WC溶解对WC_p/钢基表层复合材料组织和性能的影响

利用V-EPC法制备了WC颗粒增强钢基表层复合材料。通过金相、扫描电镜、XRD、显微硬度及冲击磨料磨损性能测试等手段重点研究了在预制层中添加镍基自熔合金粉末(Ni6025WC)后,WC在基体中的溶解对复合材料组织和性能的影响。结果表明,WC在复合层中全部溶解使复合层基体中出现珠光体,残留奥氏体,马氏体以及M6C型碳化物,经分析知该M6C型碳化物为Fe3W3C。本试验得到的试样显微硬度与同类WC/钢基表层复合材料相比显著降低,冲击磨料磨损下的体积磨损率也较高。这些均表明WC在基体中过度溶解和Fe3W3C在基体中的含量较多时,复合材料的性能较差。

氧化对WC_p/钢基表层复合材料热裂纹萌生扩展的影响

利用负压实型铸渗工艺,通过涂覆预制块法,成功地制备了以高铬钢为基材,WC为增强颗粒的表层复合材料,通过氧化增重法、热震实验法及扫描电镜等分析测试方法重点研究了氧化对WC/钢基表层复合材料热裂纹萌生及扩展的影响。研究结果表明:WC颗粒在高于600℃时,会氧化成为结构疏松的WO3,并且随着温度的升高,氧化反应的速度加快,而WC的氧化,对热疲劳裂纹的萌生和扩展产生重要的影响。在500℃以上的空气环境中,复合材料基体会在裂纹源的尖端处形成氧化物。结合环境中的氧对裂纹扩展影响的分析可知,生成的氧化物为裂纹的扩展提供了途径,并且使复合材料极易在热应力的作用下导致开裂。

普通砂型铸造钢基表层复合材料的研制

采用普通砂型铸造工艺,制备出高铬铸铁增强ZG45钢基表层复合材料,通过对结合界面的显微组织分析以及硬度测定,发现复合层与钢基体之间为冶金结合,组织中无气孔和夹渣等缺陷。运用动力学理论,分析了该复合材料界面形成的机理。

预制层中合金粉末粒度对WC/钢基表层复合材料复合效果的影响

在以高铬钢为基材,WC颗粒为增强颗粒,使用不同合金粉末粒度的预制层的条件下,利用真空实型铸渗法制备了WC/钢基表层复合材料,重点研究了预制层中的合金粉末粒度对表层复合材料铸渗过程及复合效果的影响。采用XRD、SEM对表层复合材料的组织进行了研究。结果表明：随着高碳铬铁粉末粒度的减小,WC颗粒在基体中的熔解程度增大,铸渗层的厚度增加,过渡层变化平缓,表面质量也日趋完好,当粉末粒度为200~320目时,所制备出的表层复合材料铸渗层完整,无裂纹,铸渗层的厚度为3mm。经分析可知,金属液带来的热量与浇铸后高温状态保持的时间长短对复合效果起到了关键性的作用。

预制层中合金粉末粒度对WC/钢基表层复合材料的表面质量和组织的影响

以高铬钢为基材、WC颗粒为增强颗粒,通过在预制层中加入不同粒度的高碳铬铁粉末对铸渗效果尤其是铸渗层的界面进行控制,重点研究预制层中的合金粉末粒度对表层复合材料表面质量和组织的影响。结果表明,随着高碳铬铁粉末粒度的减小,铸渗层的厚度呈递增趋势,表面质量也日趋完好,当粉末粒度为200~320目时,所制备出的表层复合材料铸渗层完整,无裂纹,铸渗层的厚度为3mm。表层复合材料的组织研究结果表明,随着高碳铬铁粉末粒度的减小,过渡层变化逐渐变平缓,而WC颗粒在基体中的溶解程度呈加剧趋势。

拉伸载荷作用下基体表层激光离散预处理对铬镀层/45钢基开裂行为的影响

采用激光离散预处理钢基体再电镀铬层技术得到了一种新型复合结构，研究了这种新型复合结构在拉伸载荷作用下的开裂行为特征，并与无激光处理钢基体的试样在同样试验条件下的开裂特征进行了对比分析。结果表明：有激光离散预处理钢基体试样的承载能力要高于无激光预处理钢基体试样的承载能力，且有激光处理的试样开裂区域在两个激光带之间（无激光处理区），主裂纹呈现明显的周期性特征。本研究结果可归结为激光预处理钢基体不仅改善了基体表层的应力状态和力学性能，而且还改善了后续铬镀层的力学性能。