《鎳基復(fù)合材料》PPT課件.ppt

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1、鎳基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料發(fā)展。在各種復(fù)合材料的發(fā)展過程中,金屬基復(fù)合材料(MetalMatrixComposites—MMCs)的研究、生產(chǎn)及發(fā)展起步較晚,但是由于其具有低熱脹系數(shù)、高耐熱性、在動(dòng)力結(jié)構(gòu)方面的高比強(qiáng)度、高比模量、耐磨損和抗老化等特點(diǎn),所以倍受人們青睞,尤其是在汽車、航空、航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外的一些科研院所竟相在這一領(lǐng)域展開深入廣泛的研究,并取得了豐碩的成果。對金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用和研究目前處于世界領(lǐng)先的國家主要是美國和日本。美國把復(fù)合材料作為國防部的關(guān)鍵技術(shù)核心來實(shí)施,投入了大量的資金和人力,并在復(fù)合材料領(lǐng)域取得了重大的進(jìn)展

2、,處于世界領(lǐng)先地位。其他民用工業(yè)的應(yīng)用其他方面,金屬基復(fù)合材料還用于制造高爾夫球桿頭,自行車鏈輪以及醫(yī)療上的假肢等等。近年來,電力行業(yè)也使用了金屬基復(fù)合材料,如法國的EDF公司和美國的3M公司聯(lián)合研制的一種新型纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料導(dǎo)線,因其導(dǎo)電性好,環(huán)境適應(yīng)性好,耐腐蝕等特點(diǎn),在電力傳輸方面應(yīng)用前景良好。鎳基復(fù)合材料鎳基復(fù)合材料是以鎳及鎳合金為基體制造的。由于鎳的高溫性能優(yōu)良,因此這種復(fù)合材料主要是用于制造高溫下工作的零部件。鎳基復(fù)合材料最有前途的應(yīng)用之一是做燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片。用于鎳基復(fù)合材料的基體主要有:純鎳、鎳鉻合金、鎳鋁合金等。西門子超重型燃?xì)?/p>

3、輪機(jī)渦輪燃?xì)廨啓C(jī)渦輪零件對于像燃?xì)廨啓C(jī)零件這類用途的,需耐較高的溫度。但由于制作和使用環(huán)境的溫度高。其制作難度,增強(qiáng)體與基體之間化學(xué)反應(yīng)的可能性也變高了。鎳基復(fù)合材料的制備在鎳基復(fù)合材料中,一個(gè)合適的增強(qiáng)材料必須具備良好的高溫強(qiáng)度,熱膨脹系數(shù)相匹配,同時(shí)必須與基體潤濕及化學(xué)相容。金屬基體與增強(qiáng)材料的化學(xué)相容指:不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),增強(qiáng)體不溶于基體。下面以“碳纖維增強(qiáng)鎳基材料”為例。碳纖維增強(qiáng)鎳基材料制備簡述材料:碳纖維,銅,鎳。工藝步驟為碳纖維預(yù)處理,電沉積銅、清洗、中和,電沉積鎳,成型電沉積鎳,坯料清洗、烘干,裁剪坯料放入模具,真空熱壓,隨爐冷卻。本發(fā)明利

4、用三步電沉積方法制備的復(fù)合材料,不僅能夠滿足燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片使用要求,而且具有良好的高溫強(qiáng)度、高彈性模量、低密度、高熔點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)碳纖維增強(qiáng)鎳基材料彈力假肢鎳基復(fù)合材料應(yīng)用的成功例子。強(qiáng)度高,耐用,不對人體造成不良影響。鎳基復(fù)合材料的主要應(yīng)用應(yīng)用:鎳基材料用于飛機(jī)、船舶、工業(yè)和車輛用燃?xì)廨啓C(jī)的最關(guān)鍵的高溫部件,如渦輪機(jī)葉片、導(dǎo)向葉片和整體渦輪等。這些領(lǐng)域的材料主要是:鎳基鑄造高溫合金鎳基鑄造高溫合金以鎳為主要成分的鑄造高溫合金,以“K”加序號(hào)表示,如K1、K2等。隨著使用溫度和強(qiáng)度的提高,高溫合金的合金化程度越來越高,熱加工成形越來越困難,必須采用鑄造工

5、藝進(jìn)行生產(chǎn)。另外,采用冷卻技術(shù)的空心葉片的內(nèi)部復(fù)雜型腔,只能采用精密鑄造工藝才能生產(chǎn)。這樣,鎳基變形高溫合金就轉(zhuǎn)化為鎳基鑄造高溫合金。添加元素及作用鎳基鑄造高溫合金以γ(Ni3Nb)相為基體,添加鋁、鈦、鈮、鉭等形成γ′(Ni3Al)相(增強(qiáng)體)進(jìn)行強(qiáng)化,γ′(Ni3Al)相數(shù)量較多,有的合金高達(dá)60%;加入鈷能提高γ′相的溶解溫度,提高合金的使用溫度;鉬、鎢、鉻具有強(qiáng)化固溶體的作用,鉻、鉬、鉭還能形成一系列對晶界產(chǎn)生強(qiáng)化作用的碳化物;鋁和鉻有助于抗氧化能力,但鉻降低γ′相的溶解度和高溫強(qiáng)度,因此鉻含量應(yīng)低些;鉿:改善合金中溫塑性和強(qiáng)度;為了強(qiáng)化晶界,添

6、加適量硼、鋯等元素缺點(diǎn)及克服方法(1)疲勞性能稍差、塑性較低、使用中組織穩(wěn)定性有所下降;(2)存在疏松,性能波動(dòng)較大。鎳基復(fù)合材料的現(xiàn)狀和前景是由于鎳的高溫性能優(yōu)良,因此這種復(fù)合材料主要是用于制造高溫下工作的零部件。人們研制鎳基復(fù)合材料的一個(gè)重要目的,即是希望用它來制造燃汽輪機(jī)的葉片,從而進(jìn)一步提高燃汽輪機(jī)的工作溫度。但目前由于制造工藝及可靠性等問題尚未解決,所以還未能取得滿意的結(jié)果。謝謝觀賞

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