本文對ODS鎳基高溫合金的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進行了一定的闡述,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合金粉末,通過模壓成型,高溫真空燒結,將最后制得的合金試樣進行金相分析(OM)、X射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微分析(SEM)、能譜分析(EDS),對粉末進行粒度分布測試、燒結試樣的致密度測試、斷裂韌性計算,硬度測試等檢測分析手段,研究了球磨工藝、壓制工藝、和添加稀土氧化物對其組織和性能的影響。最后探究Si元素對該高溫合金在高溫下的抗氧化性能的影響。經過一系列的系統(tǒng)研究,得出以下結論:(1)球磨時間為32h,球料比為20:1的條件下,當球磨轉速為400rpm時,合金粉末達到合金化,呈現(xiàn)較小的粒度和較高硬度為872HV;而球磨轉速為500rpm時粉末顆粒有長大傾向,對比采用相同球磨時間(32h)和球磨轉速(400rpm)不同球料比的合金粉末進行對比,發(fā)現(xiàn)球料比為20:1的合金細化效果要優(yōu)于10:1;在轉速為400rpm、球料比為20:1時,合金粉末的粒度呈先增后減,最后達到穩(wěn)定的趨勢。綜合表明:本實驗的較佳球磨工藝參數(shù)為:轉速為400rpm,球料比為20:1,球磨時間為32h。(2)經球磨后的粉末會發(fā)生加工硬化,在一定范圍內,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,在800℃的退火溫度下,所得燒結坯的致密度達到較為理想的狀態(tài)。粉末被壓制過程中,在一定范圍內,隨著壓制力的增大,壓坯的致密度先急劇上升后趨于平緩。在壓強為175.16MPa時,所得合金組織均勻致密。合金的抗拉強度隨所處溫度的增加先緩慢下降,當溫度超過臨界溫度(350~400℃),合金抗拉強度急劇下降,并且合金斷裂機制由穿晶斷裂逐漸變?yōu)檠鼐嗔选?3)當添加0.08%的La_2O_3時材料的致密度達92.02%,硬度達544HV,斷裂韌性達12.13 MPa·m1/2;當往合金中添加0.08%La_2O_3時,它可以在一定程度上細化組織,同時減弱燒結時的脫碳反應,使得增韌顆粒分布得更加均勻;添加過量的La_2O_3,會因稀土元素的極化效應導致其活躍性下降;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%,抗拉強度由原來的340.96MPa提高到722.71MPa,合金的斷裂機制也有原來的脆性和韌性斷裂并存轉變?yōu)榇┚嗔?。Si可以加速部分元素在基體中的擴散,沒有添加Si元素的合金試樣中殘存著長條狀的第二相,而添加Si元素之后第二相變?yōu)榍驙?同時大大增強了該材料的高溫抗氧化性能,適當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。當合金中含0.2%Si在1000℃的溫度下進行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,能有效地保護地防止基體被進一步氧化。