原位反应TiC_p／Fe、VC_p／Fe复合材料的油润滑摩擦及干摩擦磨损性能研究

对复合材料TiCp／Fe、VCp／Fe的油润滑摩擦磨损性能及干摩擦磨损性能进行了研究,对比在不同条件下复合材料的耐磨性,以及在工况相同的条件下,对比原位反应铁基复合材料与正火45钢的耐磨性。实验结果表明,在有润滑的条件下,由于VC陶瓷颗粒、TiC陶瓷颗粒对复合材料基体的增强作用,复合材料的耐磨性远大于正火45钢的耐磨性,而VCp／Fe复合材料的耐磨性比TiCp／Fe复合材料的耐磨性更好。在无润滑条件下,铁基复合材料的耐磨性也比正火45钢的耐磨性大得多。在载荷较大的条件下,TiCp／Fe复合材料的耐磨性比VCp／Fe复合材料的耐磨性更好。

原位TiC_p/Fe、VC_p/Fe复合材料在酸环境下的耐腐蚀性研究

采用失重分析、腐蚀形貌观察等试验方法,研究了原位自生TiCp/Fe、VCp/Fe复合材料在酸环境下的耐腐蚀性。结果表明,在常温(25℃)或较高温度(85℃)的0.1%硫酸溶液腐蚀介质中,TiCp/Fe、VCp/Fe复合材料都比45钢和HT250具有更好的耐腐蚀性能,其中VCp/Fe复合材料更为优越。

TiCp/Fe及VCp/Fe复合材料抗氧化性能的研究

通过向Fe-C母合金中加入钛铁或钒铁合金,形成TiC、VC颗粒增强相,得到抗氧化性能较高的TiCp/Fe、VCp/Fe复合材料;对比试验表明,TiCp/Fe、VCp/Fe复合材料的抗氧化性能明显优于HT250和45钢。由于VCp/Fe复合材料中增强体VC颗粒的体积分数比TiCp/Fe复合材料中的TiC颗粒多、分布更均匀、界面结合更好,因此VCp/Fe比TiCp/Fe复合材料具有更好的抗氧化性能。

原位TiC_P/Fe、VC_P/Fe复合材料抗生长性能的研究

研究了原位自生TiCP/Fe、VCP/Fe复合材料的抗生长性能。结果表明,由于TiC、VC颗粒的引入,提高了TiCP/Fe、VCP/Fe复合材料的抗生长性,且都明显优于HT250和45钢,其中,VCP/Fe复合材料的抗生长性更为优越。

电流直加热动态热压烧结制备SiC_p/Fe复合材料

用电流直加热动态热压烧结法制备SiC_p/Fe复合材料,研究了工艺参数对其性能的影响．结果表明,材料的性能随着热压压力、加载电压、烧结时间和间歇电流循环次数的增大而明显提高．该工艺热效率高,升温速率快,制备时间短,放电点的弥散分布,能实现均匀加热并使颗粒表面活化,使材料组织细小均匀．用此工艺可快速制备出均质、高致密和高质量的SiC_p/Fe复合材料,其最好性能为致密度99．9%,布氏硬度416HB,抗拉强度838 MPa．

原位TiC_P/Fe复合材料组织中的有害相及其防止措施

研究了原位 (in situ) Ti CP/Fe复合材料组织中有害相 Fe3C和 Fe2 Ti的形成过程及其防止措施。结果表明 :Fe3C和 Fe2 Ti均在 Fe- Ti- C熔体等温反应后的凝固过程中形成 ,且与奥氏体中固溶的 Ti量有关 ;对熔体进行微量Cu、Ni合金化及孕育处理可促进熔体中 Ti C颗粒的形成 ,并有效地防止组织中有害相的产生 ,从而使复合材料的性能得以进一步提高。

原位TiC_p/Fe复合材料的制备工艺优化

采用反应铸造法在工业化生产条件下制备了原位TiCp/Fe复合材料.在保证Ti与C反应质量比为4:1的基础上,通过正交试验设计及金相组织观察和性能测试,研究了不同成分配比和工艺参数对材料组织与性能的影响,优化了该材料的制备工艺.结果表明:C和Ti质量分数增加,TiC颗粒体积分数增加,可提高材料的性能;Si质量分数过高,可降低冲击韧性;反应温度在1600～1700℃范围内,对材料性能影响波动不大;随着保温时间延长,TiC反应合成充分、尺寸会变大.

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。

原位TiB_(2(p))/Fe复合材料的制备及其显微组织

利用Fe Ti B熔体反应制备了TiB2颗粒增强铁基复合材料,研究了该材料的显微组织。热力学分析表明,Fe Ti B熔体具有反应生成TiB2的可能性。试验结果表明,TiB2颗粒均匀分布于α Fe晶粒中,晶内TiB2粒子平均间距大于晶界。TiB2粒子尺寸大多为1～6μm,形状大多为接近等轴的多面体。

SiC(Cu)/Fe复合材料制备工艺研究

采用非均相沉淀法制得Cu包裹SiC复合粉体,利用粉末冶金和常压烧结制备SiC(Cu)/Fe复合材料。利用Zeta电位仪、XRD,EDS以及SEM等手段对包裹粉体和烧结样品进行了分析。结果表明,采用非均相沉淀法可以得到Cu/SiC复合粉体。包裹后的粉体与原始SiC粉体的表面电位不同,达到了对SiC颗粒表面改性的目的。Cu作为过渡层改善了SiC/Fe的界面相容性,在1050℃烧结的样品只有微量的FeSi或Fe2Si生成,界面反应得到有效控制,获得化学结合的界面,温度过低不能烧结致密,温度过高出现大量缺陷。

熔体覆盖剂对原位TiC_p/Fe复合材料组织和力学性能的影响

论述了用三种覆盖剂熔炼制备原位TiCp/Fe复合材料的试验方法,并对不同覆盖剂熔炼制备的复合材料金相组织进行观察,对其力学性能进行了测试.结果表明:熔体覆盖剂保护熔炼制备原位TiCp/Fe复合材料在工业化生产中是可行的熔炼技术,对指导工业化生产有着非常的实际意义;使用3＃熔体覆盖剂进行保护熔炼效果好,制备的原位TiCp/Fe复合材料的铸态冲击韧性αk值为14.53(J/cm2),硬度值HRC为42.8.

利用自蔓延高温合成工艺在铸钢表面制备TiC/Fe复合材料层

在干砂消失模铸造模样表面涂敷一层经压实的自蔓延高温合成(SHS)粉料(Ti粉、C粉、Al粉、Fe粉按一定比例配制),浇注过程中钢液自动点燃SHS粉料,使其反应生成增强陶瓷相(TiC)。钢液铸渗到反应后的SHS陶瓷层中,使陶瓷增强相均匀地分散到熔融的表层金属中,从而使铸件表面获得TiC/Fe自生复合材料层。表面复合层硬度可达HRC54～59,经900℃×2h退火后,产生大量细小且弥散的二次TiC颗粒。

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。

原料特征对电场诱导燃烧合成VC/Fe复合材料的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机,对电场作用下燃烧合成制备VC/Fe复合材料进行研究,探讨不同成分以及不同粒度等对体系燃烧合成的影响。结果表明,在电场作用下,Fe-V-C体系可以在较低温度（691-813℃）下发生合成VC的反应。体系成分、粒度对体系点火温度和合成产物有一定影响,对点火延迟时间影响很小,随V含量增加,体系点火温度降低,产物颗粒尺寸总体上呈增大趋势;反应物粒度越小,体系的点火温度越低,在一定粒度范围内,产物颗粒尺寸随反应物粒度的减小而增大。

SiC_p/Fe复合材料断口分析

应用SEM和EDS等分析技术对SiCp/Fe金属基复合材料的断口形貌进行了研究。结果表明 ,SiCp/Fe在 110 0℃烧结时发生界面反应生成硅铁和石墨而恶化界面结构和材料性能 ;在10 5 0℃烧结能避免界面反应 ,其界面结构为机械啮合型 ,复合材料呈韧性断口形貌特征 ,以基体撕裂为主 ,产生撕裂棱 ;裂纹易沿SiCp/Fe界面扩展 ,SiCp 涂覆金属镀层通过镍与铁基体扩散结合来改善SiCp/Fe界面结合 ,提高材料的强度、韧性及耐磨性。

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．

机械冲击包覆工艺对SiCp/Fe复合材料组织性能的影响

提出了粉末冶金制备颗粒增强铁基复合材料的机械冲击包覆工艺,研究了工艺参数对复合材料组织和性能的影响.结果表明,当球料质量比5∶1,行星球磨机转速225 r/min,冲击包覆120 min时,可以避免机械合金化损伤强化粒子或基体,并能实现基体对强化粒子的最佳包覆.新工艺改善了复合材料中增强粒子分布的均匀性,并且增强体含量越高,机械冲击包覆对提高制备复合材料性能的效果越显著.机械冲击包覆使增强粒子镶嵌进入铁粉颗粒中,避免了复合材料中因增强粒子相互接触而产生的界面缺陷,利于载荷从基体向增强粒子传递,因而复合材料的力学性能得到了提高.

稀土对原位TiC_p/Fe复合材料微观结构的影响

研究了稀土元素加入后原位TiCp/Fe复合材料微观结构的变化。结果表明 ,稀土元素在Fe Ti C熔体中可形成细小的稀土复合化合物粒子 ,能促进TiC增强体的非均匀形核 ,并使组织中原位TiC颗粒的尺寸增加、数量减少 ;与此同时 ,添加稀土元素有效地改善了组织中Fe2 Ti相的分布 ,晶界上已无明显的Fe2 Ti相存在 。

原位TiC_P/Fe复合材料的可加工性初探

用工业化生产条件下制备的原位TiCp/Fe复合材料,采用PCBN刀具干式切削方法对其机械加工性进行试验.用45#钢与原位TiCp/Fe复合材料进行对比,以说明其可加工性.试验结果表明:原位TiCp/Fe复合材料的切削力比45#钢的切削力要大60N;切削升温比45#钢高出90℃;被加工表面的粗糙度与45#钢相近;原位TiCp/Fe复合材料的可加工性与45#薛钢相似.