[发明专利]一种低氧化物夹杂高性能粉末冶金镍基高温合金的制备方法

说明书

一种低氧化物夹杂高性能粉末冶金镍基高温合金的制备方法，属于金属材料领域。首先采用真空气雾化制粉技术制备质量配比为C：0.16‑0.19％，Cr：9.8‑12％，Co：16.5‑17.5％，W：7.7‑8.8％，Mo：0.65‑0.88％，Al：5.75‑6.30％，B：0.025‑0.033％，Zr：0.055‑0.087％，余量为Ni的球形预合金粉末，然后选取一定粒度的预合金粉末与一定含量和粒度的TiH₂、TaH和HfH₂粉末进行混合均匀，再装入到橡胶包套中进行冷等静压成形，然后去掉橡胶包套后将成形的坯体置于到高真空热压炉中按一定的烧结工艺进行热压烧结致密，再将致密的烧结坯体根据需要进行锻造或轧制成形得到毛坯零件，最后对零件进行时效性能处理。采用本发明工艺，所制备的镍基高温合金材料的氧含量较低，可获得高的持久强度以及高的低周疲劳强度。

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种低氧化物夹杂高性能粉末冶金镍基高温合金的制备方法。

背景技术

高温合金具有良好的抗氧化性、抗腐蚀性能、优异的拉伸、持久、疲劳性能和长期组织稳定性，是为了满足各种高温使用条件下的现代航空航天技术的要求而发展起来的，在先进的航空航天发动机领域显示出强大的生命力。粉末冶金高温合金是采用粉末冶金的方法制备的高温合金，与传统的铸锻高温合金相比，具有组织均匀，无宏观偏析，以及屈服强度高、疲劳性能好等优点，克服常规工艺产生的偏析(不均匀)，所使用的预合金化粉末的每个颗粒就是一个显微钢锭，合金偏析只能在粉末颗粒的细小范围内发生，能够提高合金的综合性能，并且能减少切削加工量,提高了合金的利用率。特别是随着高温合金成分日趋复杂、零件尺寸不断增大，粉末冶金高温合金显示出更大的优越性。

粉末高温合金的基本制备工艺为先采用气雾化或等离子旋转雾化工艺制备球形粉末，然后再将粉末进行热压或热等静压烧结致密化处理，最终再将致密烧结坯进行变形和热处理得到需要的材料或部件。粉末高温合金的性能与原材料粉末的成分、粒度以及氧含量有密切的关系，通常情况下，较细的粉末有助于烧结致密化，获得高的性能，但是当粉末较细时，粉末表面吸附的氧含量较高，高的氧含量容易在粉末表面与合金中的Ti、Nb、Hf等强化元素形成氧化物夹杂或氧化物膜，对高温合金的低周疲劳性能和高温持久性能十分不利，因此在对成分设计优化的基础上，如何降低粉末冶金高温合金的氧含量以获得高的性能是目前粉末高温合金制备的一个难点和热点。

发明内容

本发明提供了一种通过成分优化以及降低氧含量来制备高持久强度和低周疲劳强度的粉末冶金高温合金材料方法。

一种低氧化物夹杂高性能粉末冶金镍基高温合金的制备方法，其特征在于，先将其中的C、Cr、Cr、W、Mo、Al、B、Zr和Ni九种元素按一定的质量比例通过真空气雾化制粉技术制成球形的预合金粉末，然后选取一定粒度的预合金粉末与Ti、Ta和Hf元素进行混合，Ti、Ta和Hf分别以TiH₂、TaH和HfH₂粉末的形式加入，将混合均匀的粉末装入到橡胶包套中进行冷等静压成形，然后去掉橡胶包套后将成形的坯体置于到高真空热压炉中按一定的烧结工艺进行热压烧结致密，再将致密的烧结坯体根据需要进行锻造或轧制成形得到毛坯零件，最后对零件进行时效性能处理得到高持久强度以及高低周疲劳强度的镍基合金零件。

进一步地，本发明具体的制备步骤如下：

(1)首先采用真空气雾化制粉技术制备球形预合金粉末，粉末的质量配比为：C：0.16-0.19％，Cr：9.8-12％，Co：16.5-17.5％，W：7.7-8.8％，Mo：0.65-0.88％，Al：5.75-6.30％，B：0.025-0.033％，Zr：0.055-0.087％，余量为Ni，雾化气氛采用高纯氩气，雾化温度为1650-1700℃。