原位合成WC颗粒与钨丝混杂增强铁基复合材料

通过对钨丝和灰口铸铁熔体组成的体系施加一定的电磁场,促使钨丝与熔体中的碳原子进行反应, 原位生成WC颗粒.利用SEM、EDS和XRD对复合材料的显微组织进行研究.结果表明:在电磁场频率为4 kHz,电流为15 A时, 原位合成的WC颗粒均匀地分散在钨丝周围,WC颗粒与未反应的钨丝共同组成混杂增强铁基复合材料.两体磨损试验结果表明:与对比试样相比,混杂增强铁基复合材料的耐磨性提高约2.5倍,这可归因于原位合成的WC颗粒硬度较高且弥散分布在基体中.     

电磁场法原位合成WC_p/W丝增强铁基复合材料

通过对钨丝和灰口铸铁熔体组成的体系施加电磁场,在1573 K时,熔体中的碳原子与钨原子能够原位反应合成碳化钨颗粒。结果表明:当电磁场频率小于4 kHz,得到碳化钨颗粒与钨丝混杂增强灰口铸铁基复合材料;当电磁场频率达到4 kHz时,得到碳化钨颗粒增强灰口铸铁基复合材料。电磁场除了加速熔体中的质量传递外,还有助于在钨丝周围形成一系列的Fe-W-C三元微区,该微区中钨的浓度较高,利于改善原位合成WC颗粒的动力学条件。但是,WC颗粒的间隙类似于一个过滤器,降低了元素的扩散速度。复合材料较好的耐磨性归因于WC颗粒的较高硬度以及颗粒的弥散分布。     

钨丝与灰铸铁原位反应的研究

对铸态和热处理态下的钨丝增强灰口铸铁基复合材料进行研究,用扫描电镜、X衍射分析、微观硬度和干式销盘磨损测试等手段对复合区微观组织结构及相组成进行观察及分析.结果表明,在1150℃时,将铸态复合试样进一步热处理,可原位合成WC颗粒增强铁基复合材料,并随着热处理时间的延长,反应继续深入;钨丝和灰口铸铁中的石墨相原位合成WC颗粒,复合区硬度较基体有显著提高;相对于铸铁标准试样.复合材料的耐磨性有很大提高.     

原位合成WC_p/W丝增强铁基复合材料的组织与性能

在1100℃和1150℃下,钨丝和灰口铸铁中的石墨相原位合成WC颗粒,该颗粒与未反应的钨丝协同增强灰口铸铁,得到铁基复合材料.通过SEM、XRD、EDS、微观硬度和干式销盘磨损测试等手段,对复合试样进行组织形貌观察及性能测试.结果表明,在1150℃时,原位合成的WC颗粒较大,其复合材料在小的载荷下耐磨性较好;而在1100℃时,原位合成的WC颗粒细小,其复合材料在大的载荷下耐磨性较好.合成反应的机理受到反应物的扩散速度的影响.     

铸渗-原位反应制备WC_P/W纤维混杂增强铁基复合材料

以金属钨纤维编织的钨网和灰口铸铁为原材料,选用铸渗-原位反应法制备WCP/W纤维混杂增强铁基复合材料。通过DTA、XRD、SEM以及两体磨损试验对该复合材料的物相、显微组织以及磨损特性进行了分析。结果表明:当铸渗复合和原位反应温度分别为1300℃和1160℃时,可确保复合材料组织的致密性,以及金属钨纤维和灰口铸铁基体中的碳反应合成WC颗粒。反应完全的钨纤维原位生成较多的WC颗粒,起到颗粒强化效果;反应不完全的钨纤维在基体中起到纤维强化效果;复合材料的耐磨性随着载荷的增加不断提高,其磨损机制主要为显微切削磨损。     

工艺参数对WC颗粒增强表层复合材料与钢基界面组织的影响

以45钢为基材,通过放电等离子烧结和铸造工艺成功制备了WC颗粒增强表层复合材料,研究不同浇铸工艺参数对表层WC/Fe复合材料与基材之间的界面结合及微观组织的影响。结果表明:随着浇铸量的增加,锭模的数值模拟温度可达1493 ℃,高温停留时间约734 s,为实现钢液与WC/Fe复合材料冶金结合提供有利条件,但是过高的浇铸量使WC/Fe复合材料的组织发生明显的变化,几乎观察不到WC增强相,组织出现大量鱼骨状碳化物Fe₃W₃C。当浇铸量控制在锭模体积的2/5时,可得到良好的WC/Fe复合材料与基材的宏观界面,界面反应产物Fe₃W₃C增加,但是增强颗粒仍保留了浇铸前的原始形貌。     

WCp增强钢基复合材料的三体磨损性能

在室温条件下，选用三体磨粒磨损试验机，石英砂磨料，研究增强相WC颗粒直径对WC，增强钢基表层复合材料磨损性能的影响，以20％Cr高铬铸铁作为标样，计算相对耐磨性值。结果表明，WC，增强钢基表层复合材料相对于20％Cr高铬铸铁的相对耐磨性，随其增强相WC颗粒直径的变小而降低，当增强相WC颗粒直径大于150μm时，相对耐磨性值达到5左右，而当增强相WC颗粒直径小于100μm时，相对耐磨性值降低到1左右，即与20％Cr高铬铸铁的抗磨粒磨损性能相接近。     

钨丝与灰铸铁原位合成WC的研究

采用铸造复合热处理工艺制备钨丝/铁基复合材料,研究了在浇铸状态、反应中间状态和完全反应态时,钨丝与灰铸铁中的石墨原位合成WC的过程,采用SEM、EDS和XRD分析了试样的微观组织和相结构。结果表明:原始浇铸试样的钨丝基本未发生反应,仅有少量Fe7W6出现在钨丝和基体的边界;在1150℃下保温1 h时,钨丝与碳发生反应,但不完全,主要产物为WC,同时有少量W2C和复相化合物Fe3W3C生成;在1150℃下保温2 h钨丝反应完全,产物全部为WC。     

WC颗粒增强铜的载流摩擦磨损行为北大核心CSCD

采用粉末冶金法制备了碳化钨颗粒增强铜(WC/Cu)复合材料,研究了WC含量对WC/Cu)复合材料力学性能和微结构的影响,并考察了复合材料载流摩擦磨损性能。结果表明:随着WC质量分数增加,复合材料相对密度逐渐降低,硬度缓慢增大,电导率快速下降。WC含量较低时,大部分WC颗粒能较均匀分布于铜基体上;而WC含量较高时,WC颗粒的团聚现象较严重,团聚所形成的颗粒团体积较大。载流摩擦磨损测试中,随着WC质量分数增加,体积磨损率逐渐减小;未加载电流时,体积磨损率随载荷增大而增大;一定载荷和滑动速率时,复合材料体积磨损率随载流密度增加而增大。     

WC颗粒增强铜的载流摩擦磨损行为

采用粉末冶金法制备了碳化钨颗粒增强铜(WC/Cu)复合材料,研究了WC含量对WC/Cu)复合材料力学性能和微结构的影响,并考察了复合材料载流摩擦磨损性能。结果表明:随着WC质量分数增加,复合材料相对密度逐渐降低,硬度缓慢增大,电导率快速下降。WC含量较低时,大部分WC颗粒能较均匀分布于铜基体上;而WC含量较高时,WC颗粒的团聚现象较严重,团聚所形成的颗粒团体积较大。载流摩擦磨损测试中,随着WC质量分数增加,体积磨损率逐渐减小;未加载电流时,体积磨损率随载荷增大而增大;一定载荷和滑动速率时,复合材料体积磨损率随载流密度增加而增大。     

热处理对钨丝增强灰铸铁基复合材料力学性能和组织的影响

研究了铸态和热处理态两种情况下的钨丝增强灰铸铁基复合材料,热处理的温度分别为1000℃和1100℃。利用扫描电镜、显微硬度计及三点弯曲等手段对复合材料的组织和性能进行了分析和检测。三点弯曲的试验结果表明,与没有增强的铸铁相比,钨丝增强的铸铁基复合材料具有较高抗弯强度和弯曲模量,且抗弯强度随着热处理温度的升高而增加。在热处理过程中,由于增强体和基体之间的扩散反应,基体中石墨片数量明显降低;一些较高硬度的碳化物颗粒出现在未反应的钨丝周围。不但基体和增强体的硬度发生了变化,而且增强体的区域扩大了。     

WC陶瓷颗粒/高铬铸铁复合材料板锤的研制

采用消失模铸造研制WC陶瓷颗粒/高铬铸铁复合材料板锤铸件,从铸件浇冒口系统设计,WC陶瓷颗粒涂层制备与粘结工艺、铸造关键工艺控制、高铬铸铁熔炼与浇注工艺和热处理工艺等方面介绍了试验方法与研制技术。结果表明,WC陶瓷颗粒涂层与高铬铸铁液体复合浇注时,采用提高铁水浇注温度和砂箱内的真空负压度,能增强高铬铸铁与WC陶瓷颗粒的铸渗效果,其截面(厚度为6~8 mm)无孔洞和夹渣(砂)缺陷,界面结合牢固;研制的板锤耐磨性好,使用寿命比原高铬铸铁提高43%,极大地提高设备的生产效率和企业的经济效益,性价比优势明显。     

原位表面WC高致密陶瓷组织特征及磨损性能

通过"钨薄板—灰口铸铁复合原位反应"工艺,制备出表面WC致密陶瓷复合材料,分别采用SEM、XRD、HDX-1000、ML-100对表面陶瓷微观组织、物相组成、显微硬度及相对耐磨性进行了研究。研究表明:表面WC致密陶瓷层中,WC尺寸为20~40μm,体积分数达到90%以上,致密WC晶粒间组织为珠光体,并呈粒状或长细片状结构分布。其中,在表面WC致密陶瓷层中,WC以两种形态存在:大块状WC致密陶瓷颗粒和长条状WC致密陶瓷颗粒。磨损试验选择320目石英砂纸磨料、分别在5 N、10N、15 N、20 N载荷作用下,表面大块状WC致密陶瓷层的相对耐磨性分别为灰口铸铁的186、112、83和30.2倍。由此说明,在低、中、高载荷下,随着载荷的增加,其相对耐磨性逐渐降低,表面大块状WC致密陶瓷颗粒的磨损方式主要为划痕、颗粒破碎、颗粒剥落等。     

碳化钽颗粒原位增强铁基表面复合材料研究

利用铸造-热处理工艺原位反应生成了碳化钽颗粒增强铁基表面梯度复合材料。应用DSC、SEM和XRD等检测手段对该复合材料的反应温度、宏观组织、微观组织、矿物组成和微观硬度进行了确定和分析,并分析了该复合材料的形成过程和机理。结果表明:在1160℃保温1 h原位生成了碳化钽颗粒增强铁基表面复合材料,其表面梯度大致分为三层,分别是碳化钽纳米层、碳化钽微米层及碳化钽分散层;显微硬度值达到灰口铸铁的5.5～7.0倍,最大值为2123 HV0.02。初步机理分析认为,钽与碳之间的原位反应过程经过了溶解-扩散-原位反应-再扩散的过程。     

WC/铁基复合材料铸渗复合层的研究

复合层的厚度及其质量是决定复合材料耐磨性的重要因素。实验采用铸渗法工艺,以低铬铸铁为基体,WC颗粒为主要渗剂,研究浇注温度、预制膏块的厚度、增强体颗粒的含量、增强体颗粒改性处理等因素对铸渗层的影响,确定铁基表面复合材料制备的最佳制备工艺。     

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。     

铸造WC/Ni基合金复合材料二体磨料磨损性能的研究

用真空热压液相烧结技术制备铸造WC／Ni基合金复合材料。研究了铸造WC的颗粒尺寸及体积分数对复合材料的二体磨料磨损性能的影响，并将它与高铬铸铁(Cr28)相比较。结果表明：随着铸造碳化钨颗粒尺寸和体积分数的增大，复合材料的耐磨性提高，且远高于高铬铸铁。     

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。     

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 3.5倍     

WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料抗磨损性能的研究

本文研究了在三体磨损条件下,WC颗粒增强Cr系白口铸铁表层复合材料的三体磨损性能;并与相应的Cr系白口铸铁的三体磨损性能进行了比较.结果表明,铸态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性有所增强.Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.39,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到了6以上;硬化态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性略有增强.Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.29,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到5以上.可见,为了提高Cr系白口铸铁材料表层的耐磨性能,采用WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料的途径十分有效.