火花等离子体放电法制备高温合金粉末鲍俊敏1,葛昌纯1,2,郭双全1,张宇2,沈卫平2(11西南交通大学材料科学与工程学院,成都610031;21北京科技大学材料科学与工程学院特种陶瓷粉末冶金研究所,北京100083)摘要:采用火花等离子体放电法制备了高温合金粉末。通过扫描电子显微镜对在不同电介质和电流条件下制备的高温合金粉末的形貌、颗粒大小以及内部凝固组织进行了分析。结果表明,该方法制备的高温合金粉末的粒度细小、颗粒球形度高、粉末颗粒表面光滑、看不到枝晶,颗粒内部凝固组织随颗粒大小和制备工艺而异。该方法还具有冷速快且设备简单的优点。关键词:火花等离子体放电;制备;高温合金;粉末:TF123文献标识码:A:1006-6543(2010)01-0014-06PREPARATIONOFSUPERALLOYPOWDERBYSPARKPLASMADISCHARGEBAOJun2min1,GEChang2chun1,2,GUOShuang2quan1,ZHANGYu2,SHENWei2ping2(11SchoolofMaterialsScienceEngineering,Southwest激aotongUniversity,Chengdu610031,China;21InstituteofSpecialCeramicsandPowderMetallurgy,SchoolofMaterialsScienceandEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBei激ng,Bei激ng100083,China)Abstract:Nickel2basesuperalloypowdersweresuccessfullypreparedbysparkplasmadis2chargeprocess1Scanningelectronmicroscopywasusedtoanalyzethemorphologyandgrainsizeofpowdersproducedindifferentdielectricfluidsandatdifferentcurrentvalues1There2sultsindicatedthatthepowderspreparedbysparkplasmadischargeprocessareofhighsphericaldegree,withsmoothsurface,nodendritewasobservedandsinglepconsistsofsphericalcrystalswithsimilarstructure1Thismethodhashighcoolingrateandsimplee2quipmentisrequired1Keywords:Sparkplasmadischargeprocess;Preparation;Superalloy;Powder粉末高温合金具有组织均匀、无宏观偏析、晶粒细小、屈服强度高以及疲劳性能好等优点,是先进航空发动机高压涡轮盘等关键热端部件的优选材料。粉末高温合金批量生产的主要难点是制备优质的高温合金粉末。美国、德国、法国等国家普遍采用氩气雾化法(ArgonGasAtomization,AA)制备高温合金粉末[1]。经真空感应冶炼,熔融的金属液从陶瓷坩埚流入漏包,经导液管形成液流,由高速氩气碎化成态金属与耐火材料接触,会带入陶瓷等夹杂物。俄罗斯采用等离子旋转电极法(PlasmaRotatingE2lectrodeProcess,PREP)制备高温合金粉末[2]。其最大特点是粉末颗粒是由旋转电极表面的合金熔体雾化形成的,不需要熔炼坩埚和熔体引流系统,因而粉末的夹杂物含量低,且粉末的球形度高。但电极棒的转速限制了所制备粉末的粒度,是这种方法的固有缺点,很难制得更细粒度的粉末。收稿日期:2009-07-22国家自然科学基金资助项目50771014作者简介:鲍俊敏(1984-),女(蒙古族),内蒙古赤峰市人,硕士研究生,研究方向:粉末冶金及其应用·15·第1期鲍俊敏等:火花等离子体放电法制备高温合金粉末berg[3]首先将火花等离子体放电(SparkPlasmaDischarge,SPD)用于悬浮颗粒的制备,经过80多年的发展,火花等离子体放电制备超细粉体已经成为了一种重要的粉末制备方法。该方法制备的粉末具有球形度好,无坩埚熔化,原位快速淬火,粉末细小等特点。在国外,金属粉末报告(MetalPowderRe2port,MPR)[4]报道了美国材料和电化学研究(Ma2terialsandElectrochemicalResearch,MER)公司利用火花等离子体放电法制得的粉末具有优良的烧结性能和特殊的物理性能,但既无专利发表也无产品。在国内,葛昌纯研究小组提出利用该技术来制备高温合金粉末和纳米铁粉,取得了初步的成果,可制备无坩埚污染的粉末高温合金细粉[5]。本文将在此基础上探讨不同电介质火花等离子体放电制备粉末的杂,每次火花等离子体放电的微观过程是电动力、电磁力、热动力以及流体动力等综合作用的过程[6]。火花等离子体放电制备球形粉的形成机理如图1所示[7],经历了等离子体通道的形成、电极熔化、液态金属蒸发、液滴冷却、球形粉形成五个阶段。具体来说,当两个电极在电介质液体中靠近时,连接脉冲电源,当在两个电极间电场强度足够高时,将产生放电。当施加电场强度后,在10ns的脉冲内形成直径大约5...