挤压模具材料用粉末冶金镍基合金研究

摘要

挤压模具一般处于一个高温、高压、表面剧烈摩擦且周期性变载荷的下环境工作。对现有的模具性能要求高，而一般模具均存在使用寿命较低、内部结构粗糙，使得挤压出的型材表面光洁度差、易产生裂纹等缺陷，尤其在挤压复杂断面、壁厚较薄、悬臂较长的型材时，更容易发生模具断裂、拉伤、疲劳磨损和变形等缺陷。以镍为基体的合金已在许多高温领域得到应用，该合金的特点是在高温下具有良好的强度、蠕变性能、抗氧化性、抗疲劳性、断裂韧性和塑性等综合性能，而且在油性环境下有优良的耐蚀性能。因此可开发镍基高温合金作为优良的新型挤压模具材料。
　　本论文采用高能球磨＋真空烧结的方法制备出镍基高温合金。并通过硬度测试、X射线衍射物相分析（XRD）、金相组织分析（OM）、扫描电子显微分析（SEM）、以及能谱分析（EDS）等方法研究了不同球磨工艺、真空烧结工艺和热处理工艺对镍基高温合金组织结构及其力学性能的影响规律，研究结果表明：
　　⑴当球磨转速为300r/min，球磨时间为48h时，采用大中小三种不同规格的磨球进行球磨得到的粉末，得到细化的效果是最好的。且球磨得到的粉末可以直接压制成完好的坯体，不需要添加成型剂。在研磨过程中，磨球介质和球磨罐都会对粉末造成不同程度的污染，要加以控制，采用尼龙球磨罐相比较来说是最佳选择。
　　⑵烧结态的镍基合金的组织结构主要是由基体相γ相、γ'相、碳化物和少量有害相σ相,γ'相弥散分布在γ相基体中。随着球磨时间的延长和烧结温度的升高，该合金晶粒更加细化，第二相分布更加弥散均匀，烧结体的致密度也逐步提高，烧结材料的强度和硬度呈现明显上升趋势。当烧结温度达到1330℃时，然后在800℃的温度下，测得该合金的摩擦系数和摩擦率最小，硬度和强度也达最高。
　　⑶γ'相的形状和大小受固溶温度的影响比较大，合金硬度的变化与γ'相形态的变化有很大关系，γ'相逐渐长大的过程，合金硬度是先减小后增大的变化趋势。γ'相的形状和大小受固溶时间的影响比较小，进而对合金的硬度影响不大。合金中γ'相的析出数量和形态由固溶处理后的方式决定，对合金的硬度有很大影响。时效处理前后，合金的硬度变化基本一致。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2镍基高温合金的应用及研究状况

1.3高温合金的强化机制

1.4 高温合金的热处理

1.5 镍基合金材料的应用现状

1.6 挤压模具材料的现状

1.7 本课题研究的意义和内容

1.8 研究难点及创新点

第二章 实验材料与研究方法

2.1 实验技术路线

2.2 实验方法

第三章 球磨工艺对多元混合粉体性能影响的研究

3.1 引言

3.2球磨工艺对粉末微观形貌及粒度的研究

3.3 不同球磨工艺对混合粉末压制性能的研究

3.4 球磨过程产生杂质污染控制的研究

3.5 小结

第四章 烧结工艺对镍基高温合金组织与性能的影响

4.1 引言

4.2 烧结工艺的选择

4.3 实验结果与分析

4.4 小结

第五章 热处理工艺对镍基高温合金组织及性能的影响

5.1 引言

5.2 热处理工艺的选择

5.3 实验结果与分析

5.4小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢