ZrO_(2)增韧Al_(2)O_(3)陶瓷颗粒对增强高铬铸铁基复合材料冲击磨料性能影响

传统的耐磨钢铁材料难以满足现代矿山装备对关键耐磨部件的需求,陶瓷颗粒增强钢铁基耐磨复合材料成为最具良好应用前景的耐磨材料之一。通过预烧结获得不同体积分数及不同颗粒大小的陶瓷预制体,结合铸渗法制备出氧化锆(ZrO_(2))增韧氧化铝(Al_(2)O_(3))陶瓷颗粒增强高铬铸铁(HCCI)基复合材料。结果表明:随着ZTA(ZrO_(2)增韧Al_(2)O_(3))颗粒体积分数(25%~45%)的增加,ZTA颗粒等效直径(1.7,1.2,0.4 mm)减小,复合材料抗冲击磨损性能随之提高,以颗粒体积分数为45%、等效粒径为0.4 mm时最佳。ZTA p/HCCI复合材料的主要磨损特征是磨损面发生微切削,其主要磨损机制是磨料磨损。

颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能

将粒径为1～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O)3陶瓷颗粒与自制粘结剂均匀混合后填充到具有蜂窝状内腔的模具中固化后获得蜂窝状多孔陶瓷预制体,浇注高铬铸铁金属液铸渗陶瓷预制体成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能。结果表明:复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为48%～58%;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;经热处理后复合材料的耐三体磨料磨损性能是工程中常用的Cr20高铬铸铁的5.9倍。

硬质合金/高铬铸铁基复合材料的界面特性及磨损性能研究

以WC-Co硬质合金棒为增强体,采用消失模镶铸工艺制备了硬质合金/高铬铸铁基表层耐磨复合材料,并对其界面微观组织和三体磨料磨损性能进行了研究.通过对界面微观组织的观察发现,由于硬质合金表层的熔解和W、C、Co、Fe、Cr等合金元素的扩散,硬质合金与高铬铸铁界面出现了厚度约为800μm的过渡层,在过渡层中生成了含有W、Co、Fe和Cr元素的碳化物,确保了增强体和基体之间为良好的冶金结合.三体磨料磨损试验结果表明,复合材料的耐磨性是高铬铸铁(热处理态和铸态)的6～8倍,这是因为增强体的高硬度及其与基体间的良好冶金结合,使得复合材料在磨损过程中,增强体对基体起到了有效的保护作用,从而表现出优异的耐磨性能.

ZTA/高铬铸铁基复合材料的制备及磨损性能研究

将粒径为2～3mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂经混合烧结后,获得蜂巢状陶瓷预制体,浇注金属液铸渗陶瓷预制体,成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能。结果表明,复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为47%～55%;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;复合材料的三体磨料磨损性能是高铬铸铁基体的2.41倍。

碳化钨颗粒─高铬铸铁表面耐磨复合材料的试验研究

为提高农机具的耐磨性，采用铸造表面合金化工艺在铸铁表面获得一层碳化钨颗粒－高铬铸铁复合材料，并研究了影响复合材料质量的因素及其耐磨粒磨损性能。结果表明，对表面复合材料质量最有影响的是铁水的浇注温度；与淬火６５Ｍｎ钢相比，复合材料的耐磨粒磨损性能提高了１．８～５．３倍。田间试验也表明，在灰铸铁表面铸造耐磨复合材料工艺能明显提高农机具的使用寿命。

WC颗粒增强高铬铸铁基表面复合材料喷射口衬板的研制

采用负压铸渗法成功制备出WC颗粒增强高铬铸铁基表面复合材料喷射口衬板。考察了复合材料的三体磨料磨损性能及实际工况服役效果。结果表明 :颗粒的体积分数可达 5 2 % ,界面致密 ,组织中无夹渣、裂纹等缺陷。复合材料的耐三体磨料磨损性能是高铬铸铁的 5 .1倍 ,衬板的使用寿命是原来的 3.

碳化钨-高铬铸铁表面复合材料耐磨粒磨损性能的研究

用铸造表面合金化工艺在灰铸铁表面制备了碳化钨－高铬铸铁复合材料，用ＭＭ－２００型试验机研究了该复合材料的耐磨粒磨损性能，并与球墨铸铁、淬火态４５＃钢及Ｆｅ２Ｂ相硼化物层的进行了对比．结果表明：当合金粉剂中含碳化钨颗粒质量分数为２０％时，碳化钨－高铬铸铁复合材料的耐磨性最佳；磨粒硬度和尺寸增大时。

高铬铸铁基碳化钨粒子增强表面复合材料的研制

采用熔覆铸造工艺在灰铸铁、球墨铸铁表面得到一层高铬铸铁基WC粒子增强复合材料 ,并研究了影响复合材料质量的工艺因素、复合材料的组织和耐磨粒磨损性能以及在农机具上的应用。结果表明 ,对表面复合材料质量最有影响的是铁水的浇注温度 ;与淬火 65Mn钢相比 ,复合材料的耐磨粒磨损性能提高 2 .9～ 4 .7倍。田间试验也表明 ,在灰铸铁表面熔覆铸造耐磨复合材料工艺能明显提高农机具的使用寿命。

ZTA颗粒增强高铬铸铁基复合材料界面研究

以自制Fe-Ti金属粘结剂和ZTA(氧化锆增韧氧化铝)陶瓷颗粒为原料,采用粉末冶金工艺制备多孔陶瓷预制体,并浇注高铬铸铁制备ZTA颗粒增强高铬铸铁基复合材料。使用OM、SEM、XRD等分析手段研究预制体和复合材料的复合界面行为。结果表明,Ti含量15%的粘结剂/ZTA复合界面结合优于Ti含量10%的粘结剂/ZTA复合界面。烧结过程中Ti、O、Zr元素扩散到复合界面微区反应形成致密、连续的Ti O_x过渡层,实现ZTA活化包覆。粘结剂与ZTA结合机制为机械结合与反应冶金结合。Ti含量15%的粘结剂制备的预制体具有一定强度和抗热冲击性能,在高铬铸铁液铸渗情况下能保持结构和尺寸,基体与ZTA结合界面致密,无空隙、孔洞缺陷,Ti O_x过渡层分布于界面处起到活化、改善界面结合的作用。

ZTA颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备及其耐磨性能研究

以自制的不同Ti含量的Fe-Ti预制体粘结剂和ZTA(氧化锆增韧氧化铝)陶瓷颗粒为原料,制备出多孔陶瓷预制体,然后采用消失模铸造制备了ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料。利用OM、XRD、SEM等手段分析了复合材料的物相组成,并进行高应力碾碎式三体磨料磨损试验,测试了复合材料的耐磨性,探索了复合材料的磨损机制。结果表明,采用含10wt%Ti预制体粘结剂制备的复合材料耐磨性为高铬铸铁的3倍,采用含15wt%Ti预制体粘结剂制备的复合材料耐磨性为高铬铸铁的2.4倍。复合材料的界面结合良好,磨损过程中,ZTA陶瓷颗粒对高铬铸铁基体形成保护作用,基体对ZTA陶瓷颗粒起到良好的支撑作用,两者协同作用增强了复合材料的耐磨性能。

热处理对高铬铸铁基蜂窝陶瓷复合材料耐磨性的影响

通过传统重力浇注工艺,用高铬铸铁金属溶液铸渗ZrO2增韧Al2O3(ZTA)陶瓷颗粒蜂窝状预制体,从而获得高铬铸铁基蜂窝陶瓷复合材料。将复合材料在930℃、980℃、1 030℃、1 080℃温度下淬火,并分别在230℃、330℃、430℃、530℃时回火,研究了热处理条件对高铬铸铁基蜂窝陶瓷复合材料组织及三体磨料磨损性能的影响。研究结果表明:在相同回火温度条件下,随着淬火温度的升高,复合材料硬度升高,其耐磨性也随之升高;在相同淬火温度条件下,随着回火温度的升高,材料的硬度及耐磨性能也随之升高,两者达到一定温度后其硬度及耐磨性都下降,材料耐磨性与材料的硬度变化趋势一致。最终得到复合材料的最佳热处理工艺为:1 030℃×2h,空冷+530℃×0.5h。

添加剂对Al_(2)O_(3)陶瓷/高铬铸铁复合材料界面结合及断裂强度的影响

研究了添加剂(Ti、Mo、Ti N)对高铬铸铁和Al2O3陶瓷颗粒间界面结合行为及断裂强度的影响。结果表明,这3种添加剂均可以改善高铬铸铁与Al2O3陶瓷颗粒间的润湿性,增加了二者之间的界面反应程度,实现了二者间界面的冶金结合,从而使Al2O3/高铬铸铁复合材料具有较高的断裂强度,其中,尤其以Ti的作用最佳。

TiC_(P)颗粒增强高铬铸铁复合材料的显微组织和力学性能

采用粉末冶金法(powder metallurgy,PM)和超固相线液相烧结技术(super solid phase line liquid phase sintering,SLPS)制备出TiC颗粒增强(TiC_(P))+含质量分数20%Cr的烧结高铬铸铁(high chromium cast iron,HCCI)复合材料。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)研究了TiC颗粒增强相含量(质量分数)对TiC_(P)/HCCI复合材料物相组成、显微组织和力学性能的影响,并开展了后续热处理研究。结果表明:超固相线液相烧结技术制备出的TiC_(P)/HCCI复合材料相对密度均达97%以上,其物相组成为马氏体、奥氏体、M7C3碳化物和TiC。TiC颗粒主要沿着高铬铸铁中金属基体/碳化物界面分布,随着TiC含量增加,复合材料的硬度显著增加,达到HRC 67.2,但冲击韧性却逐步降低,合金断裂机制也由准解理性断裂向沿晶完全解理性断裂转变。经淬火处理后,该类TiC_(P)/HCCI复合材料的硬度可进一步提升至HRC 69.3,有望成为硬度介于高铬铸铁和硬质合金之间的优秀耐磨材料。

粉末冶金制备工艺对TiC增强高铬铸铁基复合材料性能的影响

采用高能球磨和真空烧结的方法制备TiC增强高铬铸铁(HCCI)基复合材料。利用SEM,DSC等方法对不同球磨时间的粉末进行分析,研究不同烧结温度对高铬铸铁基复合材料的显微组织、硬度及密度的影响,比较相同工艺下复合材料与高铬铸铁材料的耐磨性。结果表明:球磨12 h后的粉末颗粒大小趋于稳定,粉末活性提高,烧结性能改善,烧结试样中TiC均匀地分布在基体中。随着烧结温度的升高,复合材料内部晶粒逐渐长大,密度和硬度逐渐提高。在1280℃超固相线液相烧结的条件下烧结2 h后,致密度达94.17%,硬度和抗弯强度分别为49.2HRC和980 MPa。在销盘磨损实验中复合材料的耐磨性为单一高铬铸铁材料的1.52倍,磨损机制为磨粒磨损+轻微氧化磨损。

锆刚玉颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备及其性能研究

利用负压铸渗法制备了锆刚玉陶瓷颗粒增强的高铬铸铁基耐磨复合材料.试验结果表明,陶瓷表面镀镍对金属液的铸渗十分有利,复合材料的复合界面致密无缺陷,颗粒分布均匀.对铸渗过程进行了动力学分析,阐述了铸渗机制.摩擦磨损试验结果表明,复合材料的耐磨性为高铬铸铁的1.93倍,使用寿命大大提高.复合材料的形貌分析表明,其磨损形式为低应力磨粒磨损,磨损机制为磨粒的微量切削.

材料复合视角下的高铬铸铁组织结构

高铬铸铁可以看成是由增强相和基体相组成的颗粒增强复合材料,从材料复合的角度对高铬铸铁磨料磨损进行了分析。结果表明:高铬铸铁中碳化物保护基体减少受磨料冲击和磨损,基体固定和支撑碳化物以免碳化物失稳或被拔出;碳化物尺寸太小容易被冲断或被连根挖出,尺寸太大脆断倾向大;碳化物间距过大,磨料落在基体上的机率增大,间距过小时又使得基体难于固定和支撑;碳化物体积分数过小不耐磨,过大会使基体过于弱化;不同组织类型的基体性能差异很大,其中马氏体基体最耐磨但韧性差。结合分析结果,综述了高铬铸铁中碳化物和基体的主要控制方法。

热处理工艺对ZTAp/HCCI复合材料组织及耐磨性能的影响

首先将1~2 mm的ZTA(ZrO_(2)增韧Al_(2)O_(3))颗粒、高铬铸铁(HCCI)粉末和粘结剂混合并压制,随后在真空下烧结制备出蜂窝状预制体,最后将高铬铸铁液浇注到预制体中制备出了ZTA颗粒增强高铬铸铁(ZTAp/HCCI)复合材料。将复合材料在940、980、1020和1060℃下淬火,确定最佳淬火温度后分别在220、320、420和520℃下回火,研究了不同热处理工艺对复合材料微观组织及三体磨料磨损性能的影响。结果表明:复合材料经1020℃淬火+420℃回火后的高铬铸铁基体组织最佳,为回火马氏体、残留奥氏体、共晶碳化物及二次碳化物,柱状区和复合区基体硬度最高为63.03和55.95 HRC,三体磨损试验累计体积损失最小为120.28 mm^(3),复合材料耐磨性能与热处理后高铬铸铁基体硬度正相关。

碳化钨颗粒增强表面复合材料的研究进展

综述铸造法制造碳化钨颗粒增强表面复合材料的研究现状、主要特点、应用前景及所存在的主要界面问题。

高铬铸铁和中碳钢复合界面结合情况分析

通过液固结合的方式制备高铬铸铁和中碳钢双金属复合材料。对高铬铸铁和中碳钢采用不同的体积比进行实验,就得到的试样进行了界面结合组织的分析和讨论,揭示了金属复合的原理。同时通过界面显微硬度的测试,说明了采用复合工艺可以达到发挥两种材料共同性能的目的。

聚氨酯基复合材料涂覆砂浆泵护板的应用研究

在Al2O3颗粒增强聚氨酯基复合材料耐磨性的研究基础上,采用具有最佳耐磨性的复合材料配方,进行了砂浆泵护板涂覆及产品实用性研究。经过企业在实际工况下的试用,涂覆复合材料的砂浆泵护板使用寿命达到现有高铬铸铁产品的3倍,而成本只提高了1.24倍。