国外铁基复合材料的发展及应用

铁基复合材料的制备和应用是提高钢铁材料性能的重要研究方向。文章按照时间顺序总结了国外铁基复合材料的发展和应用状况,详述了粉末冶金法、高温自蔓延烧结法、铸造法及铸渗法工艺的发展历史及其适用的增强体、基体材料和应用范围。

原位生成球状VC颗粒增强不锈钢基复合材料的制备工艺优化

用原位生成法制备了球状VC颗粒增强不锈钢基复合材料。利用正交设计实验法,确定了制备该复合材料的最佳工艺。采用SEM,XRD等测试手段对复合材料的微观组织和相结构进行观察,证实了该复合材料基体上弥散分布着球状VC增强颗粒。讨论了浇注温度、保温时间等因素对形成VC增强颗粒的影响。实验验证了制备复合材料的最佳工艺。

大型厚壁球铁件生产现状及展望

主要介绍了等淬球铁、铸态球铁、球铁奥氏体化过程研究所取得的进展及问题，并对今后球铁研究及生产提出了几点看法。

VC_p/Fe复合材料的耐蚀性研究

采用原位反应铸造法制备了VCP/Fe复合材料.利用X射线衍射、X射线能谱对复合材料的相结构和微区成分进行了分析;利用金相显微镜、扫描电子显微镜对复合材料的微观组织进行了观察.通过测定复合材料及对比材料在1M H2SO4中(25℃)的阳极极化曲线,表明VCp/Fe复合材料的致钝电位Ecr与不锈钢(Cr18Ni9)接近,显著小于白口铸铁(15Cr3Mo),说明复合材料易于钝化;同时复合材料的钝化区域较宽,其钝化膜比较稳定,有较好的抗电化学腐蚀性能.98%浓硫酸和3.5%NaCl水溶液浸泡实验证明,复合材料的腐蚀速度与不锈钢相当,远小于白口铸铁,耐蚀性能优异.

热处理对TiC_p/Fe复合材料基体组织与力学性能的影响

通过不同的热处理工艺改变原位TiCp/Fe复合材料的基体组织 ,探讨了原位TiCp/Fe复合材料不同基体组织与性能的关系。试验结果表明 :在热处理过程中基体组织明显改变 ,TiC增强相不发生变化。退火处理降低材料的硬度 ,提高材料的韧性。淬火 +低温回火处理使材料的强度和硬度提高 ,而韧性没有明显的下降。采用等温淬火工艺 ,可使TiCp/Fe复合材料具有最好的综合力学性能。

Fe-C-Cr-V合金体系中球状VC颗粒原位生成及长大过程

采用原位反应铸造法制备了球状VCP增强Fe-C-Cr-V合金基复合材料。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线能谱分析对该复合材料的微观组织进行观察。结果表明:在含V 7%的Fe-C-Cr-V合金熔体中,熔炼温度1680℃时VC开始形成,在1750℃左右可以得到比较理想的球状VC颗粒;保温时间短,VC球化不明显,保温时间过长,球状VC颗粒易长大;保温时间控制在5 min,可得到理想的弥散分布的球状VC颗粒;向合金熔体中加入稀土或球化剂可以促进VC的球化。对合金体系中球状碳化物的形成机理也进行了探讨。

成分及工艺因素对球墨铸铁石墨漂浮的影响

采用金相观察法研究了成分及工艺参数对球墨铸铁石墨漂浮程度的影响规律。结果表明,石墨漂浮带的深度将随碳当量增加(尤其是碳量的增加)和铸件壁厚、浇注温度的增加而增大。碳当量高是引起石墨漂浮的主要原因。石墨漂浮的出现有一个临界碳当量值,但这个临界值不是固定的,它还与铸件厚度和浇注温度有关,碳当量对石墨漂浮的影响对壁厚很敏感,铸件壁厚越大,随碳当量增加石墨漂浮增加的幅度越大。

厚大断面RE-Mg球铁喷粉净化及球化效果的研究

利用自行研制的喷粉装置,首先探讨了厚大断面RE-Mg球铁喷粉脱硫净化的效果,然后研究了稀土镁球化剂在喷粉处理时的净化及球化效果,进而对喷粉脱硫、球化、孕育综合处理工艺进行了试验研究。结果表明:喷粉处理时活性CaO的脱硫率与CaC2的脱硫率相近,使得CaO取代CaC2成为可能,喷粉处理具有突出的净化作用,在脱硫的同时,使氧含量显著降低,同时使硫趋于均匀分布;喷粉球化是一种有效的新球化方法,可获得低硫、低氧、石墨圆整而细小的铸态铁素体球墨铸铁;综合喷粉球化工艺可将脱硫剂、球化剂、孕育剂同时喷入铁液,完成脱硫、球化、孕育过程,获得的球铁在强度较高的同时,使伸长率和冲击值也增大。

原位TiC_P/Fe复合材料的二次加工特性

对原位TiCP/Fe复合材料二次加工(热处理、焊接、切削加工)特性进行研究,并对其工业化生产应用做了大量的基础工作。结果表明:通过加热处理的方法可以消除原位TiCP/Fe复合材料在铸造过程中带来的一些组织缺陷,改变基体组织使性能提高;TiC颗粒不宜通过加热处理给予改变;原位TiCP/Fe复合材料在焊接过程中,TiC增强颗粒没有发生变化;焊缝处没有裂纹;可焊性较好;TiC陶瓷颗粒使TiCP/Fe复合材料的切削加工的切削力增大;切削温度增高;对加工表面粗糙度影响不大;TiCP/Fe复合材料可加工性与45#钢相似。

凝固数值模拟中铸件三维实体造型及三维网络自动剖分的研究

运用截面组合法ＳＰＭ（ＳｅｃｔｉｏｎＰａｃｋｅｄＭｅｔｈｏｄ）及彩色识别法ＣＲＭ（ＣｏｌｏｒＲｅｃｂｇｎｉｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ）研制了在个人计算机上的铸件三维实体造型及三维有限差分网格自动剖分软件系统ＧＡＬ（ＧｅｏｍｅｔｒｉｃＭｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄＬａｔｔｉｃｅＤｉｖｓｉｏｎ），该系统可作为诸如温度场、流场等数值模拟的前处理。

坩埚炉衬材料对TiC_P/Fe复合材料组织及性能的影响

论述了用三种炉衬坩埚熔炼制备颗粒增强ＴｉＣＰ／Ｆｅ复合材料的试验方法，并对不同炉衬材料熔炼制备的复合材料的组织进行金相观察，对其力学性能进行测试．结果表明：采用石英砂炉衬坩埚熔炼制备的复合材料基体组织中杂质较多，力学性能低；采用石墨炉衬坩埚熔炼制备的复合材料的基体组织中有片状石墨析出，力学性能较差；采用镁砂炉衬坩埚熔炼制备的复合材料基体组织均匀，ＴｉＣ颗粒弥散分布，力学性能较好．

乏燃料稀土镁球墨铸铁容器模拟生产试验研究

以生产20t级乏燃料球墨铸铁容器罐体为对象，用稀土镁球铁铁水浇注了重750kg、壁厚340mm的模拟铸件．测定了模拟铸件的凝固特性曲线、金相组织、兑现机械性能，常温和低温下的αk和K1d值。各项性能指标均达到国际上容器生产的先进水平．

铜合金直升机旋翼配重构件的金属型铸造及工艺

采用金属型铸造并对铜合金材料进行基础试验和计算, 确定了直升机旋翼配重构件的铸造工艺边界参数; 利用CAD对铸造工艺参数及铸造工艺方案进行数值模拟。结果表明: 经金属型铸造的铜合金密度达到理论密度的 99 91%。经金属模铸造成型的铜合金直升机旋翼配重构件满足设计要求: 即铸造成型后直升机配重构件的质量偏差为±5g, 曲面变形小于 0 2mm, 最大截面厚度偏差为±0 1mm。经铸造后直升机旋翼配重构件的力学性能为: σb=315MPa, σ0. 2 =143MPa, δ=25%, HB=950。

462汽车缸体铸件质量保证体系专家系统

应用BorlandC ++forWindows软件 ,建立 4 6 2汽车缸体铸件质量保证体系专家系统 ,包括推理机 (含缺陷识别及分析 )、知识库、人机对话及输出平台。应用此软件 ,在定性分析缺陷的基础上 ,不仅能够预测 4 6 2汽车缸体铸件废品率 ,而且可以采取定量措施控制铸件废品率在一定的范围内 ,达到提高产品质量和经济效益的目的。以此专家系统为基础 ,改变知识库的相应内涵 ,就可以进一步开发成其他铸铁件的质量保证体系专家系统。

铸件凝固数值模拟前处理的研究

铸件凝固数值模拟的前处理，对模拟系统能否在生产中应用至关重要。以ＰＣ机上的ＡｕｔｏＣＡＤ１２．０作为图形支撑，以ＤＸＦ为接口建立了三维网格自动剖分软件系统，该软件系统可完成复杂铸件的三维实体造型及有限差分网格自动剖分这一前处理工作。为铸件凝固数值模拟系统的应用提供了保证，同时还可作为其它领域数值模拟的前处理系统。

铸件质量保证体系专家系统数据分析模块的建立

本文应用Ｃ^(＋＋)语言，开发了铸件质量保证系统专家系统的数据分析模块同时实现打印功能。该模块包括投产情况、报废原因分析、质量指标考核、废品缺陷主次图及打印五个部分。数据分析模块在确定影响质量的主要因素，定量统计分析铸件缺陷方面提供有效的管理方法。同时大大提高技术人员的工作效率。

原位VC_P/Fe复合材料制备及耐蚀抗磨特性

采用原位生成法熔炼制备VCP/Fe复合材料,对制备的VCP/Fe复合材料进行性能测试和组织观察、结构分析;采用对比试验,对原位VCP/Fe复合材料与Cr15Mo3抗磨白口铁、TiCP/Fe复合材料、Cr18Ni9不锈钢在相同的条件下,在自制的磨损装置上进行砂石冲蚀磨损和模拟海水条件下的砂浆冲蚀磨损。结果表明:熔炼制备的原位VCP/Fe复合材料的组织结构是在奥氏体基体上分布着球状VC增强颗粒和Cr7C3碳化物;在砂石冲蚀磨损条件下,原位VCP/Fe复合材料的抗磨性略低于Cr15Mo3抗磨白口铁,略高于TiCP/Fe复合材料和高于Cr18Ni9不锈钢;在模拟海水的砂浆冲蚀磨损条件下,原位VCP/Fe复合材料的耐蚀抗磨性能高于其他三种对比试验材料。在具有腐蚀介质同时又有磨损的情况下,VCP/Fe复合材料表现出耐蚀抗磨的优良性能。

原位VC_P/Fe复合材料的焊接性研究

采用原位反应铸造法,制备了含有球状VCP/Fe基复合材料.对复合材料的可焊性进行了试验研究.结果表明,焊缝区组织均匀,球状VC弥散均匀,数量增多,颗粒变小,硬度较热影响区和母材有所降低,但影响不大,没有裂纹等焊接缺陷产生;热影响区的球状VC的大小和数量没有变化,其硬度也没有变化.说明该复合材料的可焊性较好,焊接后可以保证材料的硬度和使用性能.

球铁件三维缩孔预测的实验研究及其在计算机上的实现

以正交实验为基础，从球铁件缩孔形成机制出发，建立了动态体积改变积聚法及结合临界固相率来预测二次缩孔的数学模型。提出了采用数据结构中广度优先搜索的方法对整个铸件进行遍历，来寻找孤立区的大小及孤立区内各单元的具体位置，实现了对二次缩孔定量，定位的预测。根据傅立叶热传导方程及新建数学模型编制了相应的软件，较准确地实现了球铁件凝固过程数值模拟及三维缩孔的预测。

Crl8W2白口铸铁耐酸蚀性能初探

采用两种不同含碳量的铸态和正火＋回火处理的Crl8W2白口铸铁在相同条件下进行酸蚀试验。试验结果表明：在pH=1的H2S04溶液中经过200h的酸蚀，含碳量为2．5％的Crl8W2白口铁的酸蚀量大于含碳量为3．3％的Crl8W2白口铁；在pH=l的H2S04溶液中经过200h的酸蚀，含碳量为2．5％和3．3％的Crl8W2白口铁酸蚀量分别趋向4．2-4．6和3．6-3．9μg／（mm2·h）的一个稳定数值范围；Crl8W2白口铸铁的酸蚀机理属于不均匀腐蚀和组织选择性腐蚀，酸蚀主要在相对不耐蚀相马氏体或莱氏体中进行，酸蚀暴露出的碳化物具有良好的抗酸蚀性能。