A study on the production of high temperature supercomposites and strengthening by mesoscopic structural controlling

高温超级复合材料的制备及细观结构控制强化研究

基本信息

  • 批准号:
    11650709
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Mesoscopic structure controlling for supercomposites (in-situ composites reinforced with refractory metal fibers) was carried out by solidification speed change, the 4th-element addition and heat treatment. Consequently, we found that as the solidification rate increase, the inter-phase distance of reinforcements decreases, the diameter of the cell formed in the inside of a sample increase, and the shape of alpha phase changes from fiber-like shape to lamella-like one. Furthermore, as a result of adding Re and Ir as the 4th element, we found that inter-phase distance became large and its morphology also changed to lamella by addition of both elements. The structural stability of supercomposite sample was investigated at elevated temperature, and there was no interface reaction phase between fiber and matrix. The heat treatment of a maximum of 500 hours was performed and hardness change and morphology change of supercomposite were investigated. It was shown clearly that the hardness of additive-free samples decreased about 10% by heat treatment of 500 hours, the decrease in hardness of the sample, which added Re, and Ir as the 4th element was small and that these two elements raised the high temperature stability of supercomposite. The high temperature tensile test for the structural controlled supercomposite was performed, and high temperature strength and high temperature ductility were evaluated. Consequently, the samples showed the ultimate tensile strength of a maximum of 1198 MPa at 800℃, and this high temperature strength was equivalent to that of commercial nickel-base superalloys, such as Mar-M247 and CMSX-2. As a result of the high temperature oxidization test, supercomposite had the oxidation resistance superior to the commercial nickel-base superalloy, and it was shown that the oxidation resistance was further improved by adding of Re and Ir.
通过凝固速度变化、第四元素添加和热处理来控制超级复合材料(难熔金属纤维增强的原位复合材料)的细观结构,我们发现随着凝固速率的增加,相间距离增加。此外,由于添加Re和Ir作为增强材料,增强材料减少,在样品内部形成的泡孔直径增大,并且α相的形状从纤维状变为片状。第四种元素,我们发现两种元素的加入使相间距离变大,其形态也变为片状。在高温下研究了超复合材料样品的结构稳定性,并且纤维与基体之间不存在界面反应相。进行最多500小时的热处理,并研究了超级复合材料的硬度变化和形貌变化,清楚地表明,经过500小时的热处理,无添加剂样品的硬度下降了约10%。添加Re和Ir作为第4元素的样品硬度较小,这两种元素提高了超级复合材料的高温稳定性,并对结构控制的超级复合材料进行了高温拉伸试验,并提高了高温强度和高温性能。对延展性进行了测试,样品在800℃时的极限拉伸强度最高为1198 MPa,该高温强度与商用镍基高温合金的高温强度相当。 Mar-M247和CMSX-2的高温氧化试验结果表明,超级复合材料的抗氧化性能优于商业镍基高温合金,并且表明Re和Ir的添加进一步提高了抗氧化性能。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hitoshi Takagi: "Development of supercomposites for high temperature service"The 7th Materials and Processing Conference (M&P' 99). No.99-23. 89-90 (1999)
高木仁:“高温服务的超级复合材料的开发”第七届材料与加工会议(M
  • DOI:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
高木均: "スーパーコンポジットの組織制御"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集. Vol.1 No.00-1. 555-556 (2000)
Hitoshi Takagi:“超级复合材料的纹理控制”日本机械工程师学会 2000 年年会论文集,第 1 卷,第 555-556 期(2000 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Hitoshi Takagi: "High temperature strength of supercomposites"49th Annual Symposia of JSMS. 237-238 (2000)
高木仁:“超级复合材料的高温强度”JSMS 第 49 届年度研讨会。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
竹中 海徳: "スーパーコンポジットの組織と高温破壊"日本材料学会第29回FRPシンポジウム講演論文集. (発表予定). (2000)
Kaitori Takenaka:“超级复合材料的结构和高温断裂”日本材料科学学会第 29 届 FRP 研讨会论文集(预定报告)(2000 年)。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
高木 均: "スーパーコンポジットの高温強度特性"日本機械学会中国四国支部第38期総会・講演会講演論文集. No.005-1. 67-68 (2000)
高木仁:“超级复合材料的高温强度性能”日本机械工程学会中国-四国分会第38次会议论文集和演讲No.005-1(2000)。
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