超洁净粉末高温合金粉体制备科学及工艺研究

粉末高温合金是高推重比、高性能发动机涡轮盘的首选材料。但因为种种原因，我国迟迟没有粉末高温合金涡轮盘得到规模化应用，其中高温合金粉末夹杂物等质量问题是重要的制约因素之一。本项目拟采用不引入耐火材料夹杂的电极感应熔化气体雾化（EIGA）技术，制备高纯净度、较高细粉收得率的高温合金粉末，此项工作在国际范围内未见报道。EIGA法制粉是通过将缓慢旋转的预合金棒降低至一个螺形的感应线圈中使之熔化，熔化的金属熔滴落入下方的气雾化喷嘴系统，通过惰性气体喷吹实现金属的雾流的雾化。本项目拟研究该制粉工艺中涉及的科学与工程问题。如通过该项目将EIGA技术成功应用于高温合金，成功制备出不含有害非金属夹杂物的近球形高温合金细粉，不但可以使我国在工业生产超洁净粉末制备科学领域有所前进，更可为国产高温合金粉末提供一条新的工艺方法，并可能为推动国产粉末高温合金涡轮盘早日装机应用做出贡献。

感应电极加热熔化气雾化法由于采用了无坩埚式的感应加热进行母合金熔化，可杜绝来源于陶瓷坩埚的污染，以避免熔化过程中引入陶瓷类夹杂物，生产出高纯净度的高温合金粉末。.通过对不同入口直径、不同扩张段距离的拉瓦尔喷嘴进行流体速度场模拟，得到了较为合适的喷嘴孔形设计。针对同一喷嘴，分别在不同入口压力下进行流体速度场模拟，得到速度随入口压力变化的规律。.制备的粉末的粒度呈较为理想的正态分布，粒度范围主要集中在200-650um；与传统氩气雾化法和旋转电极雾化法制备的粉末相比，本次实验制备的粉末几乎没有引入陶瓷类夹杂物；粉末的表面和内部组织以枝晶为主，辅有少量胞晶组织，基本无卫星颗粒；根据枝晶间距与冷却速率的经验关系式，计算出粉末冷却速率大约为103K/s。.将制备的粉末经过SPS烧结制备了镍基高温合金，分别经过1140℃、1160℃、1180℃一小时固溶处理油淬至室温，再经过870℃一小时处理空冷至室温，分别观察其晶粒特征以及析出相特征，晶粒尺寸均有较小幅度的长大，γ’相在晶界和晶粒内数量与尺寸因热处理制度不同而变化。经过24小时时效处理后，晶粒尺寸无明显变化，γ’相数量和尺寸无明显变化，γ＂相尺寸有较小幅度的增长。