自生碳化物顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料制備及組織性能.pdf

1、本文以鈦鐵、釩鐵、碳粉和20鋼為原料，采用原位反應(yīng)鑄造法制備出碳化物顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料。通過金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射儀以及洛氏硬度計(jì)和沖擊試驗(yàn)機(jī)研究了變質(zhì)處理和熱處理工藝對(duì)自生復(fù)合材料組織和性能的影響。采用 MM-200型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了干磨損條件下鐵基自生復(fù)合材料的滑動(dòng)磨損特性。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，采用原位反應(yīng)鑄造法制備了自生碳化物體積分?jǐn)?shù)為18％的變質(zhì)和未變質(zhì)兩種復(fù)合材料。自生復(fù)合材料的鑄態(tài)

2、組織為珠光體+碳化物+少量菊花狀石墨+少量鐵素體。經(jīng) RE變質(zhì)處理后自生復(fù)合材料鑄態(tài)基體組織由片狀珠光體和粒狀珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)橐粤钪楣怏w為主。稀土變質(zhì)處理改變了自生碳化物的生長方式，使自生碳化物由棒狀變?yōu)轭w粒狀。碳化物的類型均為 VC+TiVC2。變質(zhì)自生復(fù)合材料試樣硬度為37.10 HRC沖擊韌性為2.7 J/cm2。比未變質(zhì)自生復(fù)合材料分別提高了4.27%和35%。
　　自生復(fù)合材料在不同淬火溫度下的組織均為馬氏體+碳化物+少量

3、殘余奧氏體。變質(zhì)處理能改善自生復(fù)合材料基體組織，使自生復(fù)合材料組織由變質(zhì)前的針狀馬氏體變?yōu)獒槧铖R氏體和板條馬氏體的混合組織，馬氏體中析出的二次碳化物顆粒比變質(zhì)前更加細(xì)小規(guī)則且含量增多。變質(zhì)和未變質(zhì)自生復(fù)合材料的硬度均隨淬火溫度升高而降低，而沖擊韌性則隨淬火溫度升高呈現(xiàn)出了先升高后降低的趨勢(shì)，在920℃淬火處理后自生復(fù)合材料的沖擊韌性達(dá)到最大值。變質(zhì)處理對(duì)不同溫度淬火后自生復(fù)合材料的硬度影響不大，但能顯著提高自生復(fù)合材料的沖擊韌性，使自生

4、復(fù)合材料的沖擊韌性由變質(zhì)前的9.0J/cm2提高到11.2 J/cm2。920℃淬火處理后變質(zhì)自生復(fù)合材料的斷裂類型為準(zhǔn)解理斷裂，鑄態(tài)的斷裂類型為沿晶斷裂。
　　在干滑動(dòng)磨損條件下自生復(fù)合材料的磨損失重量和磨損率均隨磨損載荷的增加而增大，經(jīng) RE變質(zhì)處理可提高其耐磨性。自生復(fù)合材料在不同載荷下的磨損規(guī)律不同，當(dāng)載荷小于600N時(shí)磨損失重量緩慢增加；當(dāng)載荷大于600N時(shí)磨損失重量迅速增加。不同載荷下的磨損機(jī)理不同，低載荷下自生復(fù)合材