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第1篇 引言3

1引言3

1.1高温合金的组织和化学成分3

1.1.1镍基高温合金的组织3

1.1.2镍铁基高温合金的组织5

1.1.3钴基高温合金的组织6

1.2高温合金的发展历史6

1.3高温合金粉末冶金技术的发展历史9

第2篇 预合金粉末19

2粉末的制取及其特性19

2.1“正常”凝固速率的预合金粉末19

2.1.1惰性气体雾化21

2.1.2溶气雾化（真空雾化）25

2.1.3离心雾化27

2.2预合金粉末的物理冶金32

2.2.1热力学考虑32

2.2.2预合金粉末中的凝固组织和偏析33

2.2.3粉末的显微组织34

2.3预合金粉末成分研发的注意事项36

2.3.1影响碳化物析出的措施37

2.3.2促进热等静压固结的措施38

2.4预合金粉末中缺陷的控制及消除38

2.4.1缺陷检测方法39

2.4.2缺陷去除技术41

2.4.3氩气脱气方法43

2.5快速凝固的预合金粉末（RSR粉末）44

2.5.1粉末制取方法45

2.5.2快速凝固粉末的显微组织49

2.5.3快速凝固合金的开发51

参考文献51

3粉末固结方法55

3.1冷压制和烧结（传统粉末冶金）55

3.1.1冷压制55

3.1.2固相烧结56

3.1.3液相烧结58

3.1.4高温合金实用烧结经验59

3.2热固结技术62

3.2.1热压63

3.2.2热等静压63

3.2.3其他相关的成形技术67

3.2.4粉末热锻69

3.2.5挤压70

3.3粉末热固结理论73

3.3.1热等静压的基本理论73

3.3.2热锻过程中多孔材料的流动78

3.4全致密预成形坯的锻造79

3.4.1热模锻造81

3.4.2模具寿命83

3.4.3锻造过程模拟85

3.4.4粉末高温合金的锻造实践86

3.5熔体—固体直接转化技术86

3.5.1喷射锻造（Osprey技术）87

3.5.2真空电弧双电极重熔工艺90

3.5.3激光熔覆工艺92

3.5.4快速凝固等离子沉积93

3.6动态成形95

参考文献97

4热机械加工原理102

4.1高温合金的显微组织特征102

4.2获得细晶组织的热机械加工102

4.2.1热塑性加工107

4.2.2热机械加工过程中的位错亚结构强化109

4.3冲击波热机械加工109

4.4获得双重（项链）组织的热机械加工110

4.5在热等静压过程中的热机械加工110

4.6获得粗晶组织的热机械加工111

4.6.1等温晶粒粗化112

4.6.2定向晶粒粗化115

4.6.3锯齿状晶界的形成116

4.7多重性能热机械加工116

4.7.1选择性热机械加工的应用117

4.7.2径向定向再结晶的应用117

4.7.3两种不同材料的热等静压固—固连接工艺117

参考文献118

5粉末高温合金的力学性能121

5.1粉末的显微组织对固结材料的组织和力学性能的影响122

5.2微合金化元素对合金力学性能的影响123

5.2.1氧123

5.2.2硫124

5.2.3铪125

5.2.4硼126

5.2.5碳126

5.3组织对静态力学性能的影响128

5.3.1直接基体强化和颗粒强化129

5.3.2间接颗粒强化129

5.3.3直接和间接强化对比130

5.3.4关于直接强化机制的研究工作130

5.3.5关于间接颗粒强化机制的研究工作132

5.3.6粉末高温合金Astroloy的力学性能134

5.3.7粉末高温合金Rene95的力学性能137

5.3.8 IN 100系粉末高温合金的力学性能141

5.3.9 Ni-Al-Mo合金（快速凝固合金）的力学性能144

5.4高温低周疲劳147

5.4.1设计考虑因素147

5.4.2裂纹萌生149

5.4.3温度和显微组织对低周疲劳的影响152

5.4.4不同粉末高温合金的高温低周疲劳155

5.4.5缺陷对低周疲劳寿命的影响158

5.5高温疲劳裂纹扩展和蠕变裂纹扩展161

5.5.1温度对疲劳裂纹扩展速率的影响163

5.5.2频率对疲劳裂纹扩展速率的影响165

5.5.3保持时间的影响和蠕变裂纹扩展166

5.5.4环境对裂纹扩展的影响168

5.5.5晶粒度、晶粒形态和显微组织对裂纹扩展速率的影响170

5.5.6裂纹长度对疲劳裂纹扩展速率的影响173

参考文献174

6粉末高温合金的质量控制和无损评价180

6.1引言180

6.2新零件的无损评价和质量控制180

6.2.1零件检测的无损评价方法181

6.3剩余寿命评估184

6.3.1早期疲劳损伤的检测185

6.3.2表面微裂纹的检测186

参考文献187

第3篇 氧化物弥散强化高温合金191

7氧化物弥散强化高温合金191

7.1前言191

7.2强化机制192

7.2.1氧化物弥散强化高温合金的组织192

7.2.2屈服强度195

7.2.3蠕变强度202

7.2.4疲劳强度206

7.3粉末制取207

7.4粉末固结211

7.4.1挤压212

7.4.2热等静压214

7.5热机械加工214

7.5.1冷加工215

7.5.2通过再结晶控制晶粒形状216

7.5.3再结晶机制222

7.5.4固结后变形224

7.5.5净形加工228

7.6力学性能229

7.6.1合金229

7.7氧化与热腐蚀248

7.7.1引言248

7.7.2氧化物弥散强化材料所选的数据249

7.7.3弥散氧化物和晶粒度对抗氧化性和耐腐蚀性的影响249

7.7.4氧化物弥散强化合金的涂层253

7.8氧化物弥散强化高温合金的发展趋势254

7.8.1涡轮导向叶片合金254

7.8.2涡轮工作叶片合金254

7.8.3板材合金256

参考文献256

第4篇 连接265

8粉末高温合金的连接技术265

8.1液相连接265

8.1.1熔焊265

8.1.2钎焊268

8.2固态连接274

8.2.1扩散连接（扩散焊）274

8.2.2惯性摩擦焊280

8.2.3其他固态连接技术282

8.3瞬时液相连接283

8.4应用284

8.4.1整体转子系统284

8.4.2双性能涡轮（dual-property turbine wheels）284

8.4.3双性能涡轮盘（dual-property turbine disks）287

8.4.4叠片涡轮（ laminated turbine wheels）289

8.4.5涡轮工作叶片和导向叶片289

参考文献290

9粉末高温合金的实际应用与经济评价294

参考文献301

附录303

附录1高温合金的名义成分303

附录2注册商标及相关企业309

附录3中英文对照词语310

索引312