材料化学第五章.pptVIP

*第1页，共37页，星期日，2025年，2月5日本章主要内容5.1高温结构材料超耐热合金；高温结构陶瓷5.2轻质结构材料铝锂合金；纤维材料*第2页，共37页，星期日，2025年，2月5日一、超耐热合金1定义：700-1200℃高温下工作的金属通称耐热合金，又称高温合金。（一般金属材料只在500～600℃下长期工作）2应用火力发电：提高热效率→提高蒸汽温度→材料耐热喷气发动机：工作温度高达1380℃高温加热炉*第3页，共37页，星期日，2025年，2月5日*第4页，共37页，星期日，2025年，2月5日3性能要求1）高温抗腐蚀性因为T↑，金属的氧化、腐蚀速度显著加快2）高温强度和韧性高温下金属易疲劳断裂、蠕变“耐热”：高温下具有良好的抗氧化性，能保持足够强度????*第5页，共37页，星期日，2025年，2月5日提高抗氧化性：1）表面合金化处理加入合金元素（Cr、Si、A1）→氧化气氛→致密氧化膜→阻止氧化2）高温涂层形成高熔点涂层（氧化物、碳化物、氮化物等）*第6页，共37页，星期日，2025年，2月5日提高高温强度：1）加入Cr、Mo、W→增加高温结合力（金属键强）2）加入W、Mo、V→形成碳化物（WC、MoC）→增加高温强度。*第7页，共37页，星期日，2025年，2月5日4耐热合金的组成：

Ⅴ~Ⅶ副族元素：熔点高、硬度大*第8页，共37页，星期日，2025年，2月5日5耐热合金的常见种类1、铁基：使用温度＜1000℃加入Cr、Al、Si→形成保护膜→高温抗腐蚀性↑加入1%W、Mo→提高结晶温度→高温蠕变性↑2、镍基：使用温度1000～1100℃组织中基体：Ni-Cr-Co的固溶体和Ni3A1金属化合物；是：最优的超耐热金属材料*第9页，共37页，星期日，2025年，2月5日6、耐热合金的研究现状工作温度偏低铁、镍、钴—熔点1539℃，1453℃，1495℃工作温度不超过1100℃（熔点的60%）难熔金属钨—3399℃，延展性、化学稳定性好；但夹杂物影响强度和韧性，脆性大其他材料无法替代，需进一步研究新的金属陶瓷、高温结构陶瓷材料出现*第10页，共37页，星期日，2025年，2月5日镍基超耐热合金的应用我国目前消费量：12万吨/年，应用领域航空：2万吨，工业汽轮机：1.25万吨，发动机及零部件汽车工业：7500吨，柴油发动机2010年：需求将增长250%*第11页，共37页，星期日，2025年，2月5日二、高温结构陶瓷1发展背景金属材料（易腐蚀，高温时不耐氧化）→高温结构陶瓷（耐高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损）2性能特点耐高温（比耐热合金）；耐腐蚀（比普通陶瓷）。*第12页，共37页，星期日，2025年，2月5日3制备特点原料成型烧成性能比较传统陶瓷粘土、石粉普通成型1250℃左右烧成使用温度低、易碎结构陶瓷合成（细磨）助烧剂，高压成型1500~2000℃烧成耐高温（1500℃）耐腐蚀*第13页，共37页，星期日，2025年，2月5日4应用举例1）氧化铝陶瓷（人造刚玉）熔点高：高级耐火材料（如坩埚、高温炉管等）硬度大：制造刚玉磨球机透明：制作高压钠灯的灯管。

∴是一种极有前途的高温结构材料。*第14页，共37页，星期日，2025年，2月5日2）氮化硅（Si3N4）陶瓷优点：高硬、耐磨、高强、耐高温→强共价键（电负相近）；耐高温→安全使用温度1650~1750℃，应用于火箭发动机；耐热冲击、抗高温蠕变→助烧剂抗氧化→除氢氟酸外，不与其他无机酸反应；膨胀系数小、导热系数大、电绝缘性好等。缺点：脆性断裂，难烧结。ZrO2增韧：基质微裂纹，诱发相变，吸收能量，抑制裂纹扩展。*第15页，共37页，星期日，2025年，2月5日上节内容：新型结构材料5.1高温结构材料