金属学报

作者：尚学文, 崔潇潇, 徐磊, 卢正冠

单位：1 中国科学技术大学 材料科学与工程学院 沈阳 110016；2 中国科学院金属研究所 师昌绪先进材料创新中心 沈阳 110016

关键词：闭式叶轮,粉末粒度,Ti-5Al-2.5Sn ELI,热等静压,有限元仿真,

基金：国家科技重大专项项目(J2019-VII-0005-0145);中国科学院战略性先导科技专项项目(XDA22010102)

为了考察粉末不同批次间的粒度差异对成形钛合金产品的性能和尺寸影响，本工作选取了3种粒度(平均粒度D50 = 125、94和73 μm)的Ti-5Al-2.5Sn ELI预合金粉末，采用粉末冶金热等静压工艺在940 ℃、120 MPa、3 h的制度下制备了闭式叶轮，对各叶轮进行了815 ℃、1.5 h的退火热处理，通过X射线检测等技术探测了叶轮中可能存在的孔隙缺陷，利用SEM和TEM对显微组织进行观察，并结合低温拉伸实验分析了粉末粒度对闭式叶轮本体力学性能的影响。结果表明，采用不同粒度粉末制备出的叶轮各部位显微组织均匀，本体取样力学性能均达到变形态合金水平，77 K下试棒的抗拉强度约1300 MPa，延伸率可达20%，在拉伸断口附近的组织中观察到{101¯2}、{101¯1}、{112¯2}孪晶。对成形的闭式叶轮尺寸的测绘结果表明，叶轮的尺寸收缩特点与粉末粒度相关，粉末的平均粒度(D50：70~130 μm)越小，体积收缩越大。采用有限元方法对粉末冶金热等静压成形后叶轮尺寸进行预测，并与制备的叶轮实测尺寸进行对比。结果表明，模拟预测的收缩规律与实际尺寸收缩一致，其中内部流道区域预测偏差值小于0.3 mm。

来源：2025年第2期

《金属学报》期刊编辑部

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