原位合成(Ti,W)C增强高铬钢复合材料的显微组织与磨损性能

以高铬钢为基体,采用中频熔炼过程中加入预制块的方法,按照不同的W/Ti原子比,原位合成制备了三种不同成分(Ti,W)C陶瓷颗粒增强高铬钢基复合材料,陶瓷颗粒体积分数高达20%。通过扫描电镜和XRD等手段研究了复合材料的显微组织和物相组成,并对材料的硬度和耐磨性进行了测定。结果表明,原位生成(Ti,W)C颗粒细小,粒度小于3μm,颗粒呈不规则形状,在钢基体中分布均匀,与基体结合良好。随着预制块中W/Ti原子比的提高,生成的(Ti,W)C陶瓷颗粒中W含量提高,芯-壳结构中壳层增厚,并且多余的W原子进入钢基体或生成Fe_(2)W_(4)C,提高了钢基体的硬度,与高铬钢相比,复合材料的耐磨性显著提高。

原位(W&Ti)C复相颗粒对高铬铸铁磨损行为的影响规律

采用原位法制备出(W&Ti)C复相颗粒增强高铬铸铁基复合材料,研究了增强颗粒对材料显微组织和磨损行为的影响规律。结果表明:与高铬铸铁相比,复合材料显微组织中WC和TiC颗粒的存在使其洛氏硬度(HRC)从55提高到70。在磨损过程中,高铬铸铁靠近磨损表面的M7C3型碳化物在磨料的反复作用下会产生裂纹并向基体内部扩展。破碎的碳化物更容易脱落,无法抵抗磨料对材料表面的犁削作用,从而加速材料的磨损。复合材料中相对较软的基体相在磨损时会逐渐被去除,磨损表面会暴露出大量WC和TiC颗粒。表面凸起的增强颗粒会承受来自磨料的主要破坏作用,进而有效地保护周边的基体材料。对比发现,在相同磨损条件下复合材料的磨损性能提高了1倍以上。

原位合成(Ti,W)C增强高铬铸铁复合材料的形成过程及三体磨损性能

通过原位生成法与铸造法相结合制备(Ti,W)C颗粒增强高铬铸铁复合材料,采用XRD、EDS、SEM等检测方法研究复合材料的反应过程、组织结构及抗三体磨损性能。研究结果表明:增强相(Ti,W)C的反应过程存在反应-融化-析出机制以及反应-固溶机制。(Ti,W)C颗粒与基体的界面为冶金结合。复合材料的抗磨损性能是其基体高铬铸铁的1.4倍,磨损机制为磨粒磨损-粘着磨损。