再生復(fù)合材料的組織與性能研究.pdf

1、本文通過對廢舊的WCp/Fe-C基復(fù)合材料輥環(huán)進行重熔和離心鑄造，制備了再生復(fù)合材料圓環(huán)試樣，并利用相關(guān)性能測試儀器和微觀分析設(shè)備研究其組織與性能，從而探討重熔再生過程對再生復(fù)合材料的組織與性能的影響。
　　 實驗結(jié)果表明：在離心澆注條件下，碳化鎢顆粒在Fe-C合金液中向外側(cè)偏聚而形成梯度功能復(fù)合材料厚壁圓環(huán)鑄件，其外表面復(fù)合區(qū)厚度達到10-15mm，復(fù)合區(qū)內(nèi)顆粒分布均勻，復(fù)合區(qū)硬度最高可達63.3HRC，芯部基體的沖擊韌度最高

2、可達6.9J/cm2。
　　 復(fù)合區(qū)內(nèi)WC顆粒體積分數(shù)受離心轉(zhuǎn)速影響，當離心機轉(zhuǎn)速為780 r/min時，顆粒體積分數(shù)達到54 vol.[％]；離心機轉(zhuǎn)速升高到920 r/min時，顆粒體積分數(shù)增加到70 vol.[％]左右；復(fù)合區(qū)內(nèi)WC體積分數(shù)增加，試樣的硬度升高，沖擊韌性減小。理論分析表明：碳化鎢顆粒相在粘性的熔體中向外側(cè)遷移的速度與離心機旋轉(zhuǎn)的角速度的平方成正比，即當離心機轉(zhuǎn)速升高時，其旋轉(zhuǎn)的角速度就大，導(dǎo)致顆粒向外遷移的

3、速度急劇變大，從而有利于顆粒向外偏聚，這與實驗結(jié)果相吻合。掃描電鏡(SEM)觀察表明：再生復(fù)合材料環(huán)外部復(fù)合區(qū)增強顆粒之間的基體內(nèi)有少量短棒狀碳化物相析出，芯部基體存在有許多細小的短棒狀碳化物和魚骨狀的碳化物和球團狀石墨相，F(xiàn)e-C基體為針狀貝氏體組織；在復(fù)合區(qū)與芯部之間的過渡區(qū)的基體組織內(nèi)有許多尺寸較為粗大的雪花狀碳化物和枝狀碳化物析出。能譜(EDS)分析表明：碳化物析出相含有W、Fe、Ni等元素，基體組織中有W元素存在，說明了在重熔

4、再生過程中碳化鎢顆粒的表面被高溫Fe-C合金液局部溶解而使得Fe-C合金液含有大量的W元素，在隨后的凝固成型中又析出了含有W和其它合金元素的復(fù)式碳化物相，保留在基體中的的W元素使Fe-C合金基體高合金化，這將有利于改善再生復(fù)合材料厚壁環(huán)的綜合物理機械性能。
　　 高速干滑動摩擦磨損試驗表明：滑動速度對再生復(fù)合材料的摩擦磨損性能的影響作用最大，載荷的影響作用次之；在相同的載荷與滑動速度的作用下，再生復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率均小于