基体对ZTA_(p)/钢基复合材料磨损性能的影响

研究不同基体成分对空间结构复合材料冲击磨料磨损性能的影响。采用挤压铸造法制备复合区内基体Cr含量不同的空间结构ZTA_(p)/40Cr钢基复合材料,经850℃淬火及200℃低温回火,进行冲击磨料磨损试验,并和纯高锰钢进行比较。结果表明:复合区中基体Cr含量由2wt%、5wt%、15wt%逐渐升高时,复合材料的体积磨损率分别为8.02×10-4、5.37×10-4、5.46×10-4 cm3/min,趋势为先降低,然后趋于稳定。而高锰钢体积磨损率则为7.57×10-4 cm3/min,因此,含5wt%Cr复合材料耐磨性比高锰钢提高了41%。分析表明:具有一定Cr含量的ZTA_(p)/40Cr钢基复合材料磨损机制主要为磨料磨损,强韧适中的基体能保证良好的支撑和吸能,与增强相互相协同,使得复合材料的耐磨性提高。

铸渗法制备颗粒增强钢基复合材料的研究

通过对负压铸渗理论的分析，得出了影响负压铸渗深度的因素及其影响规律（见式（９））；用碳化钨、镍包氧化铝及不同粒度氧化铝为陶瓷颗粒、耐热钢为基体进行了负压铸渗实验，得到了颗粒分布均匀的复合材料，揭示和证实了颗粒与金属液间的湿润特性及颗粒粒度对铸渗的影响规律。

碳化钨颗粒增强钢基复合材料的冲蚀磨损性能研究

以直径为188～250um的石英砂为磨料，在自制颗粒冲蚀磨损试验机上对WC颗粒增强ZG45钢基表层复合材料的气-固两相冲蚀磨损性能进行研究，采用扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌．结果表明，在相同冲蚀角条件下，增强相WC颗粒的直径越大，复合材料的耐磨性越差，复合材料在冲蚀角为45°时的冲蚀磨损率最大；而ZG45钢在冲蚀角为15°～30°范围内的冲蚀磨损率达到最大值，此后随着冲蚀角增加而减小；复合材料抗冲蚀磨损性能在较小冲蚀角（15°左右）下优于ZG45钢，在较大冲蚀角（≥30°）时劣于ZG45钢．

原位TiC颗粒增强铸造钢基复合材料制备工艺

利用钢液自身的高温直接引燃压入其中的Ti C Fe预制块 ,原位合成TiC增强颗粒 ,然后 ,对含有TiC颗粒的钢液进行铸造成形 ,即可获得TiC颗粒增强钢基复合材料。着重研究了钢液温度、合成的TiC颗粒含量以及钢液保温时间对复合材料组织的影响。在此基础上 ,优化了复合材料的制备工艺参数 。

原位合成VC颗粒增强钢基复合材料组织及其形成机理

研究了铸造法制备的原位 VCP增强钢基复合材料的组织和性能 ,探讨了复合材料的组织形成机理。结果表明 ,原位 VCP增强钢基复合材料具有浇铸温度低 (172 3～ 1773K) ,铸造成型性好的特点 ,适用于制备体积分数较高的颗粒内生复合材料 ;原位合成的 VC颗粒细小 ,体积分数可达 15 %左右 ,并在基体中均匀分布 ;在复合材料组织中发现三种类型的 VC增强相 ,即自熔体中析出的颗粒状 VC,条状共晶 VC和二次析出粒状 VC;通过基体合金化 ,可以明显提高复合材料的组织稳定性 ,经 92 3K回火后 ,硬度可维持在 HRC6 0左右 。

颗粒体积分数对Al_2O_3/钢基复合材料高温抗磨性的影响

在前期研究工作的基础上 ,着重讨论了不同颗粒体积分数对 Al2 O3/钢基复合材料 90 0℃下高温磨料磨损抗力的影响。结果表明 :适当的颗粒体积分数 (39%左右 )的复合材料因颗粒对基体保护好 ,起主要抗磨作用 ,因而高温抗磨性较好 ;

WC/钢基复合材料奥氏体化后的硬化效应及微观机理

研究了碳化钨 (WC)增强钢基复合材料经 980℃～ 12 4 0℃范围高温奥氏体化后的淬火硬化效应 ,发现此材料具有显著的淬火硬化效果 (6 8H RC)及良好的抗回火稳定性。研究了材料组织中大块硬质相 ,WC聚集区及基体显微硬度 (H V0 .0 5)的变化以及与宏观洛氏硬度之间的关系。最后 ,从材料科学及合金电子论角度得出了复合材料的超高硬度是来自 W,Mo等含碳结构单元构成的强大马氏体基体及大体积比例分布的硬质相的贡献。

WC_P/钢基复合材料及复合轧辊的研究进展

综述了轧辊材料的发展状况以及轧辊的失效形式,重点阐述了WCP/钢基复合材料及其复合轧辊的制备工艺,指出了制备WCP/钢基复合材料工艺中存在的问题和解决办法,并在此基础上探讨了提高WCP/钢基复合轧辊质量的措施和途径。

WC/NiCrMo钢基复合材料的断裂行为及特征

采用单边缺口梁(SENB)法、扫描电镜和电子理论,研究了碳化钨(WC)增强钢基复合材料经960～1040℃奥氏体化及淬火、回火共12种状态的断裂行为和断口特征。实验结果表明,该材料在具有高强度(σbb～2200MPa,σbc～3000MPa)高硬度(HRC62～68)的同时,还具有较高的SENB断裂韧性(～30MPa·m1/2),断口形貌主要特征为WC解理、基体准解理及分散韧窝和韧窝带。研究发现,高体积分数(～40%)的硬质相对材料的断裂韧性和断裂行为起决定性作用,基体内存在的具有高共价键强的含碳结构单元和具有较多晶格电子的αFe(Ni)结构单元共同作用,既给予硬质相以强韧支持,又产生断裂时的微观延性。

TiO_2对挤压铸造Al_2O_(3p)/钢基复合材料组织与力学性能的影响

在预制坯中加入TiO_2粉末,利用挤压铸造法制备Al_2O_3颗粒增强1065钢基复合材料,研究TiO_2对复合材料组织与力学性能的影响。结果表明:TiO_2使基体与Al_2O_3的结合界面形成了TiO_2、Al_2TiO_5界面层;添加TiO_2的复合材料硬度和三点弯曲强度分别为39.0HRC,743.94MPa,比未添加TiO_2的复合材料分别提高了10.0%,26.4%;断口扫描表明,添加TiO_2的复合材料界面结合良好无裂纹,Al_2O_3颗粒表现为穿晶断裂。说明加入的TiO_2改善了Al_2O_(3p)/钢基复合材料界面结合强度,提高了复合材料力学性能。

离心铸造WC_p/钢基复合材料的组织及断口特征

研究了离心铸造工艺制备的WCp/钢基复合材料的显微组织及断口形貌。结果表明:离心铸造显著的细化了基体材料的组织结构,WC颗粒在复合材料中均匀分布,复合材料断口特征主要表现为脆性断裂,在断口上可以观察到WC颗粒开裂和界面脱粘现象。

颗粒增强钢基复合材料摩擦学研究进展

对颗粒增强钢基复合材料的摩擦学研究进行了评述 ,包括复合材料的摩擦学特征与性能研究 ,探讨了摩擦磨损机理以及影响耐磨性的各种因素 ,并在此基础上展望了其作为耐磨材料的未来发展前景。

电渣熔铸WC/Cr12Mo1V1钢基复合材料的摩擦磨损特性

采用电渣熔铸技术制备了WC/Cr12Mo1V1钢基复合材料,并对其显微结构、硬度和摩擦磨损特性进行了研究。结果表明,WC颗粒分布较为均匀,部分溶解于钢基体中。冷却后析出Fe3W3C复式碳化物,提高了相界面结合强度和材料的强韧性。而且轧辊外部的硬度和耐磨性均高于芯部,满足轧辊性能要求。

WC_p增强钢基复合材料的三体磨损性能

在室温条件下,选用三体磨粒磨损试验机,石英砂磨料,研究增强相WC颗粒直径对WCp增强钢基表层复合材料磨损性能的影响,以20%Cr高铬铸铁作为标样,计算相对耐磨性值。结果表明,WCp增强钢基表层复合材料相对于20%Cr高铬铸铁的相对耐磨性,随其增强相WC颗粒直径的变小而降低,当增强相WC颗粒直径大于150μm时,相对耐磨性值达到5左右,而当增强相WC颗粒直径小于100μm时,相对耐磨性值降低到1左右,即与20%Cr高铬铸铁的抗磨粒磨损性能相接近。

感应电渣熔铸WC颗粒增强钢基复合材料的力学性能研究

采用电渣熔铸技术,制备了以5Cr Ni Mo模具钢为基体,WC颗粒为硬质相的钢基复合材料。利用扫描电子显微镜、冲击试验机、摩擦磨损试验机等研究了复合材料的冲击韧度、断口形貌、摩擦系数、磨损量和磨损机制。结果表明,复合材料冲击韧度值较小,断裂方式均是脆性断裂。顶部和中部试样分布着沿晶或穿晶二次裂纹,为解理断裂。尾部试样部分区域具有一些韧性特征,断口为细韧窝和部分沿晶断口。热处理后试样的耐磨性得到很大提高,在干滑动磨损条件下,试样的磨损机制主要是粘着磨损引起的表面剥落及磨屑充当第三体引起的磨粒磨损。

WC颗粒增强钢基复合材料辊环的研究

用离心铸造工艺制备了WCp/钢基复合材料辊环,并对所制备的复合材料进行了分析与性能测试。结果表明:离心铸造工艺制备的复合材料辊环表面复合层与芯部基体结合良好,表面复合层硬度达到63～65HRC,WC颗粒发生了溶解-析出作用,复合层的最大厚度为3.9mm,复合材料的耐磨性较基体材料提高了3倍。

WC/FY-1烧结锻造钢基复合材料性能

采用烧结锻造和合金化技术制备了WC/FY 1烧结锻造钢基复合材料,对材料的组织结构和性能进行了研究·结果表明,FY 1母合金的加入使FY 1烧结锻造钢的密度、强度、硬度及基体的耐磨性大幅度提高,冲击韧性下降·FY 1母合金在WC/FY 1钢的烧结过程中产生了部分液相,因而促进了致密化过程·WC的加入明显地提高了FY 1烧结锻造钢的耐磨性,其中15%WC/FY 1烧结锻造钢的磨损量仅为目前使用的导向辊材料W18Cr4V磨损量的1/5·所制备的WC/FY 1烧结锻造钢基复合材料达到高速线材轧机的导向辊用材的性能要求,因而有望在实际中获得应用·

冷轧钢基复合材料复合工艺及复合机理的实验研究

对冷轧钢基复合材料的生产工艺过程进行了实验研究,并根据实验结果探讨了复合机理。实验结果表明,基材钢必须进行表面的毛化处理,表面粗糙度约为Rz=81～101μm;钢-铝无张力复合轧制所需的总相对压下量ε0为40%≤ε0≤60%,钢-铜无张力复合轧制所需的总相对压下量ε0为ε0≥70%;钢-铝复合后退火温度在3200C左右时,保温时间应在1小时左右;钢-铜复合后退火温度在5500～6000C之间时,适宜的保温时间约为1.5小时。轧制产生机械嵌合,热处理消除内应力、形成一定厚度的合金层,从而使基材与复合材有机成为一体。

外加颗粒增强钢基复合材料的研究

采用离心铸造法获得了WC颗粒增强钢基复合材料环形件,其复合层厚度为15～18 mm。分析表明:复合材料层的组织由大量的骨状的复式碳化物和针状马氏体基体组成;复合材料层中增强颗粒被高温钢液全部溶化,原位析出含W,Fe,Cr,Mo复式碳化物;基体合金被溶解的增强颗粒不同程度的合金化,复合层从外至内韧性升高、硬度降低,但梯度不大。

WC-钢基复合材料断裂韧性与断口形貌特征

采用单边切口梁法（ＳＥＮＢ）测试了１２种工艺状态的ＷＣ增强钢基复合材料的断裂韧性Ｋｃ，并用扫描电镜观察了其断口形貌．试验表明ＳＥＮＢ法对于ＷＣ－钢基合金的断裂韧性测试适用可行，数据稳定．研究发现数量众多（４０％左右）的硬质相对材料的断裂韧性起决定性作用，细化硬质相及加强硬质相－基体交互作用有利于材料断裂韧性的提高．断口的主要特征为ＷＣ解理。