本文對(duì)ODS鎳基高溫合金的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了一定的闡述,采用粉末冶金工藝制備ODS鎳基高溫合金,用高能球磨工藝制備預(yù)合金粉末,通過模壓成型,高溫真空燒結(jié),將最后制得的合金試樣進(jìn)行金相分析(OM)、X射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微分析(SEM)、能譜分析(EDS),對(duì)粉末進(jìn)行粒度分布測(cè)試、燒結(jié)試樣的致密度測(cè)試、斷裂韌性計(jì)算,硬度測(cè)試等檢測(cè)分析手段,研究了球磨工藝、壓制工藝、和添加稀土氧化物對(duì)其組織和性能的影響。最后探究Si元素對(duì)該高溫合金在高溫下的抗氧化性能的影響。經(jīng)過一系列的系統(tǒng)研究,得出以下結(jié)論:(1)球磨時(shí)間為32h,球料比為20:1的條件下,當(dāng)球磨轉(zhuǎn)速為400rpm時(shí),合金粉末達(dá)到合金化,呈現(xiàn)較小的粒度和較高硬度為872HV;而球磨轉(zhuǎn)速為500rpm時(shí)粉末顆粒有長(zhǎng)大傾向,對(duì)比采用相同球磨時(shí)間(32h)和球磨轉(zhuǎn)速(400rpm)不同球料比的合金粉末進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)球料比為20:1的合金細(xì)化效果要優(yōu)于10:1;在轉(zhuǎn)速為400rpm、球料比為20:1時(shí),合金粉末的粒度呈先增后減,最后達(dá)到穩(wěn)定的趨勢(shì)。綜合表明:本實(shí)驗(yàn)的較佳球磨工藝參數(shù)為:轉(zhuǎn)速為400rpm,球料比為20:1,球磨時(shí)間為32h。(2)經(jīng)球磨后的粉末會(huì)發(fā)生加工硬化,在一定范圍內(nèi),隨著粉末退火溫度的升高,其粉末的顯微硬度大致呈下降的趨勢(shì),在800℃的退火溫度下,所得燒結(jié)坯的致密度達(dá)到較為理想的狀態(tài)。粉末被壓制過程中,在一定范圍內(nèi),隨著壓制力的增大,壓坯的致密度先急劇上升后趨于平緩。在壓強(qiáng)為175.16MPa時(shí),所得合金組織均勻致密。合金的抗拉強(qiáng)度隨所處溫度的增加先緩慢下降,當(dāng)溫度超過臨界溫度(350~400℃),合金抗拉強(qiáng)度急劇下降,并且合金斷裂機(jī)制由穿晶斷裂逐漸變?yōu)檠鼐嗔选?3)當(dāng)添加0.08%的La_2O_3時(shí)材料的致密度達(dá)92.02%,硬度達(dá)544HV,斷裂韌性達(dá)12.13 MPa·m1/2;當(dāng)往合金中添加0.08%La_2O_3時(shí),它可以在一定程度上細(xì)化組織,同時(shí)減弱燒結(jié)時(shí)的脫碳反應(yīng),使得增韌顆粒分布得更加均勻;添加過量的La_2O_3,會(huì)因稀土元素的極化效應(yīng)導(dǎo)致其活躍性下降;往該種鎳基高溫合金中加入La_2O_3可以明顯地改善合金在高載高速下的耐磨性能。且合金中添加La_2O_3后在高載高速下的摩擦系數(shù)及磨損量都明顯低于低載低速下的,這是由于其摩擦表面形成了一層“釉質(zhì)層"。本合金稀土La_2O_3的最佳添加量為0.08%。(4)在該鎳基合金中加入適量的Si元素能提高合金的抗拉強(qiáng)度及致密度。添加Si元素后,該合金的致密度可由原來的87%上升至94.7%,抗拉強(qiáng)度由原來的340.96MPa提高到722.71MPa,合金的斷裂機(jī)制也有原來的脆性和韌性斷裂并存轉(zhuǎn)變?yōu)榇┚嗔?。Si可以加速部分元素在基體中的擴(kuò)散,沒有添加Si元素的合金試樣中殘存著長(zhǎng)條狀的第二相,而添加Si元素之后第二相變?yōu)榍驙?同時(shí)大大增強(qiáng)了該材料的高溫抗氧化性能,適當(dāng)增大球料比也可提高合金的抗氧化性能,但是作用效果不及添加Si元素。當(dāng)合金中含0.2%Si在1000℃的溫度下進(jìn)行100h的氧化后,所得氧化薄膜僅有45μm左右,且薄膜較為致密、完整,能有效地保護(hù)地防止基體被進(jìn)一步氧化。