包覆混料对镀铜混合尺寸SiCp/Fe力学性能的影响

为探索提高SiCp/Fe力学性能的途径,采用包覆混料工艺,研究了该工艺对镀铜SiCp/Fe力学性能的影响,以及该工艺下增强粒子混合尺寸的影响.结果表明:包覆混料相比于普通混料,可显著改善SiC粒子在基体中分散的均匀性,而镀铜的作用是显著消除界面缺陷;性能的改善是包覆混料改善粒子分散性和镀铜改善界面结合的综合结果.对于体积分数30%SiCp/Fe的抗拉强度,通过包覆改善均匀性的贡献可提高7.2%,通过镀铜消除界面缺陷的贡献可提高12.5%,因此减少界面缺陷对颗粒增强复合材料力学性能的提高更重要.混合尺寸粒子对力学性能的增强效果明显高于其对应单一尺寸,这是由于小尺寸粒子能有效地提高基体的强度,而大尺寸颗粒更有效地承担载荷传递的作用.

铬对SiCp/Fe复合系统界面化学稳定性的影响

研究了SiCp/Fe复合粉末系统的界面反应过程 ,讨论了合金元素Cr对其界面化学稳定性的影响。用H2 气氛 1150℃× 1h热处理的SiCp/Fe界面反应强烈 ,形成以Fe3Si、颗粒状石墨和Fe3C为主的反应产物。Fe3Si和颗粒状石墨构成反应区 ,Fe3C在金属基体晶界形成片状珠光体。Cr进入基体后能阻碍反应过程中Fe向SiC反应界面的扩散 ,有效抑制SiCp/Fe界面反应。这种作用随基体中Cr含量的增加而增大 ,有助于提高复合系统界面化学稳定性 。

快速致密化制备SiCp／Fe复合材料及其性能研究

研究了一种电流直加热动态热压快速致密化工艺,采用此工艺克服了粉末冶金法和铸造法的局限性,快速制备了10vol%SiCp/Fe复合材料,考察了材料在不同烧结电压和不同烧结时间情况下的致密化行为及其力学性能,结果表明此工艺制备的10vol%SiCp/Fe复合材料,相对密度达到99.6%,布氏硬度为477HB.抗拉强度为912MPa.显微组织细小均匀。

等离子喷涂纳米SiCp／FeS复合涂层的摩擦学性能

用等离子喷涂法成功制备了SiC_p/FeS复合涂层,SiC颗粒尺寸为纳米级,均匀分布于FeS基体,涂层和40Cr钢基体结合良好.研究了FeS涂层和SiC_p/FeS复合涂层的摩擦学性能.结果表明,SiC_p/FeS复合涂层兼具优良的减摩性能和耐磨性能.在干摩擦条件下,掺入质量分数为0.2和0.3的纳米SiC颗粒时,摩擦系数和FeS涂层接近,但表面磨损体积显著降低,降幅可达1个数量级;油润滑条件下,SiC_p/FeS复合涂层的摩擦系数低于FeS涂层,复合涂层具有比FeS涂层更佳的减摩性能.

SiCp(Cu)加入量对SiCp(Cu)/Fe复合材料力学性能的影响

以非均相沉淀法制备了Cu包裹SiC颗粒复合粉体,采用粉末冶金和真空热压法制备了SiCp(Cu)/Fe复合材料。利用XRD、SEM分析样品的物相组成和显微结构;利用阿基米德排水法、显微硬度计、三点弯曲法分别测试了复合材料的密度、显微硬度和抗弯强度。研究了不同SiCp(Cu)加入量对SiCp(Cu)/Fe复合材料的力学性能的影响,并考察了Cu包裹层对复合材料性能的影响。结果表明:随着SiCp(Cu)加入量的增加,SiCp(Cu)/Fe复合材料的相对密度、显微硬度、抗弯强度均呈现先增加后减小的趋势。其中,当SiCp(Cu)含量为6 wt%时,在950℃热压烧结条件下,制备得到的SiCp(Cu)/Fe复合材料具有最优的力学性能,其相对密度达到97.2%,显微硬度为430.5HV,抗弯强度为788.96 MPa。与相同工艺条件下制得的SiC颗粒增强铁基复合材料的力学性能相比,分别提高了2.7%,55.3 HV和164.13 MPa。

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．

增强颗粒含量和尺寸对SiC_p/Fe复合材料性能的影响

利用电流直加热动态热压烧结工艺,分别制备了增强颗粒体积含量从5%到15%,尺寸从3μm到45μm的SiCp/Fe复合材料,研究了粒子含量与尺寸对复合材料硬度、强度、延伸率和耐磨性能的影响.研究表明:增强颗粒的体积含量从5%提高到10%,可以明显提高材料的性能;随着增强颗粒含量进一步提高,颗粒团聚将导致材料性能降低;增大颗粒尺寸,可以改善复合材料中的粒子分布均匀性,提高材料性能;但当粒子尺寸大于临界尺寸时,较低的粒子强度将使复合材料性能降低.增强颗粒含量为10%,尺寸为13μm的SiC颗粒强化的铁基复合材料,可获得高达949 MPa的屈服强度和501HV5的硬度.

不同制备方法对SiC_p/Fe金属陶瓷性能的影响

采用非均相沉淀法制得Cu包裹SiCp复合粉体,利用干混、球磨的方法获得混合均匀的Fe-SiCp(Cu)粉体。分别采用常压气氛烧结和电导直热真空热压烧结两种方式制备出SiCp/Fe金属陶瓷。利用XRD、SEM等手段对包裹粉体和烧结样品的组成及形貌等进行了表征,分别采用阿基米德原理及显微硬度仪测量了烧结样品的密度和显微硬度。结果表明,SiCp表面包裹一层Cu有利于改善SiCp和Fe的分散性和化学相容性。热压条件下样品的结构均匀,致密度和显微硬度均高于常压下制品。热压950℃保压4min的样品密度和维氏硬度分别为7.12g/cm3和4200MPa。

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。

微量SiC颗粒增强铁基合金的摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金法制备了不同SiCp含量的SiCpFe3CuC复合材料,研究了烧结温度、SiCp含量及SiCp表面镀镍对材料组织结构、力学性能和干摩擦磨损性能的影响。结果表明,在1050℃烧结能获得最佳的力学性能,加入0.5wt%2wt%SiCp使材料的强度略有降低,耐磨性显著增强;烧结铁基合金的磨损机制为擦伤、疲劳磨损、粘着磨损,烧结SiCpFe3CuC复合材料主要为擦伤和磨粒磨损;SiCp含量约0.5wt%的复合材料耐磨性最佳,SiCp经镀镍处理后进一步提高其耐磨性,最佳SiCp含量提高到1wt%～1.5wt%。

铁基复合材料碳化硅粒子混合尺寸增强作用机理

采用粉末冶金电流直加热动态热压烧结工艺,制备了混合尺寸粒子增强SiCp/Fe复合材料,研究了四种不同尺寸增强粒子的混合对铁基复合材料力学性能的影响。结果表明,合理地设计混合尺寸强化粒子利于提高铁基复合材料的力学性能,标称粒度为13μm与23μm的粒子组合,增强粒子体积含量10%时,小粒子与大粒子的最佳质量混合比为2∶1,而含量为20%时最佳为1:1。与13μm单尺寸颗粒增强SiCp/Fe复合材料相比,采用最佳比例混合尺寸粒子增强,10%SiCp/Fe复合材料的抗拉强度提高了9.7%,而与23μm单尺寸颗粒增强复合材料相比,其抗拉强度提高了38.3%。混合尺寸粒子优良的增强作用是由于提高了复合材料的相对密度,减少增强粒子间的直接接触,有利于载荷从基体向强化粒子传递。