原位自生鋼基復合材料的研究.pdf

1、原位(in-situ)自生金屬基復合材料(MMCs)是當前研究的熱點之一，并被認為是金屬基復合材料(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。可見，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鍵所在；且采用單一金屬碳化物增強相，增強相的體積分數(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數(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合變質處理研究了合金成分、稀土復合變質劑對原位自生鋼基復合材料組織、自生復合碳化物增強

3、相的形態(tài)、分布的影響；結果表明，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，自生碳化物體積分數(shù)增加，自生顆粒趨于增大，但碳化物顆粒直徑仍在20μm以下；稀土復合變質處理改善了自生碳化物顆粒的形態(tài)和分布，使自生復合碳化物顆粒更細小、更圓整、分布更均勻。自生復合碳化物增強相的體積分數(shù)達到42.8%左右。 研究了熱處理工藝對原位自生鋼基復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?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合材料中碳化物增強相的組成、基體組織及其界面。結果表明，碳化物增強相為TiC、VC、V8C7、WC、NbC、Cr7C3、Cr23C6、Mo2C等的一種或幾種的復合；基體和增強相間的界面清潔，結合良好，沒有其它雜質物質生成。 通過沖擊性能試驗研究了原位

5、自生鋼基復合材料的沖擊性能，并分析了合金含量和稀土變質處理對其沖擊韌性的影響。結果表明：稀土變質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。結果表明：磨粒磨損條件下，原位自生鋼基復合材料具有優(yōu)良的耐磨性能，增加合金量和稀土變質處理均可