高温合金制备工艺精确定制：策略、方法与验证

摘要

高温合金作为航空发动机及工业燃气轮机等重大装备的关键战略材料，其成分/工艺设计优化与过程控制始终是业界关注的核心问题。本工作聚焦高温合金及其部件研制与生产过程中的实际问题，识别制备流程中典型工艺的关键影响因素，综合运用同步辐射等先进表征技术和高通量实验等方法，设计并优化高温合金制备的关键工艺参数，为工艺技术水平、产品性能、合格率和研发效率提升以及成本降低提供支撑。以涉及液-固与固-固相变的高温合金制备工艺为例，研究母合金熔炼与重熔、气雾化制粉粒度/粒形协同控制、铸造凝固过程孔缺陷控制、粉末存储与除气降氧处理、粉末热等静压固结成形以及热处理等关键环节的精确定制策略与验证方法。同时，还探讨了与高温合金制备过程密切相关的关键辅助材料，如陶瓷耐火材料评价、等温锻造模具材料以及钎焊修复材料的优选使用条件。另外，在工艺定制研究过程中，揭示了若干值得关注的现象：（1）铸造和粉末合金中氧存在形式的影响；（2）合金初始组织状态对热等静压固结成形和热处理过程相变温度的影响；（3）铸造、粉末和增材制造合金、钎焊修复用材料和陶瓷耐火材料中反常相和缺陷的形成与控制等。上述研究为高温合金制备工艺参数的优化定制及工艺过程的精确控制奠定理论基础，并为工业化应用提供可行的实践技术路径。

关键词

高温合金 / 制备工艺定制 / 粉末冶金 / 铸造 / 增材制造 / 钎焊 / 辅助材料 / 高通量实验 / 同步辐射 / 氧存在形式 / 反常相 / 缺陷

基金资助

国家自然科学基金项目(52071310,51304177,52127802,91860131); 国家科技重大专项(2025ZD0609200,Y2019-Ⅶ-0011-0151); 重点实验室基金项目(9140C430202150C43200,6142903200303,6142903220302); 国家重点研发计划(2023YFB3712202,2016YFB0701404); 国家科技支撑计划(2015BAE03B01); 国家国际科技合作专项(2012DFA50240)