粉末冶金高溫合金

   用粉末冶金工藝制成的高溫合金。這類合金早起源于彌散強化合金。1962年杜邦公司根據(jù)二氧化釷在鎢中具有彌散強化作用的原理，研制出一種用粉末冶金工藝制成的二氧化釷彌散強化的高溫材料，稱之為TD鎳，從而開始了粉末冶金高溫合金的生產(chǎn)。
   粉末冶金高溫合金通常按合金強化方式分為彌散強化型和沉淀強化型兩類。彌散強化型高溫合金是用惰性氧化物來強化的，這種氧化物的物理和化學性能高度穩(wěn)定,在一般沉淀強化相軟化、聚集甚至溶解的溫度下,仍保持相當高的強化效果。由于這種惰性氧化物彌散均勻分布才有強化效果，且它與基體合金比重相差懸殊，無法用常規(guī)的熔煉工藝來生產(chǎn)，而只能采用粉末冶金方法。彌散強化高溫合金除了用內(nèi)氧化、化學共沉淀、選擇性還原等方法制取外，1970年的J.S.本杰明又用機械合金化新工藝制成了用氧化釔彌散強化的高溫合金。機械合金化是用金屬粉或中間合金粉與氧化物彌散相混合，在球磨機中球磨，使粉末反復焊合、破碎，從而使每一顆粉末成為“顯微合金”顆粒。這種新的工藝方法可以制造成分十分復雜的彌散強化高溫合金。
   沉淀強化型高溫合金，它是為了克服常規(guī)熔煉工藝的缺點，提高高溫合金的綜合性能，并為提高合金利用率而發(fā)展起來的。這種粉末冶金高溫合金采用預合金化粉末，每個粉末顆粒實際上就是一個“顯微鋼錠”，合金偏析只能在粉末顆粒的細小范圍內(nèi)發(fā)生。因此，與相同成分的鑄造合金相比，沉淀強化型高溫合金的成分偏析小，初熔溫度高，有害相析出的傾向小，提高了合金的綜合性能；并且能使本來難于變形的合金成型，減少了切削加工量，提高了合金的利用率。特別是隨著高溫合金成分日趨復雜、零件尺寸不斷增大，這種粉末冶金高溫合金顯示出更大的優(yōu)越性。
   高溫合金通常含有活潑元素，并且由于粉末顆粒的冷態(tài)不可壓縮性，合金在整個粉末冶金制造過程中都始終在真空或惰性氣體保護之下，而且
采用熱態(tài)成形工藝。為了適應粉末冶金高溫合金的發(fā)展，一系列先進的粉末冶金技術(shù)，如真空或惰性氣體霧化法、真空旋轉(zhuǎn)電極法、真空電子束旋轉(zhuǎn)電極法等制粉技術(shù)，以及熱等靜壓、熱擠壓、超塑性等溫鍛造等成形工藝得到發(fā)展。應用新發(fā)展的一種快速凝固技術(shù)，可使粉末冷卻速度達100萬度／秒,其初熔溫度又比一般粉末進一步提高，因而更有利于提高高溫強度。
   粉末冶金新技術(shù)的發(fā)展不但使一些高溫合金擴大了用途，如把原來只能用作燃氣輪機葉片的IN-100這種高度合金化的鑄造高溫合金成功地用粉末冶金法制成渦輪盤，從而大大提高了渦輪盤的高溫強度和工作溫度，而且還發(fā)展了一些高溫合金新品種，特別是用機械合金化生產(chǎn)的彌散強化、沉淀強化和固溶強化相結(jié)合的高溫合金，如MA754、MA6000等。由于綜合利用了3種強化效應，合金的強度更加提高，適用溫度范圍更廣，進一步擴大了高溫合金的使用領(lǐng)域。