原位自生（TiW）C-Fe復(fù)合材料顯微組織及力學(xué)性能.pdf

1、原位(in situ)顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料(MMCs)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一,并被認(rèn)為是金屬基復(fù)合材料(MMCs)發(fā)展的一個(gè)重要方向.TiC是具有高強(qiáng)度、高硬度的理想增強(qiáng)相,但是它與鋼鐵熔體的密度(分別為4.25g/cm<'3>和7.87g/cm<'3>)差較大,容易引起增強(qiáng)相在合金熔體中的上浮,產(chǎn)生偏聚,特別是鑄件較大時(shí),這種現(xiàn)象更加明顯.可見,為了使增強(qiáng)相均勻分布于基體中,減少增強(qiáng)相與合金熔體的密度差是關(guān)鍵所在.該文的創(chuàng)新之處在于,

2、考慮到重金屬元素W(密度為19.3g/cm<'3>)也是強(qiáng)碳化物形成元素,可用其部分代替TiC中的Ti形成(TiW)/C這種復(fù)合增強(qiáng)相,減小了第二相與基體合金的密度差,極大地改善了增強(qiáng)相分布的均勻性.論文工作首先研究了合金成分對(duì)(TiW)C/Fe復(fù)合材料顯微組織的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,原位自生的(TiW)C相主要呈塊狀和棒狀兩種形態(tài),隨著合金成分的不同,還出現(xiàn)了花瓣?duì)畹雀訌?fù)雜的形態(tài).并且發(fā)現(xiàn),塊狀相多具有一富Ti的黑芯,而其邊緣W含量較

3、高.物相分析表明,(TiW)C相具有TiC的結(jié)構(gòu),屬于MC型相.經(jīng)過對(duì)不同成分試樣的顯微組織分析、比較之后,確定10vol％體積增強(qiáng)相中(Ti<,0.5>W<,0.5>)C/Fe為理想的合金成分.研究了不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)10vol％(Ti<,0.5>W<,0.5>)C/Fe顯微組織的影響.經(jīng)分析得出:當(dāng)熔煉溫度較低時(shí),所形成的增強(qiáng)顆粒數(shù)量少、尺寸大(黑芯大),并有大量的共晶組織.隨著熔煉溫度的提高,(TiW)C顆粒的數(shù)量多、尺寸小(黑芯小)

4、,共晶組織減少.因此,適當(dāng)提高合金熔體的熔煉溫度,有利于獲得理想的復(fù)合材料組織.進(jìn)一步研究了熱處理對(duì)10vol％(Ti<,0.5>W<,0.5>)C/Fe顯微組織及力學(xué)性能的影響.研究發(fā)現(xiàn),(TiW)C在淬火及回火過程中,其大小、分布和形態(tài)都沒有發(fā)生變化,說明其熱力學(xué)穩(wěn)定性好.顯微硬度測(cè)定表明,淬火后硬度均比母合金高,且隨淬火溫度的提高硬度呈下降趨勢(shì).860℃水淬時(shí)硬度最高.基體與整體的硬度差別不大.由于碳化物的析出,回火后的硬度均比母