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镍基高温复合材料是燃气涡轮发动机用高温复合材料中的主要金属材料,是在镍铬电阻合金(Ni80Cr20)的基础上,加入各种新成分(如W、Mo、Al、Ti或稳定的氧化物颗粒等)复合而成。其中氧化物弥散强化镍基高温复合材料是采用机械合金化工艺,运用粉末冶金的方法制造的一种新型高温材料,能采用稳定氧化物颗粒和共格的金属间化合物进行综合强化,使合金同时具有优良的高温强度和中温强度,是一种具有很好发展前景的高温合金材料。本论文主要研究的是在Ni80Cr20基体粉末中,加入不同质量分数的氧化钇增强颗粒,采用机械合金化工艺(即:采用合理的工艺参数,将混合粉末在高能球磨机中高速球磨)得到均匀弥散的机械合金化粉末,然后用粉末冶金的方法制造出氧化物弥散增强镍基复合材料。根据Larson—Miller参数方程对其进行高温模拟,对经过热模拟处理后的复合材料进行力学性能测试,与同样工艺条件下制造出的Ni80Cr20基体材料以及未经机械合金化工艺处理的同种粉末冶金复合材料进行比较。研究结果表明:(1)无论是机械合金化工艺制造的氧化钇增强镍基复合材料还是未经机械合金化工艺制造的氧化钇增强镍基复合材料,热模拟实验结果与Larson—Miller参数方程吻合的都很好,这说明用Larson—Miller参数来对这类复合材料的设计寿命进行模拟显示出良好的准确性和实用性,这将极大地降低同类复合材料实验、制造成本。(2)加入氧化钇增强颗粒制造出的氧化物弥散增强(ODS)镍基复合材料有良好的室温和高温力学性能。实验发现:0.8wt.%Y2O3/Cr-Ni复合材料室温抗拉强度比20CrNi基体材料高52%左右,室温硬度比20CrNi基体材料高43%左右。在1200℃保温40h后氧化钇弥散增强镍基复合材料的抗拉强度比20CrNi基体材料高87%左右,其硬度比20CrNi基体材料高54%左右。在室温下ODS镍基复合材料的延伸率和断面收缩率均比20CrNi基体材料降低了30%多,在1200℃保温40h后ODS镍基复合材料的延伸率和断面收缩率比20CrNi基体材料降低了20%左右。(3)采用机械合金化工艺制造的氧化钇弥散增强镍基复合材料的室温抗拉强度比传统粉末冶金方法(即粉末不经过机械合金化处理)制造的氧化钇增强镍基复合材料高22%左右,室温硬度高14%左右,在1200℃保温40h的条件下前者的硬度比后者高16%左右。