原位自生鋼基復(fù)合材料的研究.pdf

1、原位(in-situ)自生金屬基復(fù)合材料(MMCs)是當(dāng)前研究的熱點之一，并被認(rèn)為是金屬基復(fù)合材料(MMCS)發(fā)展的一個重要方向。鋼鐵材料仍在國民經(jīng)濟中占有重要地位，挖掘其性能潛力，具有十分重要的社會及經(jīng)濟意義。TiC、VC、WC、NbC、Cr7C3、(Cr,Fe)7C3、Mo2C均為具有高硬度、高強度、高耐磨性的理想增強相，但是它們與鋼鐵熔體的密度(7.87 g/cm3)差較大，容易引起增強相在合金熔體中的上浮或下沉，產(chǎn)生偏聚，特別是

2、鑄件較大時，這種現(xiàn)象更加明顯?？梢?，為了使增強相均勻分布于基體中，減少增強相與合金熔體的密度差是關(guān)鍵所在；且采用單一金屬碳化物增強相，增強相的體積分?jǐn)?shù)很難提高，加入多種合金元素不僅可以提高自生增強相的體積分?jǐn)?shù)，而且可以改善增強相與基體的密度差、分布狀態(tài)，進而提高材料的耐磨性能。 本文通過加入Ti,W,Cr,V,Nb,Mo強碳化物形成元素和稀土復(fù)合變質(zhì)處理研究了合金成分、稀土復(fù)合變質(zhì)劑對原位自生鋼基復(fù)合材料組織、自生復(fù)合碳化物增強

3、相的形態(tài)、分布的影響；結(jié)果表明，鑄態(tài)下原位自生的碳化物增強相主要呈顆粒狀，且分布均勻，并有少量魚骨狀相出現(xiàn)；隨著多元合金量的增加，自生碳化物體積分?jǐn)?shù)增加，自生顆粒趨于增大，但碳化物顆粒直徑仍在20μm以下；稀土復(fù)合變質(zhì)處理改善了自生碳化物顆粒的形態(tài)和分布，使自生復(fù)合碳化物顆粒更細小、更圓整、分布更均勻。自生復(fù)合碳化物增強相的體積分?jǐn)?shù)達到42.8%左右。 研究了熱處理工藝對原位自生鋼基復(fù)合材料顯微組織的影響；通過優(yōu)化的熱處理工藝，

4、一方面改善了基體的硬度和機械性能，另一方面改善了基體組織和自生碳化物顆粒形態(tài)，適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳墒棺陨w粒更圓整。 通過X-ray衍射和透射電鏡(TEM)研究了原位自生鋼基復(fù)合材料中碳化物增強相的組成、基體組織及其界面。結(jié)果表明，碳化物增強相為TiC、VC、V8C7、WC、NbC、Cr7C3、Cr23C6、Mo2C等的一種或幾種的復(fù)合；基體和增強相間的界面清潔，結(jié)合良好，沒有其它雜質(zhì)物質(zhì)生成。 通過沖擊性能試驗研究了原位

5、自生鋼基復(fù)合材料的沖擊性能，并分析了合金含量和稀土變質(zhì)處理對其沖擊韌性的影響。結(jié)果表明：稀土變質(zhì)處理可提高其沖擊韌性，增加合金量降低其沖擊韌性。 通過磨粒磨損試驗和高速摩擦磨損試驗研究了原位自生鋼基復(fù)合材料的磨粒磨損和高速摩擦磨損特性以及合金加入量和稀土變質(zhì)處理對其磨粒磨損和高速摩擦磨損性能的影響，并探討了其磨粒磨損和高速摩擦磨損機理。結(jié)果表明：磨粒磨損條件下，原位自生鋼基復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐磨性能，增加合金量和稀土變質(zhì)處理均可