相对厚度对TiB2颗粒增强45钢基表面复合材料组织和硬度的影响

介绍了采用SHS和V-EPC真空消失模铸造相结合制备二硼化钛颗粒增强钢基表面复合材料的组织和硬度特点,重点研究了相对厚度的影响。利用扫描电镜、电子探针和光学显微镜等观察和分析了复合层的显微组织,并测试了显微硬度。结果表明,随着相对厚度δ的增加,复合材料的组织致密性得到改善,宏观缺陷减少,在相对厚度δ=9时复合材料质量最佳。复合层的组织主要由硬质相TiB2、TiC和基体组成,细小弥散的TiB2和TiC颗粒交替地分布在基体上,组织中呈方形的TiB2颗粒在数量上远远多于呈多边形的TiC颗粒;复合层的硬度随着距合金层表面深度的增加而降低,硬度最大值为1 449 HV。     

TiC颗粒增强钢基表面复合材料的组织均匀性

为了优化自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的工艺参数,利用真空实型铸渗方法制备了自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料,重点研究了自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的组织均匀性。结果表明,从基材和复合层间的界面到复合层表面,TiC颗粒尺寸逐渐增大,圆整度逐渐变差,其中Ti-C-20wt%Fe体系复合层中TiC颗粒的尺寸增长量(由1μm增长到2～3μm)明显小于Ti-C体系(由1～2μm增长到约10μm)。与Ti-C体系相比,Ti-C-20wt%Fe体系制备得到的复合层中元素分布、硬度和TiC颗粒的体积分数较均匀,在复合层相同位置上TiC颗粒较小,圆整度较好。     

V-EPC铸渗制备自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料

为了优化自生TiC颗粒增强表面复合材料的工艺参数,利用真空实型铸渗方法制备了自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料,重点研究了预制块钢粉含量对制备复合材料的表面形貌、过渡层组织、复合层组织及复合过程的影响规律。结果表明,随着预制块中钢粉含量的增加,得到的复合材料复合层的表面质量先提高后下降,复合层中TiC颗粒的分布趋于不均匀。自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的形成是钢液渗透和自蔓延反应两者共同作用的结果。     

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。     

真空实型铸渗法制备自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的组织研究

为了优化自生TiC颗粒增强表面复合材料的工艺参数,利用真空实型铸渗(V-EPC)方法制备了自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料,重点研究了Ti-C和Ti-C-Fe两种自蔓延反应体系的复合材料组织.结果表明,两种体系制备的复合材料复合层均由TiC颗粒和α-Fe组成;Ti-C体系在铸渗的作用下能形成复合层,其厚度为2.9mm,小于预制块的厚度(4mm);Ti-C-Fe体系所获得的复合层厚度与预制块厚度相近.从过渡层到复合层表面,两种体系复合层中颗粒都呈逐渐长大的趋势,Ti-C体系比Ti-C-Fe体系长大的趋势更明显,生成的颗粒也更粗大.     

TiC/Ni3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC/Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性.结果表明:表面复合涂层中直径为1 μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密.与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量＜45%时,涂层为一整体;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层.表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右.     

TiC/Ni3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC/Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性.结果表明表面复合涂层中直径为1 μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密.与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量＜45%时,涂层为一整体;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层.表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右.     

TiC颗粒增强钢基表面复合材料的制备

采用Ti—C-Al-Ni系SHS熔铸制备Tic颗粒增强钢基表面复合材料，研究了其组织和耐磨性。结果表明：用SHS熔铸法制备的钢基表面复合材料强化相和基体结合良好；表层TiC颗粒分布密集，颗粒均匀圆整，粒度为1～2μm；表面硬度HV高达950，且硬度由表层向基体呈梯度分布；磨损时密集的高硬度的细小圆球状TiC颗粒大大降低了磨损率；耐磨性比基体提高5．6倍。     

原位生成TiC_P/Fe表面梯度复合材料组织及形成机理研究

利用铸造-热处理工艺原位反应生成了TiC颗粒增强铁基表面梯度复合材料,对该复合材料的组织进行了研究,并深刻剖析了该复合材料组织的形成机理。结果表明:原位合成的TiC增强表面梯度复合材料大致分为三层;每层之间最大的区别是生成的TiC颗粒的大小及形状不同。远离基体侧的反应层接近于大块状的TiC,显然是颗粒基本上没有扩散;反应层与基体结合界面良好、无间隙,结合层TiC颗粒平均大小为2～4μm。因此,各梯度层TiC颗粒的大小决定了此种复合材料的不同层具有不同的硬度、冲击性能、抗拉强度和耐磨性等。     

TiC/Al3Ti表面复合涂层的冶金合成

采用铸造反应合成技术在钢铁表面合成TiC/Al3Ti金属间化合物基复合材料涂层。研究了涂层的物相、组织和界面形貌,测试了涂层的硬度分布并对涂层的形成机理进行探讨。结果表明:在熔融铁液作用下,Al-Ti-C体系反应完全,制备出TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合涂层。TiC颗粒均匀地镶嵌在Al3Ti基体上,涂层致密。当TiC含量较少时,TiC呈条状;随着TiC含量的增加,TiC尺寸逐渐减小,且由长条状向粒状转化。涂层与铁基体界面为良好的冶金结合,从涂层到界面处Al、Ti、Fe、C元素呈梯度变化。涂层的硬度明显高于基体,且随着涂层中TiC含量的增加略有提高。     

铸钢表面耐热复合涂层的制备

采用铸造反应合成技术制备出TiC/Ni3Al表面复合涂层材料,研究了涂层的物相、组织和界面形态,测试了涂层的硬度和耐磨性。结果表明：Ti-C-3Ni-Al体系反应完全,产物为TiC和Ni3Al。表面复合涂层中直径为1～3μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,随着TiC含量的提高,颗粒尺寸略有长大、分布更均匀、涂层更致密,且涂层与钢基体界面为良好的冶金结合,随TiC含量的变化而界面呈现出不同的形貌,在TiC含量〈45%时,涂层为一整体,从涂层到界面处Ni、Al、Ti、Fe元素呈梯度变化;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层现象。随着涂层中TiC含量的增高,材料的硬度和耐磨性提高,表面复合涂层的硬度和耐磨性均明显高于钢基体。     

铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合材料

对Al-Ti-C体系进行热力学分析,在氩气保护下进行热爆反应试验.采用铸造反应合成技术在铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合材料.研究热爆产物及表面复合材料的物相、组织和界面形貌,并对其形成机理进行探讨.结果表明:采用热爆工艺使Al-Ti-C体系发生反应,生成纯净的TiC/Al3Ti复合产物.在熔融铁液作用下,Al-Ti-C体系反应完全,制备出纯净的TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合材料.表面复合材料组织致密,与铁基体界面为良好的冶金结合.当TiC含量较少时,颗粒呈条状;随着TiC含量的提高,颗粒尺寸逐渐减小,由长条状向粒状及细粒状转化.     

铸钢表面复合涂层的微观组织分析

通过铸造反应合成技术在铸钢表面形成Tic／Ni3Al复合涂层，采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）研究了复合涂层及界面的微观组织形貌。结果表明：TiC含量明显影响表面复合涂层及界面微观形貌。复合涂层的微观组织为1～3μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上，随着TiC含量的提高，颗粒尺寸略有长大、分布更均匀、涂层更致密，且涂层与钢基体界面为良好的冶金结合。在TiC含量〈25％时，表面复合涂层组织不致密，涂层与钢基体界面处存在较多的裂纹和孔洞。     

电磁感应熔渗法制备WC颗粒/钢基表面复合材料

提出一种新的表面增强复合材料的制备方法：电磁感应熔渗法。利用电磁感应加热的特点，成功制备了以ZG45为基材，以WC颗粒作为增强相的钢基表面耐磨复合材料。通过光镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射等手段研究了复合层组织、组成相及WC陶瓷颗粒与ZG45基体的界面结构。对正火态45钢与复合材料进行了两体磨损性能对比试验，并进行了磨损形貌分析。研究结果表明，复合层厚度均匀，厚度达4mm以上。WC颗粒在复合层中分布均匀。WC与基材间形成了一定厚度的元素扩散层，两者间为明显的冶金结合。硬度测试结果表明，复合层硬度有明显提高，平均硬度为基材的2～3倍。两体磨损性能测试发现，相对于正火态45钢标样，复合材料的耐磨性能提高了36．6倍。     

相对厚度对V-EPC法制备表层复合材料厚度和组织的影响

以高铬钢为基材,WC颗粒为增强颗粒,利用真空实型铸渗法(V-EPC)制备WC颗粒增强钢基表层复合材料,分析了相对厚度对制备表层复合材料厚度和组织的影响。通过光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计等对表层复合材料进行了观察和分析。结果表明:利用V-EPC法能制备出WC颗粒增强钢基表层复合材料;随着相对厚度的增加,制备该复合材料的过渡层厚度逐渐增加,复合层厚度逐渐减小;WC颗粒与基体的结合强度逐渐增加。     

精铸模具钢基表面复合材料的研究

采用反应合成技术结台传统的铸造工艺在精铸模具钢表面得到TiC颗粒增强的复合层，研究结果表明：复合层组织较致密，颗粒相和基体的结合良好，复古层中颗粒相呈梯度分布一表层硬座明显提高。     

氩弧熔敷原位自生TiC_p/Ni60A金属基复合材料涂层的组织与性能

以Ni60A、Ti粉和C粉为原料,采用氩弧熔敷技术,在45钢表面原位合成了TiC增强Ni基复合材料涂层.借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计对复合涂层的组织和性能进行了分析.结果表明,熔敷层与基体呈冶金结合,无裂纹、无气孔等缺陷;熔敷层的组织由γ-Ni、M23C6、TiC组成,TiC大部分旱块状,颗粒尺寸为1～1.5μm,均弥散分布于熔敷层中.     

ZL104合金氩弧熔敷原位合成TiCp/Al基复合涂层组织及耐磨性

以Al粉、Ti粉和C粉为原料,利用氩弧熔敷技术,在ZL104合金表面原位合成了TiC增强Al基复合材料层,借助扫描电镜、X射线衍射仪对复合涂层的组织进行了分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对复合涂层性能进行了测试。结果表明,氩弧熔敷过程中可以充分反应合成TiC颗粒;TiC颗粒呈球状分布,颗粒尺寸约为1.5μm,均弥散分布于熔敷层中。熔敷层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;复合涂层的显微硬度可达660 HV0.2,涂层耐磨性较基体提高近7倍。     

累积复合轧制制备TiC颗粒增强双相不锈钢基复合材料

通过在1100 ℃进行累积复合轧制制备了TiC颗粒增强的双相不锈钢复合材料,并对其微观组织和力学性能进行了分析。结果表明,通过累积热轧后的复合材料基体与增强相之间结合紧密,TiC颗粒显著提高了双相不锈钢的强度和硬度,强化效果随复合道次增加而增大,且材料的断裂形式仍为韧性断裂。     

TiC/Fe表面梯度复合材料微区组织及陶瓷层磨损性能

采用灰铸铁(HT300)与厚度为0.25 mm的钛板,通过浇注法使得灰铸铁与钛板紧密结合,在真空管式炉中1 138℃保温时间8 h后,等温处理并炉冷.通过观察,在基体表面原位生成了TiC颗粒增强铁基表面梯度复合材料,对梯度复合区进行显微组织观察、显微硬度测量以及磨损性能测试.结果表明,TiC颗粒增强表面梯度复合材料大致分为三层,各层之间最大的区别是:生成的TiC颗粒的大小及形状不相同;从复合层(C区)到珠光体区显微硬度逐渐降低,显微硬度最大的区域出现在致密陶瓷层(C区).因此对TiC颗粒增强表面梯度复合材料致密陶瓷层进行了磨粒磨损试验,表明陶瓷层耐磨性比灰铸铁(HT300)有了很大程度上的提高.