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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划镍基复合材料发展镍基复合材料的应用级金属班0镍基复合材料的应用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。镍基复合材料主要用于液体火箭发动机中的全流循环发动机。这种发动机的涡轮部件要求材料在一定温度下具有高强度、抗蠕变、抗疲劳、耐腐蚀、与氧相容。在目前正在研制的系统中这些部件选用镍基高温合金。虽然用SiC颗粒或纤维增强的复合材料可以达到高强度、高刚度和抗蠕变。但在全流循环发动机的富氧驱动气体环境下，这些材料不能兼顾与
2、氧的相容性。发动机起动瞬变过程的热冲击环境，排除了涡轮叶片采用加涂层的材料系的可能。因此，用整体材料制作的涡轮叶片，必须经受住富氧燃烧产物所形成的环境。因为涡轮部件和涡轮盘在大约9min运行中一般不用冷却，所以在短时运行中，整体材料温度达到730是正常的。对某些设计，希望密度低于/cm3的材料的强度要大于1040MPa。应力、温度和化学环境都十分苛刻，要延长维修平均间隔时间(MTBR)使这些材料性能目标更难达到。其它非旋转部件也必须经受住极端运行环境的考验。喷注器面板、喷注壳体和预燃烧器在高温下都必须抗氧化、耐腐蚀、抗氢脆。喷嘴调节和控制流入主燃烧室的推进剂流量。预燃烧室是个小型燃烧室。在这个
3、燃烧室里，产生涡轮驱动气体。在目前一些系统(其中一些被有效冷却)中，这些部件使用钴合金。未来发动机的这些部件，预计有极端的热环境(气体温度接近918)和高达62MPa的压力。Si3N4整体材料正在用作喷嘴壳体，但陶瓷壳体与金属推力室的匹配困难还没有解决。由于喷嘴壳体的形状是轴对称的，所以早就有人建议这种壳体采用连续纤维增强的复合材料，但部件的匹配条件向连续纤维增强的复合材料提出挑战。以下为两种比较典型的镍基复合材料及其主要性能：、镍基变形高温合金以镍为主要基体成分的变形高温合金。镍基变形高温合金以汉语拼音字母“GH”加序号表示，如GH36、GH49、GH141等。它可采用常规的锻、轧和挤压等冷
4、、热变形手段加工成材。按强化方式可分为固溶强化镍基变形高温合金，弱时效强化镍基变形高温合金和强时效强化镍基变形高温合金3类。用途：镍基变形高温合金广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机的热端部件，如工作叶片，导向叶片、涡轮盘和燃烧室等。合金元素的作用：铬在镍基变形高温合金中的主要作用：增加抗氧化及耐蚀能力。20世纪4050年代发展的镍基变形高温合金中铬含量高达18%20%，在60年代，为了提高高温强度，将铬含量降低到8%12%。过度降铬有损抗氧化、耐蚀能力固溶强化镍基变形高温合金中加入较多的钨、钼、钴等元素。弱时效强化镍基变形高温合金可添加一定量的铝、钛、铌等时效强化元素。强时效强化镍
5、基变形高温合金中则可以加入多量的铝、钛、铌元素，但其总量不能超过%。也加入硼、铈、镁等晶界强化元素。组织特点：主要的强化相是(Ni3Al)相，含量达20%55%左右。另一类强化相是(Ni3Nb)相，在700以下对强度的贡献远大于相，特别显著地提高屈服强度，是涡轮盘材料中有名的强化相。加工方法：变形高温合金塑性较低，变形抗力大，特别是含相很高的强时效强化镍基变形高温合金，使用普通的热加工手段变形有一定困难，往往需采取一些特殊的加工工艺，如钢锭直接轧制、钢锭包套直接轧制和包套镦饼等新工艺。也采用加镁微合金化和弯曲晶界热处理工艺来提高塑性。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
6、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。添加元素及作用：镍基铸造高温合金以相为基体，添加铝、钛、铌、钽等形成相进行强化，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
7、界，添加适量硼、锆等元素。缺点及克服方法疲劳性能稍差、塑性较低、使用中组织稳定性有所下降；存在疏松，性能波动较大。应用：镍基铸造高温合金用于飞机、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。镍基复合材料在水环境中的摩擦学性能及磨损机理研究复合材料在水环境中的摩擦系数比干摩擦降低了一半左右，磨损率仅为干摩擦下的115，水环境中，负荷和速度的变化对摩擦系数的影响不大，摩擦系数基本保持在028032之间，磨损率随负荷和滑动速度的增加而不断增加。磨损表现为机械微切削；摩擦副表面吸附水的边界润滑作用以及水的冷却作用使材料容易耗散摩擦热，塑性变形减小，严重粘着磨损明显
8、减轻。水的存在使不锈钢偶件更容易发生氧化，同时暴露于磨损表面的SiC以及由于水的渗透而导致与基体脱粘的SiC，易被氧化生成SiO2，进而SiO2发生水合反应在磨擦对偶表面生成不均匀的SiO2nH2O水合反应膜，起到了一定的减磨润滑作用，显著降低摩擦系数和磨损率。镍基纳米SiC复合镀层的摩擦学性能为研究镍基纳米SiC复合镀层的摩擦学性能，在A3钢板上制备了该镀层，利用扫描电镀对镀层显微组织进行观察，通过纳米显微力学探针测量镀层微区硬度，在MM200摩擦磨损试验机上对镀层进行磨损试验，研究阴极电流密度，温度和镀液中SiC浓度等主要工艺参数对镀层耐磨性能的影响。结果表明：SiC颗粒在镀层中分布均匀：
9、SiC颗粒附近镀层的硬度是纯镍镀层的3倍，但随着远离SiC，复合镀层硬度明显下降；复合镀层的耐磨性能与普通镍镀层相比有较大幅度的提高，在油润滑条件下磨损体积为普通镍镀层的18。、蓝宝石晶须蓝宝石杆以单晶氧化铝为镍基复合材料的增强物具有高弹性模量，低密度，纤维形态的高强度、高熔点、良好的高温强度和抗氧化性。镍-蓝宝石反应性质的影响在高温下，蓝宝石和镍或镍合金将发生反应，这种反应与弥散强化型合金所用的Al2O3质点的稳定性观测结果相一致。除非这种反应能均匀地消耗材料或在纤维表面形成一层均匀的反应产物，否则就会因局部表面降粗糙而降低纤维的强度。镍基复合材料的制造和性能制造镍基复合单晶蓝宝石纤维复合材
10、料的主要方法是将纤维夹在金属板之间进行加热。这种方法通常称为扩散结合。热压法成功的制造了Al2O3-NiCr复合材料，其最成功的工艺是先在杆上涂一层Y2O3，随后再涂一层钨。除了热压法制得的镍基复合材料外，人们还研究了其他方法制造的镍基复合材料的性能。对粉末冶金法制得的材料进行的研究结果表明，在粉末压实过程中晶须因排列不当而大量断裂。测得的性能很差，晶须体积比为23%的复合材料的室温强度最高只有690MPa。其他方法制得的镍基复合材料的性能也不理想。新型镍基复合材料在曳引机应用摘要：我国作为世界最大的电梯制造国，在新增加数量方面都居于世界第一的大国，中国理应对新型材料更广泛应用于电梯设备技术创
11、新和研发。现就新型镍基复合材料在曳引机中的应用展开论述。关键词：镍基复合材料；性能分析；应用在现代社会高速发展下，材料的进步亦都是日新月异，生物材料、高温与结构材料、纳米材料、信息功能材料、智能材料等各种新型的材料成为全世界21世纪争相发展和研究的对象。而我国电梯蜗轮蜗杆的材料一般用合金钢或碳钢制成，大部分蜗轮蜗杆经渗碳淬火等热处理获得较高的硬度，而其中含镍渗碳钢具有良好的高温抗氧化性以及较高的机械强度，具有广泛的应用。1镍基复合材料发展镍基高温合金1是20世纪30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic75；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic80。对于
12、镍基合金美国在20世纪40年代中期地时候就开始了研制，而苏联晚于美国30多年的时间于这方面，而我国则迟了美国差不多100年才开始着手研制镍基合金。对于镍基合金的发展是关于一个合金成分的改进和生产工艺的变革更新过程。在20世纪50年代初，由于真空熔炼技术我们炼制出含高铝和钛的镍基合金。直到了20世纪50年代后期，我们社会的发展需要高工作温度的涡轮叶片，需要合金有更高的工作强度，并且需要合金更高的抗变形能力，于是有了熔模精密铸造工艺，一系列具有良好高温强度的铸造合金陆续发展出来。然后20世纪60年代中期社会的高速发展，轮船业、燃气工业的发展需求定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金就出现了。我
13、们可以看出从20世纪40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从700提高到1100，平均每年提高10左右。镍基高温合金的发展趋势见图12。根据大量的研究表明相比与传统的铸锻高温合金，粉末高温合金具有一系列的优点，例如，它无宏观偏析，内部组织比较均匀，具有一定的屈服强度高和抗疲劳性等。在现代社会不断革新下镍基粉末高温合金材料已广泛用于各行各业发展中。尤其是世界各国的航空航天事业，各种发动机、涡轮盘的研制和生产中。2镍基复合材料性能分析金属基复合材料的发展现状及展望陶进长那顺桑杨海霞河北理工大学冶金与能源学院摘要：介绍了金属基复合材料的研究及应用现状。介绍了金属基复合材料的分类
14、、性能特点，并总结了其主要应用。对于大批量生产的复合材料来讲，轧制方法复合具有比其它方法有更多的适用性和经济性。关键词：金属基复合材料；发展趋势；应用ABSTRACT:Thispaperreviewsthestatusofresearchandapplicationofmetalmatrixcomposites.Thepaperpresentstheclassification,characteristics.Andthedevelopmentandapplicationofmetalmatrixcompositesaresummarized.Keywords:metalmatrixcompo
15、sites;developmenttendency;application1前言金属基复合材料具有高比强度、高比模量、耐磨、耐热、导电、导热、不吸潮、抗辐射、低热膨胀系数等优良性能，并作为先进复合材料将逐步取代部分传统的金属材料而应用于航天航空、汽车工业、电子工业等领域，以满足特殊场合对材料的比强度、比刚度、比模量、高温性能、低热膨胀系数等性能的要求。金属基复合材料是以金属合金为基体，以高强度第二相为增强体而制得的复合材料，它与高分子基复合材料、碳/碳复合材料、陶瓷基复合材料和纳米复合材料一起构成现代复合材料体系。其品种较多，可按增强体和基体进行分类，按照增强体形状可将复合材料分为：颗粒增强复合材料，层状复合材料和纤维增强复合材料。从强化的机理上分，纤维增强复合材料更准确地可划分为连续纤维增强复合材料和不连续纤维增强复合材料。按基体进行分类有：铝基复合材料，镍基复合材料，钛基复合材料及铜基复合材料等。目前在金属基复合材料中应用最广泛的一种复合材料是铝基复合材料。现代科学技术对现代新型材料的强韧性，导电、导热性，耐高温性，耐磨性等性能都提出了越来越高的要求。与传统的金属材料相比，金属基复合材
