雙連續(xù)TiC-Fe復合材料的制備技術研究.pdf

1、本文以高溫、高速、耐磨損為工況背景，開發(fā)了一種以鐵為基體，以TiC為增強相的具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的TiC/Fe復合材料及其制備技術。這種雙連續(xù)結(jié)構(gòu)使陶瓷增強相和金屬基體之間形成很強的相互約束作用，有利于充分發(fā)揮各自性能優(yōu)點，具有廣泛的應用前景。首先以聚氨酯海綿為前驅(qū)體，以TiC微粉為原料，并添加少量鈦粉、還原鐵粉及羰基鐵粉為燒結(jié)助劑，采用有機前驅(qū)體浸漬法制備了具有三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的TiC多孔陶瓷，研究了多孔陶瓷預制體的組分優(yōu)化以及聚氨酯海綿的孔徑

2、、漿料涂覆次數(shù)等因素對TiC多孔陶瓷的孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙率和孔棱直徑的影響。在此基礎上采用無壓浸滲工藝制備出雙連續(xù)TiC/Fe復合材料，研究了浸滲工藝及其機理，分析了復合材料的物相組成，觀察了其宏觀結(jié)構(gòu)與微觀結(jié)構(gòu)，測試了復合材料的基本力學性能。研究表明，在TiC原料中加入Ti、Fe能消除多孔陶瓷中有機物分解所得的殘?zhí)?，并原位反應生成TiC、Fe3C，且加入Fe能明顯提高多孔陶瓷的強度;制備出的TiC多孔陶瓷結(jié)構(gòu)完整，孔隙率及孔棱直徑可控。T

3、iC/Fe復合材料浸滲制備過程中，多孔陶瓷和金屬表面吸附的氧在兩者界面附近生成Ti和Fe的氧化物，阻礙浸滲的發(fā)生，而加入適量的C以及真空環(huán)境能避免氧化物的生成，使浸滲順利進行。通過真空浸滲工藝得到一種多尺度三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的TiC/Fe復合材料，其中TiC與Fe結(jié)合良好，兩相結(jié)合區(qū)的硬度呈梯度變化，復合材料力學性能良好。以90PPI海綿為前驅(qū)體制備的復合材料的抗壓強度為658MPa，抗彎強度為590MPa，抗拉強度為271MPa，其性能明顯