1-2)h/盐淬+870℃±10℃*1.5h/AC+650℃±10℃*24h/AC，适于环形件。

高温材料在燃气轮机中的应用和发展

高温材料在燃气轮机中的应用和发展燃气轮机在过去几十年中取得了突飞猛进的发展。

燃气轮机具有热效率高、污染少、耗水少等优点，参与联合循环的燎气轮机组能达到更高的热效率，因而燃气轮机在电力上的应用越来越广泛。

材料是先进燃气轮机设计、制造技术的基础和保证条件，特别足高温材料，没有先进的高温材料就不可能设计制造出先进的燃气轮机。

高温合金材料是燃气轮机材料中极其重要的组成部分。

在燃气轮机燃烧室、导向叶片、涡轮动叶片以及涡轮盘等部位上都有着广泛的应用。

本文就当前燃气轮机所采用高温合金的主要特点及新技术的应用情况进行了说明和分析，并对目前世界主要国家的研制水平和发展趋势进行了简要的介绍。

一概述高温合金材料是现代燃气轮机所必需的重要金属材料，它能在高温（一般指600到1100度）氧化气氛中和燃气腐蚀条件下承受较大应力，并长期使用。

20世纪40年代初，英国在镍—铬电热材料的基础上用铝和钛等元素对合金进行强化，促进了镍基高温合金的发展，同时也为燃气轮机性能的提高创造了必要条件。

随后，美国和前苏联也相继研制了高温合金。

我国自20 世纪50年代末至今，从无到有，由仿制到独创，基本上形成了我国的高温合金材料系列和科研生产基地。

二高温合金材料的分类高温合金按基体分类有铁基、镍基和钴基合金。

实际上加入了大量的合金元素而成为多组元为基的合金，如铁—镍—铬基合金；镍—铬—钴基合金等。

发展最快、使用最广的是镍基合金，其次是铁基合金。

钴基合金在国外也有相应发展，但限于资源，我国很少研制应用。

高温合金以成型方式分为变形合金和铸造合金。

铸造合金近年来又发展了定向结晶和单晶合金。

利用定向结晶技术又发展了共晶合金。

由于高温合金粉末冶金技术的发展，还可以将一般难以变形的高性能铸造合金转为变形合金。

三高温合金的组织和相对高温合金性能要求，总的来说必须具有良好的热稳定性、热强性和使用条件下的长期组织稳定性。

因此，必须根据不同的使用要求，合理选择基体，审慎进行合金化，并通过一定的工艺和热处理制度得到必要的组织和性能。

FGH95镍基粉末高温合金的研究和展望_国为民

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FGH95 是我国 20 世纪 80 年代初开始定型研制的第一个粉末高温合金，是一种高合金化 γ′相沉淀强化型镍基合金，其成分类似于美国 GE 公司的 Rene95 合金，其 γ′体积分数为 50%～55%，γ′形成元素质量分数为 12.8%，在 650 ℃下具有较好的强度水平，可用来制造高推比新型发动机的高、低压涡轮盘，压气机盘，涡轮挡环等高温结构件。
(1. 钢铁研究总院高温材料研究所北京 100081； 2. 北京科技大学材料科学与工程学院北京 100083)
摘要：粉末高温合金由于自身特有的组织和性能特点成为先进航空发动机涡轮盘和涡轮挡环的优选材料。总结我国 20 世纪 80 年代初开始研制的第一代镍基粉末高温合金 FGH95 在制粉工艺、粉处理工艺、成形工艺和热处理工艺等方面的研究工作。着重介绍 FGH95 合金生产中所采用的等离子旋转电极制粉工艺(Plasma rotating electrode process, PREP)，筛分和静电分离去除夹杂工艺，直接热等静压(Hot isostatic pressing, HIP)和热等静压＋包套锻造(HIP+Forging)成形工艺，以及固熔+盐淬热处理工艺。展望氩气雾化制粉(Argon atomizatio, AA)和直接热等静压成形在 FGH95 合金低成本制造上的发展优势和高固溶缓冷热处理工艺对提高合金抗疲劳裂纹扩展能力的影响，提出下一步的研究方向。关键词：FGH95 镍基粉末高温合金中图分类号：TF124 制备工艺组织性能
1
1.1
FGH95 合金粉末的研究
制粉工艺的研究
通常可采用氩气雾化和等离子旋转电极两种雾化方法制备 FGH95 合金粉末，其化学成分分析和测试的结果列于表 2 中(测量值区间)。氩气雾化制粉(Argon atomization, AA)工艺是采用真空感应熔炼母合金，然后真空感应重熔，并在氩雾化制粉设备上制粉。而等离子旋转电极制粉(Plasma rotating electrode process, PREP)工艺是真空感应熔炼，浇注母合金棒，然后在等离子旋转电极设备上雾化制粉。通常氩气雾化粉末基本呈球形，有成堆和块状黏结，同时存在空心粉。等离子旋转电极雾化粉末呈球形，表面光洁，无粘粉现象。两种制粉方法雾化制粉原理如图 1 所示，在制粉过程中等离子弧将高速旋转的棒料端面熔化，在离心力的作用下，熔化的液态金属薄膜流向棒料端面的边缘，由于表面张力的作用，液膜并不能立即从棒料端面甩出去，而是在端面形成了“冠” ，金属熔体沿螺旋曲线不断地进入 “冠”中，最后形成了“露头” ，当“露头”中金属的质量增加到其离心力超过表面张力时， “露头” 便从“冠”中飞射出去，形成了小液滴。在惰性气体中液滴以很高的速度冷却，凝固成球形粉末颗粒。分析受力，可得到液滴形成的极限条件，即 2 mω D/2≥σπd1，式中，m 为液滴的质量，D 为棒料 ω 为棒料旋转的角速度， d1 为液滴的直径，的直径， σ 为金属熔滴表面张力。对于镍基高温合金，取 σ= 1 778 dyn/cm，粉末合金的平均密度 ρ = 7.77 g/cm