EPC法制备表面耐磨铸铁用耐磨涂料的研究

采用EPC法，在聚苯乙烯（EPS）泡沫模型表面涂刷耐磨涂料，浇注后铁水渗入耐磨涂层，得到表层复合材料铸铁。耐磨涂剂主要组成为SiC粉、EPS颗粒、Cr-Fe粉、助渗剂、粘结剂等。研究了涂料中SiC、EPS对渗层表面品质、渗层组织及耐磨性的影响，试验结果表明：当涂料中SiC粒度为0．002mm、体积分数为50％时，铸铁表面耐磨性最好，磨损量是基体铸铁的37％.     

成分对铁基表面铸渗SiC颗粒影响研究

对不同铁基材料进行表面SiC颗粒复合研究。通过对比不同基体中铸渗复合试样的金相组织特征及复合层硬度变化,探讨了优化铁基表面SiC颗粒复合材料制备工艺的方向。结果表明,在钢铁基体上采用铸渗工艺复合SiC颗粒过程中,存在SiC颗粒的分解及C、Si原子扩散过程。基体中高的铬含量使铸渗层生成大量碳化物,抑制了石墨相的生成,并使得铸渗层硬度比基体增长近1倍。基体中高的Si、C含量能抑制SiC颗粒的分解,获得残留SiC颗粒的铸渗层,但是颗粒尺寸大幅度减小且形状由不规则四边形变为近似圆形。     

SiC表面合金化ZG45钢的组织观察

以SiC粉末为主要原料制成涂料涂覆在EPS泡沫塑料模样的表面上.采用EPC真空消失模铸造方法浇注ZG45钢液,从而制备出SiC表面合金化ZG45钢基材料.采用光学显微镜、扫描电镜 (SEM) 和EDS观察和分析了材料的显微组织.结果表明:材料由表及里明显地由3个区域组成,即:表面合金化层、中间过渡层和内部基体层.在表面合金化层中,SiC颗粒已全部发生分解,组织由片状石墨+碳化物+富Si铁素体+珠光体组成;过渡层组织在靠近表面合金化层时全部由珠光体组成,而在靠近基体区域时组织由铁素体+珠光体组成,并且可以观察到部分晶粒中有少量的碳化物和富Si铁素体存在;基体由铁素体+珠光体组成.     

浸渗法制备高铬铸铁/TiC-SiC复合材料及微观组织

采用小颗粒TiC包覆SiC陶瓷颗粒,在惰性气体保护下选用无压浸渗方法制备了高铬铸铁/TiC-SiC复合材料;利用SEM/EDX观察和分析了液态铸铁在SiC预制体中的浸渗情况、组织特征和成分分布;结合高铬铸铁/Ti-SiC复合材料的组织特点和浸渗行为特点,分析了TiC粉体对浸渗行为和复合材料组织的影响。观察结果表明,当TiC加入量≤10%(质量分数,下同)时,Fe/Cr合金无法润湿SiC颗粒,而当加入量≥20%时,Fe/Cr合金和预制体之间润湿性得到改善,增加TiC含量更有利于Fe/Cr合金浸渗;基体中大尺寸SiC颗粒消失,出现了尺寸接近毫米级的条状单质碳,这与高铬铸铁/Ti-SiC复合材料的组织差异较大。对比两种复合材料组织发现,添加Ti粉末在金属液中可与C结合生成TiC,而添加的TiC颗粒在组织中呈鹅卵石状,边缘圆润,出现金属液与陶瓷颗粒之间的互溶。在浸渗过程中,添加TiC和Ti与浸渗金属发生的反应不同,且高质量分数的TiC对金属液浸渗过程有明显的促进作用。     

表面处理对SiC复合高锰钢组织与耐磨性的影响

通过真空负压实型铸造法(V-EPC法)制备了SiCP/高锰钢基复合材料,探讨了增强相SiC颗粒表面经三种合金粉(Al、Si、Ti)处理对铸渗层组织及复合材料耐磨性的影响。结果表明,SiC颗粒经不同表面处理后,在铸渗过程中分解程度分别降至60%、25%、15%,析出石墨相形态及分布亦有变化;制备的试样耐磨性有不同程度的提高,SiC表面经Ti粉处理后复合试样耐磨性最好,较SiC表面未经处理情况的复合材料试样耐磨性高2倍。     

Ti活化SiC/高铬铸铁复合材料组织结构及浸渗行为

采用氩气保护条件下无压浸渗工艺,在活性元素Ti的诱导下成功制备了SiC陶瓷/高铬铸铁复合材料,并采用SEM、XRD、EDS等方法进行试验分析。结果表明:SiC颗粒均匀分布在高铬铸铁基体中,两者界面结合良好。复合材料中检测到TiC、TiO、FeO等新相,其中TiC为主要生成物,与SiC颗粒及金属基体均形成紧密结合界面,是高铬铸铁浸渗SiC预制体的关键因素。随着Ti含量增加,高铬铸铁在预制体中的浸渗深度增加。Si元素与Ti的结合能力较弱而向金属基体的扩散较明显; Ti元素易团聚,扩散很微弱,扩散的C元素与Ti元素结合的倾向性较强,生成TiC;Cr元素向SiC颗粒的扩散明显。     

铸钢表面消失模铸渗碳化钨研究

采用消失模铸渗工艺制造表面复合材料铸钢,研究了铸渗用耐磨涂料的组成。结果表明,耐磨涂料的主要固体组分(体积分数)为:55%～65%的WC(粒度为0.34mm),8%的铬铁(Fe-60Cr),1%的添加剂,余量为可挥发性聚苯乙烯(EPS)颗粒。测试了铸渗层的布氏硬度,并在ML-100型磨粒磨损试验机上测试了铸渗层的耐磨性。结果显示,铸渗层的硬度是基体的1.7倍,耐磨性是基体的2.8倍以上。通过对耐磨涂料的组成分析及铸渗层的组织观察,说明了铸渗层硬度及耐磨性提高的原因。     

料浆包渗法制备MoSi2高温抗氧化涂层

目的开发钼基体表面制备Mo Si2高温抗氧化涂层的新工艺。方法创造性地采用料浆包渗法在钼基体表面制备MoSi2高温抗氧化涂层,使用X射线衍射仪(XRD)结合能谱仪(EDS)分析并确定涂层的主体层和过渡层物相。通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层表面及断面的微观组织形貌,探讨硅化物形成机理并建立料浆包渗过程模型。探究料浆涂覆厚度、NaF活化剂含量、热处理温度、热处理时间等工艺参数对涂层厚度的影响。结果采用料浆包渗法在钼基体表面制备出了双层硅化物涂层,外层为多边棱柱状MoSi2,内层为均匀致密的玻璃状Mo5Si3。料浆涂覆厚度较薄时,涂层内层(Mo5Si3)加厚,而外层(MoSi2)变薄。活化剂NaF质量分数在0～20%内与涂层厚度呈正相关性,质量分数达到20%后,涂层厚度基本不变。热处理温度在活化剂NaF和渗剂Si粉相变转化点附近,对涂层生成起较大作用。热处理时间越长,涂层总厚度越大,但涂层生成速率与热处理时间呈倒抛物线关系。结论采用料浆包渗法,能在较低热处理温度下(800～1400℃)及较短的热处理时间内(1～7 h)在钼基体表面成功制备出致密的MoSi2高温抗氧化涂层,提高热处理温度和增加时间能够增加涂层厚度。     

砂型铸造WC颗粒增强低铬铸铁基复合材料的研究

为了提高铸件表面的耐磨性，实验以低铬铸铁为基体，WC颗粒为增强体，制备出颗粒增强表面耐磨复合材料。实验结果表明：低铬铸铁基复合材料的显微组织分三层，它们依次是基体、过渡层、复合层；其硬度比高铬铸铁略低．而耐磨性却略高于高铬铸铁。     

纳米陶瓷颗粒增强高铬铸铁铸渗层的组织分析

通过砂型铸渗工艺,在中碳钢ZG270-500表面制备出纳米陶瓷颗粒增强高铬铸铁铸渗层,渗层与母材之间呈良好的冶金结合.结果表明:由铸渗层到母材,组织按以下顺序依次变化,高铬白口铸铁组织→过渡区魏氏组织→中碳钢铸态组织,铸渗层中碳化物周围发现有马氏体组织;加入纳米颗粒后,高铬铸铁组织晶粒得到细化,碳化物由紧凑网状分布向不连续的独立分布转变,基体的硬度得到提高;透射电镜结果表明,纳米颗粒作为第二相粒子弥散分布于奥氏体基体中,起到细晶强化和弥散强化作用.     

Interface and Wear Resistance of SiC Ceramic Column Grid Array Reinforced High-Chromium Cast Iron Composite Pretreated with TiH2

利用TiH2粉末膏剂涂覆和在真空下1000或1400℃保温20 min的预处理工艺对反应烧结SiC陶瓷柱进行了表面预处理,再将预处理好的SiC陶瓷柱固定在石墨板上,随后采用金属浇铸工艺制备了一种具有高度陶瓷增强体宏观均匀性、可靠性和可设计性的SiC陶瓷柱阵列增强高铬铸铁复合材料。陶瓷涂层和复合材料界面分析表明:1400℃为较优的SiC表面预处理温度,预处理后SiC表面形成一层可靠的金属性复合层。该复合层在高温浇注过程中不会被溶解,可有效抑制高铬铸铁与SiC陶瓷的界面反应,从而形成无脱层、优良的复合材料陶瓷/金属磨损界面。与该复合材料的金属基体相比,由于SiC陶瓷柱的有效添加,经表面处理后不同陶瓷含量的SiC/高铬铸铁复合材料的耐磨性能均显著提高。     

SiC颗粒增强钢基表面复合材料及耐磨性研究

采用V-EPC铸渗方法,以Q235钢为母材,制备SiC颗粒增强钢基表面复合材料,研究其制备工艺及其冲蚀磨损特性。结果表明：通过添加剂的调整,可以制备出复合良好、表面平整的SiC颗粒增强钢基表面复合材料,其冲蚀磨损耐磨性可比Q235钢提高1.3倍以上。     

Fabrication of SiC particle dispersed spheroidal graphite cast iron composite by vacuum assisted casting and its microstructure

Abstract

SiC particle preforms were infiltrated with spheroidal graphite cast iron melt by vacuum assisted casting in the sand mould, and spheroidal graphite cast iron composites in which the particles were dispersed in the surface region were fabricated. Although the melt infiltration was not accomplished when the melt was poured under atmospheric pressure, the infiltration was accomplished by the vacuum assisted casting when the SiC particle volume fraction and preform thickness were optimised. When the Si content of the cast iron was 2˙5 mass%, the phase consisting of mainly Fe₃Si was formed at the particle/matrix interface due to the reaction between the cast iron melt and the particles during the infiltration. The matrix of the composite consisted of fine spheroidal graphite particles, ferrite, pearite and chill crystal. Although the increase in the Si content suppressed the reaction and chill, no infiltrated area was observed in the composite.     

钒对高铬合金铸渗层组织与性能的影响

通过真空实型铸造工艺(V-EPC)在ZG45钢表面制备不同含钒量的高铬合金复合层,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了含钒量对铸渗层组织的影响,使用洛氏硬度计和冲击磨损试验机研究了钒含量对硬度和耐磨性的影响。研究表明,铸渗层组织主要由α-Fe与α-Fe+M₇C₃+VC共晶组织组成,过渡层内各合金元素成梯度分布,C、Cr、V元素自铸渗层向基体发生了扩散,且C、Cr、V元素的分布与碳化物的分布高度重合。随着钒含量的增加,晶粒逐渐细化,共晶碳化物数量逐渐增多,VC也增多,铸渗层硬度和耐磨性显著提高。热处理后有大量二次碳化物析出,随着铸渗层中钒含量增加,热处理后二次硬化效果显著提高。     

界面合金化制备WC_P颗粒增强钢基复合材料

采用真空实型负压铸渗工艺,通过在预制复合层中添加适量钼铁粉进行界面合金化,成功制备出了WCP颗粒增强钢基表面复合材料。结合OM、SEM、XRD和显微硬度计等分析手段对复合层物相组成、显微结构与性能进行了测试。结果表明,添加16.67%(质量分数)的钼铁粉有效改善了复合层界面组织及力学性能的连续性,改善了复合材料的铸渗效果,增加了铸渗层厚度,合金碳化物含量增加,复合层基体硬度约是基材的2倍,提高了复合材料的耐磨性。     

Ni-WC表面合金化45钢基复合材料的组织观察

以Ni-WC粉末为主要原料制成涂料涂覆在EPS泡沫塑料模样的表面上,采用V-EPC真空消失模铸造方法浇注45钢液,制备出Ni-WC表面合金化45钢基复合材料.应用光学显微镜、SEM,EDS和XRD观察和分析了复合材料的显微组织.结果表明,复合材料由表面复合层、中间过渡层和内部基体3个区域组成.在表面复合层中,Ni-WC颗粒已全部发生分解,其组织由少童的细小条状的富钨碳化物、大量的粗大网状碳化物和树枝晶基体组成;过渡层在靠近表面复合层一侧有一条全部由极细珠光体组成的窄带,而在靠近基体区域一侧组织由块状的铁素体和珠光体组成,并且在这些晶粒内部和晶界上都可以观察到有碳化物析出;基体区域组织形貌与常规45钢相似,但组织中珠光体含量明显高一些.     

High-Speed Tribological and Mechanical Properties of Layered Fe/SiC Composites

In this work, we studied the high-speed tribological and mechanical properties of layered SiC particulate reinforced iron matrix composites. The layered composites consisted of a surface layer with high volume fraction of the reinforcement particles and a layer with low volume fraction in the bulk. The layered composites are a form of functionally graded materials with high wear resistance near the surface and high thermal conductivity in the bulk. The composites were prepared by standard powder metallurgy techniques. The tribological behavior of the composites was evaluated at 25 to 35 m/s sliding speeds using a sub-scale dynamometer disk brake testing system. The properties of the layered composites were compared to those of uniform composites. The results showed that the layered composites have better wear resistance and braking effectiveness in the range of braking speeds considered. The layered composites also showed higher bending strength than the monolayer composites due to the presence of the interfaces between the layers.     

铸造碳化钨粉末物性对激光熔覆陶瓷颗粒增强Fe基复合材料耐磨性能的影响

为研究铸造碳化钨粉末物性对激光熔覆陶瓷颗粒增强Fe基复合材料耐磨性能的影响,将不同制备方法和粒径的铸造碳化钨粉末添加到Fe基合金粉中,在45号钢表面进行激光熔覆以获得高硬度和高耐磨的合金化层。利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、硬度计分别分析了合金化层的显微组织、物相组成以及显微硬度。利用轮式磨损试验机测试了其常温下的耐磨性能,并进行了比较。结果表明:熔覆层主要由莱氏体组成,碳化钨粉末的制备方法和粒径差异对复合材料的耐磨性能具有重要影响。等离子旋转电极雾化法制备的碳化钨粉末能起到最好的增强耐磨作用,粒径细的碳化钨粉末比粒径粗的粉末增强耐磨效果要好。     

消失模铸铁件表面合金化的研究

利用干砂消失模铸造工艺,对铸铁件表面合金化铸渗机理进行了研究。通过建立数学模型。对铸渗过程中铁水传输进行了理论分析,给出了铸渗量与孔道半径的关系,提出了有别于传统理论的新观点。用正交试验对合金涂层中合金粉粒度,合金粉加入量,合金涂层厚度及涂层中聚苯乙烯泡沫加入量等进行了考证,给出最佳工艺配方。