镍基复合材料【实用参考】
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镍基复合材料
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
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。
镍基复合材料
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。
镍基复合材料
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
西门子超重型燃气轮机涡轮
镍基复合材料
• 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
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。
镍基复合材料
谢谢观赏
镍基复合材料
镍基复合材料
Hale Waihona Puke Baidu
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。
镍基复合材料
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
镍基复合材料
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
• 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。
镍基复合材料
燃气轮机涡轮零件
镍基复合材料
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。
镍基复合材料
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
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
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
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。
镍基复合材料
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。
镍基复合材料
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
西门子超重型燃气轮机涡轮
镍基复合材料
• 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
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。
镍基复合材料
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镍基复合材料
镍基复合材料
Hale Waihona Puke Baidu
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。
镍基复合材料
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
镍基复合材料
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
• 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。
镍基复合材料
燃气轮机涡轮零件
镍基复合材料
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。
镍基复合材料
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
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