[发明专利]一种环形结构的复合增强体在镍基复合材料中的应用

说明书

本发明公开了一种环形结构的复合增强体在镍基复合材料中的应用，该复合增强体可与镍粉混合制得镍基复合材料，所述复合增强体具有环形结构，环形结构是由介孔纳米氧化钛空心球、垂直于介孔纳米氧化钛空心球生长的氧化镁纳米片以及最外层的纳米氧化硅组成，三者质量比为3：(1‑2)：5；环形结构的复合增强体的外径为300±5nm，内径为60±5nm。本发明还公开了该复合增强体在镍基复合材料中的具体应用方法。本发明克服了金属基体与增强体浸润不良，增强体分散不均匀，特别是纳米级增强体与金属基体难以复合的问题，制得的复合材料力学性能好，增强体与金属基体的界面结合性能好，且制备工艺简单，制备成本得到有效降低。

技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种环形结构的复合增强体在镍基复合材料中的应用。

背景技术

金属基复合材料具有比强度高、比模量高、热膨胀系数、耐磨性能好等优点，广泛应用于航空康田和汽车等工业领域。对于金属基复合材料，增强体与金属基体的结合性能，以及增强体的添加量、尺寸、形状等都对复合材料的性能有很大的影响。对于金属基复合材料的分类，按照增强体类型分可分为：(1)颗粒增强复合材料，颗粒增强复合材料是指弥散的增强相以颗粒的形式存在，其颗粒直径和颗粒间距较大，一般大于1μm；(2)层状复合材料，该材料是指在韧性和成型性较好的金属基体中加入重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材料层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近，而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。因为增强物薄片在二维方向上的尺寸相当于结构件的大小，因此增强体中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此，层状结构复合材料的强度收到了限制。(3)纤维增强复合材料，金属基复合材料中的一维增强体根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须。长纤维又叫连续纤维，它对金属基体的增强方式可以以单项纤维、二维织物和三维织物存在，前者增强的复合材料表现出明显的各向异性特征，第二种材料在织物平面方向的力学性能与垂直该平面的方向不同，而后者的性能基本上是各向同性的。连续增强金属基复合材料是指以高性能的纤维为基体，金属或它们的合金为基体制成的复合材料。纤维是承受载荷的，纤维的加入不但大大改变了材料的力学性能，而且也提高了耐温性能。短纤维和晶须是比较随机均匀的分散在金属基体中，因而在宏观上是各向同性的，在特殊条件下，短纤维也可以定向排列，如对材料进行二次加工就可达到。当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料弹性模量的增强具有相当大的作用。

按照基体分，金属基复合材料主要有铝基、镁基、铜基、镍基、钛基等复合材料。。基于航空发动机和燃气轮机领域的重大需求，尺寸大、结构复杂的耐高温部件的制造引起广泛关注。镍基复合材料由于其在高温力学和蠕变抗力等方面的优异表现，有望成为此类大尺寸复杂结构部件的备选材料。镍基复合材料是以镍及镍合金为基体制造的。但是目前由于制造工艺及可靠性等问题尚未解决，所以对于镍基复合材料的制备还未取得满意的结果。