离心铸造工艺制备WC颗粒增强钢基回转体零件研究

通过改进现有悬臂式离心铸造机,成功制备了外径200 mm、内径140 mm、长150 mm的碳化钨颗粒增强钢基回转体复合材料.分析了增强颗粒在离心铸造中的受力情况,推出液态金属中的颗粒在离心力场下的运动规律.采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射,分析了复合层中碳化鸽颗粒的分布规律,以及复合层的物相组成.结果表明,碳化钨颗粒体积分数在复合层中由内向外逐渐增加,其表层碳化钨颗粒复合层厚度约5 mm,颗粒与基材结合良好,没有夹杂、裂纹等缺陷;颗粒与颗粒之间无缠结团聚现象;颗粒周围部分溶解,复合层中存在Fe,W3 C相,颗粒与基材间形成冶金结合.     

区域式无压熔渗制备复合材料的研究

提出一种区域式无压熔渗制备碳化钨颗粒增强钢基复合材料的工艺.利用感应加热,将基体金属快速区域熔化,熔体依靠自重渗透到碳化钨颗粒之间.通过从砂型模底部的强行冷却和改变砂型模的移动速度,得到不同的试样,并对其进行SEM、EDS、显微硬度以及销盘磨损分析.结果表明:复合层厚度大约为4 mm.随移动速度的提高,颗粒之间基体的渗透量逐渐减少;且每个试样均有一个最高的显微硬度值;与高铬铸铁标样相比较,当砂型模移动速度为3 cm/min时,复合材料的耐磨性较好.     

碳化钨/铁基铸造复合材料的抗冲蚀磨损性能

采用真空负压工艺获取碳化钨颗粒增强铁基表面复合材料,分析复合层微观经组织结构,并模拟实际工况考察复合层的抗浆料冲蚀磨损性能。结果表明,碳化钨颗粒增强铁基表面复合材料具有良好的组织结构和优异的抗冲蚀磨损性能,与高铬铸铁相比其抗冲蚀性是高铬铸铁的３￣４倍。     

外加颗粒增强钢基复合材料的研究

采用离心铸造法获得了WC颗粒增强钢基复合材料环形件，其复合层厚度为15～18mm。分析表明：复合材料层的组织由大量的骨状的复式碳化物和针状马氏体基体组成；复合材料层中增强颗粒被高温钢液全部溶化，原位析出含W，Fe，Cr，Mo复式碳化物；基体合金被溶解的增强颗粒不同程度的合金化，复合层从外至内韧性升高、硬度降低，但梯度不大。     

离心法制备复合材料环的组织和性能

通过离心铸造法制备了外加WC颗粒增强铁基复合材料环,研究了复合材料环表面工作层内WC颗粒分布、界面结构、基体组织和力学性能以及高速磨损性能。结果表明:采用离心铸造法制备的外加WC颗粒增强铁基复合材料环是由外部WCP/Fe-C工作层和芯部Fe-C合金层组成的复合结构,其复合材料工作层厚度约30 mm,复合材料层中WCP分布均匀,体积分数约80%,复合层硬度80～85 HRA,芯部基体组织为贝氏体、石墨和少量复合碳化物,芯部基体硬度为73～76 HRA,冲击韧性大于10J/cm2,复合材料磨损率远低于高速钢,与WC硬质合金相当。     

外加ZTA颗粒增强高锰钢表层复合材料的界面研究

采用粉末冶金与铸造烧结技术相结合,以铁粉、镍粉、高碳锰铁粉、ZTA颗粒等为原料,制备了ZTA颗粒增强高锰钢表层复合材料。采用金相显微镜和扫描电镜(SEM)对复合材料的微观组织进行分析。结果表明,表面复合层基体组织明显优于高锰钢,热处理工艺使表面复合层与陶瓷颗粒结合处发生了界面反应,元素分布发生了改变,表面复合层基体与高锰钢结合良好。     

V-EPC铸渗法制备铁基表面复合材料的组织及性能

以HT300为基体,以WC颗粒作为增强颗粒,通过V-EPC铸渗工艺制备出较为理想的铁基表面复合材料,复合层厚度为3mm左右,WC颗粒分布均匀,无聚集成团现象,每个WC颗粒周围充满了基体,呈冶金结合,其硬度从复合层到基体先升高后降低,复合层平均硬度比HT300提高了4倍以上.结合组织和物相测试得出复合层组织由WC、W2C硬质相,屈氏体基体,M7C3、M23C6、M6C、M12C等碳化物组成.磨损试验结果表明,复合材料的三体磨料磨损性能与高铬铸铁相比有明显地提高,最高可以提高到5.2倍.     

碳化钨颗粒在WC/Fe基复合材料基体中的断裂和熔解

利用V-EPC铸渗法制备了碳化钨颗粒增强铁基表面复合材料,结合差热分析测试,研究了碳化钨颗粒在基体中的断裂和熔解。结果得出,在铸渗过程中,温度的急剧变化所产生的热应力导致碳化钨颗粒在基体中发生断裂,而原始碳化钨颗粒的表面尖角促使其与基体间界面的平衡熔点降低,从而导致碳化钨颗粒发生熔解。结果还得出,可以通过改善碳化钨颗粒的导热性能和减少其显微缺陷来阻止碳化钨颗粒在基体中的断裂,同时可以通过控制原始碳化钨颗粒的表面质量和浇注温度来控制碳化钨颗粒在基体中的熔解。     

致密WC增强铁基表面复合材料的原位制备与形成机理

利用铸渗复合-热处理工艺制备致密碳化钨增强铁基表面复合材料,研究了不同保温时间下复合材料的物相组成与微观组织.结果表明,不同保温时间下,复合材料表面均有致密碳化钨层生成,反应层厚度最大为148 μm.致密碳化钨层的显微硬度随保温时间无明显变化,均明显高于铁基体.铁基表面致密碳化钨的形成主要依赖于Fe-C-W体系中碳和钨原子的扩散与原位反应.     

致密WC增强铁基表面复合材料的原位制备与形成机理

利用铸渗复合-热处理工艺制备致密碳化钨增强铁基表面复合材料,研究了不同保温时间下复合材料的物相组成与微观组织.结果表明,不同保温时间下,复合材料表面均有致密碳化钨层生成,反应层厚度最大为148μm.致密碳化钨层的显微硬度随保温时间无明显变化,均明显高于铁基体.铁基表面致密碳化钨的形成主要依赖于Fe-C-W体系中碳和钨原子的扩散与原位反应.     

Ni对WC/钢基表面复合材料组织和界面的影响

利用铸渗法制备了WC颗粒增强钢基表面复合材料,通过金相、扫描电镜等测试手段,重点研究了预制层中添加Ni粉对WC/钢基表面复合材料组织和界面的影响。结果表明,随着Ni添加量的增加,铸渗层中WC颗粒数目逐渐增多,复合层与基材的过渡趋于平缓,表面质量也趋于完好。同时,随着Ni添加量的增加,过渡层的变化逐渐趋向平缓,基体中马氏体、残余奥氏体及共晶碳化物的数量逐渐增加,并且复合层表层硬度呈现递增的趋势。     

Production of flexible metal matrix composites reinforced with continuous Si-Ti-C-O fibers by atmospheric plasma spraying

An investigation of the production of aluminum matrix composite sheet reinforced with continuous Si-Ti-C-O fibers was performed by a plasma spraying method. The unidirectionally reinforced Si-Ti-C-O fiber/Al prepreg sheet (300 by 3000 mm, 0.1 to 0.15 mm thick, with 40 vol. % Fiber) was fabricated by plasma spraying under atmospheric conditions. The depth of the oxidation layer formed on the surface of the metal matrix composite (MMC) prepreg sheet was found to be about 200 Å, and this value is almost independent of the atmosphere during plasma spraying. The fibers homogeneously disperse and do not contact each other in the matrix of the MMC prepreg. No damage on the surface of the extracted fibers from the MMC prepreg sheet can be observed. The MMC prepreg sheet was used to produce MMC plate by hot pressing at 640 to 680 °C under 9.8 MPa. The flexural strengths in the longitudinal and transverse directions of the MMC plate pressed at 660 °C were 1.0 and 0.25 GPa, respectively.     

低温反应自熔制备Mg基复合材料的组织与性能

采用一种新的合成方法——低温反应自熔制备了10vol％钛合金(Ti-6Al-4V)颗粒增强的镁基复合材料。利用光镜和扫描电镜(SEM)观察了复合材料的显微组织，并通过X射线衍射和拉伸试验对其相结构和室温力学性能进行了探讨。结果表明，复合材料的基体晶粒细小、增强体和合金元素分布均匀、基体镁颗粒间的氧化膜得到了有效的破碎和分散，同时．所制备复合材料的强度和延伸率明显高于粉末冶金法。     

Wear resistance of WCp/Duplex Stainless Steel metal matrix composite layers prepared by laser melt injection

Laser Melt Injection (LMI) was used to prepare metal matrix composite layers with a thickness of about 0.7 mm and approximately 10% volume fraction of WC particles in three kinds of Cast Duplex Stainless Steels (CDSSs). WC particles were injected into the molten surface layer using Nd:YAG high power laser beam. As a result the microstructure characterized by hard ceramic particles distributed in a metal matrix with the strong bonding to substrate is formed in the surface layer of the treated metal.Dry sliding wear properties of these metal matrix composites layers were measured and compared with the wear properties of the substrate and with surfaces simply remelted by the laser beam. The observed wear mechanisms are summarized and related to detailed microstructural observations. The layers have been found to show excellent interfacial bonding, coupled with substantially improved tribological properties expressed through the wear resistance increase of 8 times. The amount of WC particles was sufficient to reinforce the matrix and the particles have shown a good bonding to the matrix to support the contact stress in the layer.     

激光熔覆制备ZrC颗粒增强金属基复合表层组织

采用激光熔覆搭接技术 ,在中碳钢基体上制备出原位析出的颗粒增强金属基复合材料表层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪 ,对熔覆层显微组织特征以及硬质颗粒的分布规律进行了观察、分析。熔覆层显微组织特征是树枝状的先共晶奥氏体分布在共晶基体上的亚共晶组织 ;组织发生了马氏体相变 ;熔覆层与基体成良好的冶金结合 ;熔覆层内析出的颗粒是以ZrC为主的复合碳化物 ,分布在枝晶内与枝晶间。随多道搭接的进行熔覆层组织中枝晶的排列方向由平行变得紊乱 ;奥氏体转变为马氏体的数量增多 ;熔覆层中颗粒数量增多 ,颗粒尺寸变大。     

离心铸造原位初生Si/Al3Ni颗粒增强铝基复合材料

采用离心铸造制备原位初生Si和Al3Ni颗粒混合增强铝基复合材料的筒状铸件。通过光学显微镜(OM)、XRD、SEM、EDS以及洛氏硬度计等研究了复合材料的组织和性能。结果表明,所制备的复合材料铸件外层偏聚少量初生Si和大量Al3Ni颗粒,内层偏聚大量初生Si和少量Al3Ni颗粒,中间层没有增强颗粒。从铸件的外层到内层,增强颗粒的含量先降低后升高,复合材料的硬度也呈现出相应的变化规律。分析了离心场中多相流体的运动规律,发现复合材料中增强颗粒的分布与高重力系数G参数条件下初生Si和Al3Ni颗粒的密度以及它们的相互碰撞、粘结等作用有关。     

激光增材制造WC增强铁基复合材料组织结构及性能研究

目的采用激光增材制造技术制备WC增强铁基复合材料,并对其显微组织结构及性能进行表征测试,为后续制备大体积激光增材做技术理论及工艺储备。方法加入质量分数为10%的WC粉末,利用激光增材制造技术在40Cr钢表面制备WC增强铁基复合材料层,采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、硬度计、磨粒磨损机、电化学工作站等,分析激光增材层逐层组织结构、力学性能及其变化规律。结果激光增材层与基体呈良好冶金结合,相组成为α-(Fe,Cr)、Fe2C、Fe2W、Fe3B。表层、亚表层及中层区显微组织为鱼骨状树枝晶,在其周围存在硬质颗粒,随着表面距离的增加,底层区出现胞状晶。亚表层区晶粒最为细小均匀,硬度最高,为1057HV,是基体的4.2倍。中层区磨损率最低(0.29 mg/mm^2),耐磨性最好,自腐蚀电位最高(-205.86 mV),耐蚀性能最好。底层区钝化电流密度最小,为0.1865μA/cm^2,腐蚀速度最慢。结论加入的WC颗粒与铁基粉反应生成的Fe2C与Fe2W形成第二相强化,提高了基体的硬度、耐磨性及耐蚀性,且增材层亚表层区硬度最高,中层区耐磨性、耐蚀性最好。     

V-EPC制备铁基表面复合材料的表面质量和组织

以HT300为基体,用WC颗粒作为增强颗粒,通过V-EPC铸渗工艺制备出较为理想的铁基表面耐磨材料,铸件复合层厚度均匀,厚度为6 mm左右,WC在复合层中分布较为均匀;在复合过程中,主要是铁液向复合层渗透,铬向母材的渗透也有,但量很少,合金层和母材的结合良好,属于冶金结合,其硬度从复合层到基体先升高后降低,复合层平均硬度比HT300提高3倍左右.