一种高温合金粉末的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高温合金粉末制备领域。尤其是涉及一种高品质高温合金粉末的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 涡轮盘是航空发动机的关键部件，工作条件相当恶劣，承受着高的热负荷和高的 机械载荷，轮缘最高温度达750Γ。目前先进航空军用发动机和大型民用发动机的涡轮盘等 关键部件均使用粉末高温合金制作而成。高温合金粉末的质量是决定粉末高温合金涡轮盘 等关键部件使用寿命的主要因素之一。因此，制备高品质高温合金粉末是非常关键的。目前 在粉末高温合金祸轮盘等关键部件的生产中，氩气雾化(AA-Argon Atomization)法是制 备高温合金粉末的方法之一。现有技术中的AA制粉过程是熔融的金属液从陶瓷坩埚流入喷 嘴形成液流，在高压氩气机械力的作用下，液流被破碎成液滴，在氩气气氛中快速凝固形成 金属粉末颗粒。粉末主要为球形。
[0003] AA法制粉的不足之处是:粉末中存在一定数量的针状粉和空心粉，粉末形貌如附 图1所示。在雾化过程中，金属液流首先形成液膜，薄膜连续发展，发生断裂形成条带，之后 条带断裂成小液片。在表面张力的作用下，小液片发生球化，形成粉末颗粒。在一些工艺因 素(如气流冲击、冷却不均匀、小液滴或小颗粒的冲击等）的影响下，有些小液片发生弯曲， 在表面张力的作用下，小液片形成空心颗粒。有些稍长和更加薄的小液片，由于冷却快发生 凝固，表面张力无法使其球化，最终小液片成为针状粉(或棒状粉）(Dombrowski NJohns W R.The aerodynamic instability and disintegration of viscous liquid sheets[J] .Chemical Engineering Science，1963，18:203-214.Mehrotra S P.Mathematical modeling of gas atomization process for metal powder production，part I[J] ? Powder Metallurgy International，1981，13(2) :80_84.) D简单讲，空心粉形成的主要原 因是在雾化过程中氩气被正在凝固的液滴包裹在其中，液滴凝固后形成内部含有氩气的空 心粉。粉末颗粒越大，颗粒内部含有的氩气越多，空心尺寸越大。氩气压力越大，对于一定尺 寸的粉末颗粒，形成空心粉的几率也越大。
[0004] 粉末中针状粉和空心粉的存在对合金的力学性能产生负面的影响。在热等静压成 形过程中，粉末颗粒发生再结晶，球形粉末颗粒形成等轴晶，针状粉由于形状不规则，再结 晶后形成的晶粒尺寸大小不等，造成合金中晶粒尺寸不均匀；空心粉在合金中形成孔洞。晶 粒尺寸不均匀使合金的力学性能数据产生波动。孔洞降低合金的拉伸强度、拉伸塑性、韧性 以及低周疲劳寿命（Dreshfield R L，Miner R V.Effects of thermally induced porosity on an as-HIP powder metallurgy superalloy[J].Powder Metallurgy International,1980,12(2):83-87.Miner R VjDreshfield R L.Effects of fine porosity on the fatigue behavior of a powder metallurgy superalIoy[J] .Metallurgical Transactions A,1981,12:261-267.Prybylowski JjPelloux R MjPrice P.Effects of argon contamination in PM hot isostatically pressed nickel base superalloy[J] .Powder Technology，1984,27(2): 107-111 ·张国星，韩寿波，孙志坤·热诱 导孔洞对粉末冶金高温合金性能的影响[J].粉末冶金工业，2015，25( 1): 42-45.)。
【发明内容】
[0005] 鉴于上述的分析，本发明的目的是提供一种去除针状粉、空心粉效果好的高温合 金粉末的制备方法。
[0006] 根据本发明的目的，本发明的高温合金粉末的制备方法，该方法采用对高温合金 粉末进行流态化和吸附处理工艺，能有效地去除金属粉末中的针状粉和某些空心粉。本发 明所称LX处理工艺是指高温金属粉末流态化和吸附处理的方法。
[0007] 本发明中高品质高温合金粉末制备方法是采用AA法制备的高温合金粉末，经过LX 处理工艺，LX处理工艺是在导电装粉槽1的上半部槽内装入待净化金属粉末，其中LX处理工 艺的工作和设备结构示意图见附图2,通过下半部槽边进气孔5向槽内通入设定压力的惰性 气体，中间隔层为流态化孔板2,导电装粉槽1的上方设置具有扁平吸粉盒3的金属辊筒4,惰 性气体通过流态化孔板2流入待净化金属粉末中，通过控制气体压力的输入，使待净化金属 粉末流态化，针状粉和某些空心粉浮在粉末表面层，针状粉和空心粉随着金属辊筒的转动 通过不锈钢扁平吸粉盒3，被吸入吸尘器6中。
[0008] 进一步地，本发明的LX处理工艺中通入惰性气体的压力P = O. 102-0.200MPa。
[0009] 进一步地，本发明通入的惰性气体是指氩气、氦气中的任意一种或混合气体。
[0010] 进一步地，本发明金属辑筒4的表面滚动速度V = 10-40mm/s。
[0011] 进一步地，本发明高温合金粉末的粒度为50-200μπι。
[0012] 进一步地，本发明流态化孔板2的孔隙度为5_20μπι，透气率为：气体压力0.2-0 · 6MPa，气体流量 1 · 0-3 · 0m3/h。
[0013]本发明有益效果如下:采用本发明LX处理工艺与现有技术相比较，具有去除针状 粉和空心粉效果较明显等特点。采用AA法制备的金属粉末，经本发明的LX处理工艺后，对于 粒度小于200m的金属粉末，针状粉和空心粉去除率均较高，对于粒度小于50μπι的金属粉 末，针状粉去除率高达75.1 %，空心粉去除率高达60.0%。
[0014] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0015] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图 中，相同的参考符号表不相同的部件。
[0016] 图1为采用AA制粉方法所生产的金属粉末形貌示意图。
[0017] 图2为本发明LX处理工艺的设备结构示意图。
[0018]图3为本发明LX处理工艺中针状粉悬浮于金属粉末表面示意图。
[0019]图4为本发明LX处理工艺中空心粉悬浮于金属粉末表面示意图。
[0020]其中：1-导电装粉槽;2-流态化孔板;3-扁平吸粉盒;4-金属滚筒;5-进气孔;6-吸 尘器;?金属粉末；?空心粉；X针状粉。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并 与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0022] 如图2所示，本发明采用不锈钢制造导电装粉槽1、金属辊筒4和扁平吸粉盒3。导电 装粉槽1的上半部分装入金属粉末，下半部分通入设定压力的惰性气体，其中通入的气体压 力与高温合金的密度成正比，中间层为流态化孔板2,在导电装粉槽1的上方设置具有扁平 吸粉盒3的金属辊筒4。工作过程中，金属辊筒下方有轨道槽（图中未示出），金属辊筒4通过 自身旋转在导电装粉