[发明专利]一种消除雾化合金粉末空心缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种消除雾化合金粉末空心缺陷的方法，属于粉末冶金材料领域。

背景技术

熔体气体雾化是粉末冶金高温合金原料粉末的主要制备方法。但是，气体雾化粉末的主要问题是大量粉末内部易出现含有闭合的、充满雾化介质气体的孔洞，这种含有孔洞的粉末称为空心粉末。由于粉末的空心缺陷是完全封闭的，在后续粉末成形过程中难以消除，残留在材料内部形成孔洞。同时，封闭的空心缺陷中残留的气体，会在随后的热处理及服役过程中会发生膨胀，形成热诱导孔洞，或诱发裂纹，严重降低粉末冶金材料的力学性能，特别是粉末高温合金。因此，空心粉末是粉末材料孔洞的主要来源之一，对合金的力学性能会产生严重影响。

目前雾化工艺制备的高温合金粉末中，粒径超过75μm(200目)的粉末空心率比较高，小颗粒粉末则空心率较低。长期以来，本领域采取粉末筛分的方法去除空心粉。美国、俄罗斯等国家主要使用小于等于53μm(-270目)或45μm(-325目)的雾化粉末制备高温合金，以降低粉末空心缺陷对合金性能的不利影响，粉末利用率只有50％左右。采取筛分的方法可以去除大尺寸空心粉末，但仍然不能完全去除粉末空心粉末，因为过筛的小尺寸粉末也可能出现空心现象。筛分去除空心粉末方法的粉末利用率低，浪费严重，合金制备成本大幅度提高。

在粉末制备方面，针对雾化粉末出现的空心缺陷问题，主要通过控制雾化工艺来降低空心率。对于等离子旋转电极工艺(PREP)制粉，主要是降低旋转电极工艺中棒料转速和雾化气体压力。降低棒料转速，孔洞减少，但粗粉含量高，细粉收得率低，孔洞尺寸也相应增大；提高棒料转速，孔洞增多，但细粉收得率高，孔洞尺寸也相应减小。降低雾化气体压力，空心粉末数量减少，但粗粉含量高，细粉收得率低。由于雾化气体压力降低，降低了熔体的凝固速度，使得粉末的凝固组织变得粗大。对于氩气雾化制粉(AA)，则未见消除粉末空心缺陷的具体工艺措施报道。因此，雾化工艺特点决定了控制雾化工艺只能降低粉末空心率，不能完全消除粉末空心缺陷。

至今为止，国内外未见消除雾化合金粉末空心缺陷的方法的公开报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除雾化合金粉末空心缺陷的方法。

一种消除雾化合金粉末空心缺陷的方法，对雾化合金粉末进行机械球磨，消除合金粉末颗粒内部空心缺陷，机械球磨采用行星式球磨机、搅拌式球磨机、滚筒式球磨机中的一种。

所述机械球磨采用至少3种不同直径的磨球按质量配比进行配置；

所述机械球磨采用4种磨球，磨球直径分别为9-11mm、7-9mm、5-7mm、4-6mm，4种磨球按直径从大至小的质量配比为1:2.5-3.5:0.5-1.5:4-6进行配置；

所述4种磨球直径分别为10mm、8mm、6mm、5mm，4种磨球按直径从大至小的质量配比为1:3:1:5进行配置；

将雾化合金粉末入球磨罐，球料比:(8～12):1，在惰性气体保护下，在行星式球磨机中球磨，球磨转速为250～350r/min，时间为1～4h；

将雾化合金粉末入球磨罐，球料比:(8～15):1，在惰性气体保护下，在搅拌球磨机中球磨，球磨转速为60～150r/min，时间为2～6h。

本发明的优点和积极效果：

本发明通过对雾化合金粉末进行短时间机械球磨，使合金粉末发生变形，空心粉末发生塌陷、破裂，并使封闭在粉末空心中的气体得到释放，从而消除合金粉末颗粒内部空心缺陷，获得完全实心粉末。

本发明采用不同直径磨球进行配伍，通过控制磨球的直径和球料比进行球磨能量控制，再配合球磨时间控制，实现粉末变形量控制；通过控制不同直径磨球的比例，对粉末进行多方位立体撞击，实现粉末球形度控制，获得实心球形粉末。

雾化粉末经过球磨处理，可将筛分去除的大粒径空心不合格粉末变为合格粉末，消除过筛的小粒径粉末中出现的空心缺陷和凝固缩孔。

雾化粉末经球磨产生变形，使粉末的凝固组织得到有效改善。

本发明采用球磨工艺，通过控制磨球的直径、不同直径磨球的质量配比和球料比，再配合球磨时间的控制，对粉末进行多方位立体撞击，实现粉末球形度控制，获得实心球形粉末。解决了长期困扰本领域的粉末空心问题，将粉末利用率提高到85％以上，球磨时间短，工艺方法简单，有利于规模化制备和应用。

附图说明

附图1是本发明实施实例1镍基高温合金气体雾化粉末截面扫描电镜(SEM)图片。