镍基复合材料

镍基复合材料第一页，共十六页。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(MetalMatrixComposites—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美国和日本。美国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。第二页，共十六页。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公司和美国的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。第三页，共十六页。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。第四页，共十六页。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。第五页，共十六页。西门子超重型燃气轮机涡轮燃气轮机涡轮零件第六页，共十六页。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。第七页，共十六页。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。第八页，共十六页。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

第九页，共十六页。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。第十页，共十六页。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：镍基铸造高温合金第十一页，共十六页。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。第十二页，共十六页。添加元素及作用镍基铸造高温合金以γ(Ni3Nb)相为基体，添加铝、钛、铌、钽等形成γ´(Ni3Al)相（增强体）进行强化，γ´(Ni3Al)相数量较多，有的合金高达60%；加入钴能提高γ´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γ´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、锆等元素第十三页，共十六页。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。第十四页，共十六页。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