陶瓷顆粒增強高鉻鑄鐵基表層復合材料的制備與磨損性能研究.pdf

1、本研究以Al2O3、ZTA（ZrO2增韌Al2O3）陶瓷顆粒和高鉻鑄鐵為原料，采用熔體鑄滲法結合多孔陶瓷預制體制備工藝成功制備了陶瓷顆粒局部定位增強高鉻鑄鐵基表層耐磨復合材料，具體方法是:將陶瓷顆粒預先進行鍍鎳處理，將鍍鎳后的陶瓷顆粒與自制粘結劑混合填入具有蜂窩狀內腔的模具中，經(jīng)加壓后固化形成蜂窩狀多孔陶瓷預制體，然后將預制體固定在砂型內表面鑄件磨損面對應的位置，合箱澆注，高鉻鑄鐵金屬液鑄滲預制體獲得表層具有一定厚度的陶瓷-金屬復合層的

2、的復合耐磨件。
　　 分析了Ni基合金與陶瓷的潤濕性，在1400℃溫度條件下，熔融Ni基合金對Al2O3、ZTA(25-30％ZrO2)和ZTA(55-60％ZrO2)的潤濕均在50s內可以基本達到穩(wěn)定，穩(wěn)定后潤濕角分別為21°、17°和27°;添加自制粘結劑含量為10％、20％、30％的預制體的通孔率分別為44.2％，42.3％，39.9％，且隨著粘結劑比例的增加，預制體強度提高。
　　 分析了復合層的微觀組織，陶瓷顆

3、粒均勻鑲嵌在高鉻鑄鐵基體中，鑄滲效果良好，無縮松、裂紋等缺陷;采用8-12目、12-20目和20-30目陶瓷顆粒制備的復合材料中陶瓷顆粒所占體積分數(shù)分別為55.1％、52.4％和47.0％;對陶瓷-高鉻鑄鐵結合界面進行EDS線掃描分析，發(fā)現(xiàn)Ni基合金鍍層在澆注的過程中已經(jīng)溶解到高鉻鑄鐵基體中，陶瓷與高鉻鑄鐵基體已經(jīng)直接接觸，為機械結合。鍍層對改善高鉻鑄鐵對陶瓷的潤濕性有較大影響，其機制為合金元素在液態(tài)金屬表面及固液界面的吸附和富集，降低

4、了液態(tài)金屬表面張力及固液界面張力，從而達到界面結合致密的效果。
　　 采用三體磨料磨損來評價復合材料的耐磨性能，對比不同成分陶瓷顆粒增強復合材料及基體的三體磨料磨損性能，結果是:復合材料的耐磨性均高于高鉻鑄鐵，其中ZTA(55-60％ZrO2)-高鉻鑄鐵復合材料的耐磨性最好，是高鉻鑄鐵基體的5.9倍，其次是ZTA(25-30％ZrO2)-高鉻鑄鐵， Al2O3-高鉻鑄鐵最差;對比不同粒徑的陶瓷顆粒增強高鉻鑄鐵基復合材料的耐磨性，