镍基复合材.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,镍基复合材料,金属基复合材料,发展,。在各种复合材料的发展过程中,金属基复合材料(Metal Matrix Composites MMCs)的 研究、生产及发展起步较晚,但是由于其具有低热胀 系数、高耐热性、在动力结构方面的高比强度、高比 模量、耐磨损和抗老化等特点,所以倍受人们青睐,尤其是在汽车、航空、航天领域得到了广泛的应用。国内外的一些科研院所竟相在这一领域展开深入广 泛的研究,并取得了丰硕的成果。对金属基复合材料的应用和研究目前处于世界领先的国家主要是 和 。把复合材料作 为国防部的关键技术核心来实施,投入了大量的资 金和人力,并在复合材料领域取得了重大的进展,处 于世界领先地位。,其他民用工业的应用 其他方面,金属基复合材料还用于制造高尔夫 球杆头,自行车链轮以及医疗上的假肢等等。近年 来,电力行业也使用了金属基复合材料,如法国的 EDF公司和 的 3M 公司联合研制的一种新型纤 维增强铝基复合材料导线,因其导电性好,环境适应 性好,耐腐蚀等特点,在电力传输方面应用前景良好。,镍基复合材料,镍基复合材料是以,镍及镍合金为基体,制造的。由于镍的,高温性能优良,，因此这种复合材料主要是用于制造,高温下工作的零部件,。,镍基复合材料最有前途的应用之一是做燃气涡轮发动机的叶片。用于镍基复合材料的基体主要有：纯镍、镍铬合金、镍铝合金等。,西门子超重型燃气轮机涡轮,燃气轮机涡轮零件,对于像燃气轮机零件这类用途的，需耐较高的温度。但由于制作和使用环境的温度高。其制作难度，增强体与基体之间化学反应的可能性也变高了。,镍基复合材料的制备,在镍基复合材料中，一个合适的增强材料必须具备良好的高温强度，热膨胀系数相匹配，同时必须与基体润湿及化学相容。金属基体与增强材料的化学相容指：不发生化学反应，增强体不溶于基体。下面以“碳纤维增强镍基材料”为例。,碳纤维增强镍基材料制备简述,材料：,碳纤维,铜,，,镍 。工艺步骤为 碳纤维预处理,电沉 积铜、清洗、中和,电沉积镍,成型电沉积镍,坯料清洗、烘干,裁剪坯料放入模具,真空热 压,随炉冷却。本发明利用三步电沉积方法制备 的 复合材料,不仅能够满足燃气涡轮发动机 的叶片使用要求,而且具有 良好的高温强度、高 弹性模量、低密度、高熔点 等优点,碳纤维增强镍基材料弹力假肢,镍基复合材料应用的成功例子。强度高，耐用，不对人体造成不良影响。,镍基复合材料的主要应用,应用：镍基材料用于飞机、船舶、工业和车辆用燃气轮机的最关键的高温部件，如涡轮机叶片、导向叶片和整体涡轮等。这些领域的材料主要是：镍基铸造高温合金,镍基铸造高温合金,以镍为主要成分的铸造高温合金，以“,K”,加序号表示，如,K1,、,K2,等。随着使用温度和强度的提高，高温合金的合金化程度越来越高，热加工成形越来越困难，必须采用铸造工艺进行生产。另外，采用冷却技术的空心叶片的内部复杂型腔，只能采用精密铸造工艺才能生产。这样，镍基变形高温合金就转化为镍基铸造高温合金。,国内外的一些科研院所竟相在这一领域展开深入广 泛的研究,并取得了丰硕的成果。,镍基铸造高温合金以(Ni3Nb)相为基体，添加铝、钛、铌、钽等形成(Ni3Al)相（增强体）进行强化，(Ni3Al)相数量较多，有的合金高达60%；,金属基体与增强材料的化学相容指：不发生化学反应，增强体不溶于基体。,铪：改善合金中温塑性和强度；,随着使用温度和强度的提高，高温合金的合金化程度越来越高，热加工成形越来越困难，必须采用铸造工艺进行生产。,（1）疲劳性能稍差、塑性较低、使用中组织稳定性有所下降；,（2）存在疏松，性能波动较大。,镍基复合材料的主要应用,金属基体与增强材料的化学相容指：不发生化学反应，增强体不溶于基体。,近年 来,电力行业也使用了金属基复合材料,如法国的 EDF公司和 的 3M 公司联合研制的一种新型纤 维增强铝基复合材料导线,因其导电性好,环境适应 性好,耐腐蚀等特点,在电力传输方面应用前景良好。,以镍为主要成分的铸造高温合金，以“K”加序号表示，如K1、K2等。,强度高，耐用，不对人体造成不良影响。,金属基体与增强材料的化学相容指：不发生化学反应，增强体不溶于基体。,在镍基复合材料中，一个合适的增强材料必须具备良好的高温强度，热膨胀系数相匹配，同时必须与基体润湿及化学相容。,是由于镍的高温性能优良，因此这种复合材料主要是用于制造高温下工作的零部件。,以镍为主要成分的铸造高温合金，以“K”加序号表示，如K1、K2等。,镍基复合材料应用的成功例子。,钼、钨、铬具有强化固溶体的作用，铬、钼、钽还能形成一系列对晶界产生强化作用的碳化物；,人们研制镍基复合材料的一个重要目的，即是希望用它来制造燃汽轮机的叶片，从而进一步提高燃汽轮机的工作温度。,铪：改善合金中温塑性和强度；,随着使用温度和强度的提高，高温合金的合金化程度越来越高，热加工成形越来越困难，必须采用铸造工艺进行生产。,金属基体与增强材料的化学相容指：不发生化学反应，增强体不溶于基体。,金属基体与增强材料的化学相容指：不发生化学反应，增强体不溶于基体。,铪：改善合金中温塑性和强度；,（2）存在疏松，性能波动较大。,钼、钨、铬具有强化固溶体的作用，铬、钼、钽还能形成一系列对晶界产生强化作用的碳化物；,材料：碳纤维,铜，镍 。,西门子超重型燃气轮机涡轮,钼、钨、铬具有强化固溶体的作用，铬、钼、钽还能形成一系列对晶界产生强化作用的碳化物；,碳纤维增强镍基材料弹力假肢,本发明利用三步电沉积方法制备 的 复合材料,不仅能够满足燃气涡轮发动机 的叶片使用要求,而且具有 良好的高温强度、高 弹性模量、低密度、高熔点 等优点,国内外的一些科研院所竟相在这一领域展开深入广 泛的研究,并取得了丰硕的成果。,镍基铸造高温合金以(Ni3Nb)相为基体，添加铝、钛、铌、钽等形成(Ni3Al)相（增强体）进行强化，(Ni3Al)相数量较多，有的合金高达60%；,材料：碳纤维,铜，镍 。,添加元素及作用,镍基铸造高温合金以,(Ni3Nb),相为基体，添加铝、钛、铌、钽等形成,(Ni3Al),相（增强体）进行强化，,(Ni3Al),相数量较多，有的合金高达,60%,；加入钴能提高,相的溶解温度，提高合金的使用温度；钼、钨、铬具有强化固溶体的作用，铬、钼、钽还能形成一系列对晶界产生强化作用的碳化物；铝和铬有助于抗氧化能力，但铬降低,相的溶解度和高温强度，因此铬含量应低些；铪：改善合金中温塑性和强度；为了强化晶界，添加适量硼、锆等元素,缺点及克服方法,（,1,）疲劳性能稍差、塑性较低、使用中组织稳定性有所下降；,（,2,）存在疏松，性能波动较大。,镍基复合材料的现状和前景,是由于镍的高温性能优良，因此这种复合,材料主要是用于制造高温下工作的零部件。人们研制镍基复合材料的一个重要目的，即是希望用它来制造燃汽轮机的叶片，从而进一步提高燃汽轮机的工作温度。,但目前由于制造工艺及可靠性等问题尚未解决，所以还未能取得满意的结果。,谢谢观赏,