原位TiC颗粒增强铸造钢基复合材料制备工艺

利用钢液自身的高温直接引燃压入其中的Ti-C-Fe预制块，原位合成TiC增强颗粒，然后，对含有TiC颗粒的钢液进行铸造形成，即可获得TiC颗粒增强钢基复合材料。着重研究了钢液温度、合成的TiC颗粒含量以及钢液保温时间对复合材料组织的影响。在此基础上，优化了复合材料的制备工艺参数，并制备出了具有较理想组织的复合材料。     

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。     

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。     

Al-Ti-B_4C体系熔体内燃烧合成TiC-TiB_2颗粒局部增强钢基复合材料

利用Al-Ti-B4C体系通过燃烧合成辅助铸造法成功制备了TiC-TiB2颗粒局部增强钢基复合材料,研究了Al含量对局部增强复合材料的组织及耐磨性的影响.结果表明,不同Al含量(0~50%,质量分数)的Al-Ti-B4C压坯在约1873 K钢液浇注下都能原位反应生成TiC和TiB2陶瓷颗粒,而且钢液都向预制块发生了不同程度的浸渗.压坯内Al含量的变化不仅影响了合成产物的相组成及陶瓷相的分布、尺寸和数量,而且还影响了局部增强区和钢基体界面处陶瓷颗粒的分布状况.随Al含量的增加,合成陶瓷的颗粒大小、数量以及颗粒间的孔隙均变小,产物中形成的金属间化合物的种类和数量增多,且陶瓷颗粒在界面处的梯度分布趋势减弱并最终消失.磨损测试结果表明,复合材料局部增强区的耐磨损性比钢基体显著提高,而且在Al含量为0时为最好,然后依次为含30%Al,10%Al和50%Al的复合材料.     

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.     

氩弧反应熔覆TiC／Ni复合涂层的组织与性能研究

利用氩弧熔覆技术，以Ni60自熔合金粉、钛粉和石墨粉为原料，在45#钢表面原位反应合成了以TiC颗粒为增强相的Ni基复合涂层。利用金相、SEM、XRD等技术分析了涂层的显微组织，利用显微硬度仪测试了熔覆层显微硬度，用自制磨损试验机对比了熔覆层与淬火回火65Mn钢的耐磨性。结果表明，熔覆层成形良好，无裂纹、气孔等缺陷，与基体呈冶金结合；熔覆层的组织为γ—Ni奥氏体枝晶、CrB、TiB2、Cr23C6、Fe23C6及反应合成的弥散分布的球状TiC陶瓷颗粒；熔覆层显微硬度呈梯度分布，且越靠近基体表面，硬度越低；熔覆层具有优良的耐磨性能。     

原位合成TiCp/Al预制块及其在镁液中的熔化行为

采用XD法原位合成TiCp/Al预制块, 并通过XRD、 SEM、 EDAX和DTA等手段研究了预制块的组织和性能, 探讨了TiCp/Al预制块在镁液中的熔化行为. 结果表明: TiCp/Al预制块中, 基体Al的熔点约为635.7.℃, 略低于纯铝的熔点, 但TiC粒子之间存在较强的结合力, 使其在高温加热时仍能保持原有形状; 未搅拌时, TiCp/Al预制块在800.℃的镁液中保温60.min后仍不熔化, 采用搅拌工艺有利于促进TiCp/Al预制块的熔化, 并且使TiC粒子在熔体中均匀分布. TiCp/Al预制块在镁液中熔化时, 基体Al通过熔化和对流扩散进入到镁液中, TiC粒子间的较强的结合力需通过搅拌产生的剪切力才能破坏, 并随镁液流动进入到镁液中. 机械搅拌可使TiC粒子在镁液中均匀分布.     

浸渗法制备ZTA陶瓷/铁基复合材料研究进展

浸渗法制备ZTA陶瓷颗粒增强铁基复合材料的研究取得了很大进展。针对陶瓷预制体制备,铁水对陶瓷预制体的浸渗,陶瓷与铁水的润湿性,复合材料界面结合,复合材料耐磨性等方面的研究进行了论述。解决铁水对预制体的润湿性是实现浸渗的先决条件,常用的方法有在陶瓷预制体中添加活性元素,通过化学镀、气相沉积以及包覆等方法对陶瓷表面进行改性等;在陶瓷与金属基体间形成过渡层可以改善结合界面的组织结构,促进陶瓷与金属基体形成冶金结合;铁水对陶瓷预制体的浸渗机理,以及ZTA陶瓷复合材料的耐磨机理尚需要深入研究。     

高铬刚玉涂料及防粘砂机理研究

试验了醇基高铬刚玉粉涂料并在铸钢生产中应用，采用电子探针分析了高温钢液作用过的涂层断面结构，探讨了其防粘砂机理。结果表明，这种涂料有较好的防粘砂效果；发现了钢液表面的FeO和砂型中的水玻璃向涂层中渗透，涂层中耐火骨料颗粒表面熔融，烧结成彼此相连的大块状，骨料间隙填充硅酸铝、铁、钠玻璃相，形成一定厚度的致密隔离层，有效地防止了钢液的渗透。     

激光熔覆颗粒增强金属基复合材料涂层强化机制

选用优化的激光工艺参数，利用激光熔覆工艺在中碳钢表面原位合成硬质陶瓷颗粒增强金属基复合材料涂层，涂层熔覆质量良好。涂层是由粘结金属基体和弥散分布于其中的稳定和亚稳定硬质颗粒增强相组成。激光熔覆涂层相对于中碳钢基体强化效果显著。对熔覆涂层的显微分析表明：涂层中存在细晶强化、硬质颗粒弥散强化、固溶强化和位错堆积强化等强化机制。     

添加钨铁粉对WC/钢基表面复合材料界面及硬度的影响

采用真空铸渗工艺制备了WC/Cr15钢基表面复合材料,研究了在预置层中添加16.7 vol%钨铁粉对复合层的界面组织和基体硬度的影响。运用OM、SEM、XRD和显微硬度计对复合层的界面组织和基体硬度进行了分析。结果表明,添加16.7vol%钨铁粉改善了复合层的界面组织及力学性能的连续性,有利于降低应力集中,改善应力分布状态;反应层中形成过渡均匀分布的Fe3W3C相,使WC颗粒与基体之间形成组织过渡;复合层基体中形成弥散分布的Fe3W3C相,提高了复合层的基体硬度,增强了复合层基体的耐磨性及其对WC颗粒的支撑与固定作用。     

反应火焰喷涂TiC/Fe复合涂层组织及形成机理

以TiFe粉和碳的前驱体（石油沥青）为原料通过前驱体碳化复合技术制备了Ti-Fe-C系反应喷涂复合粉末,并用普通火焰喷涂技术制备了TiC/Fe陶瓷金属复合涂层.观测了喷涂粉末、淬熄实验获取的飞行粒子以及涂层的形态、相和组织结构.结果表明：前驱体碳化复合Ti-Fe-C系喷涂粉末有非常紧密的结构;可有效的解决反应喷涂过程中原料粉末分离的问题.在反应火焰喷涂过程中,每一个喷涂粉末颗粒构成独立的微小反应单元,原料之间反应充分.在整个喷涂过程中喷涂粉末经历了熔化扩散、物相形成、碰撞后快速凝固三个阶段.所得涂层由TiC和Ti2O3共生聚集片层和细小TiC颗粒弥散分布于金属基体所形成的内晶型复合强化片层交替叠加而成.     

WC含量对激光熔覆NiCrBSi-WC复合涂层显微结构及力学性能的影响

目的 为盾构、勘探及采矿等高载荷严苛磨损条件下的构件表面防护提供一种新的涂层方法。方法 以激光熔覆技术为手段,在NiCrBSi粉末中混入30%~80%（体积分数）的球形WC颗粒,用以制备NiCrBSi-WC复合涂层。研究了WC颗粒含量对涂层显微组织形成、硬度、断裂韧性和耐磨性的影响规律。采用SEM分析了涂层的显微组织;通过显微维氏硬度计测试涂层的硬度;通过压痕法测试涂层的断裂韧性;采用磨粒磨损试验表征涂层的耐磨性。结果 当WC颗粒体积分数低于60%时,熔融金属的黏度较低,密度更大的WC颗粒会沉淀,导致涂层表层的WC颗粒含量较低;当WC颗粒体积分数介于60%~80%时,WC颗粒在涂层内均匀分布,涂层内无气孔及裂纹等缺陷。当WC颗粒体积分数达到80%时,熔体黏度过大,使气体难以及时逸出,在涂层内形成大量气孔。随着WC体积分数由30%上升到80%时,涂层的平均硬度由67HRC提高到85HRC。涂层的断裂韧性随WC含量的提高,出现先升高后下降的反常现象。60%WC含量的复合涂层表现出最佳的耐磨性,比滚刀常用材料H13钢提高约9倍。结论 采用常规激光熔覆技术时,添加40%~60%范围内的硬质陶瓷颗粒,可获得硬质颗粒分布均匀且耐磨性与抗冲击性能优异的复合涂层。     

等离子熔覆添加和内生联合WC颗粒增强铁基涂层的组织和性能

采用等离子熔覆技术,以铸造碳化钨、钨铁粉、镍包石墨和铁基合金粉为原材料,在Q235钢基体上制备了外加和内生联合WC颗粒增强铁基复合涂层,通过扫描电镜和能谱分析、X射线衍射、硬度测试和磨料磨损试验对其微观组织、物相组成、硬度和耐磨性能进行了表征。结果表明,在优化的工艺参数下,可以获得与基体冶金结合良好的涂层,硬质相除外加的WC颗粒,还有内生的WC、W₂C、W₃C、Fe₃W₃C和Fe₂W₂C等;随着混合粉末中除外加WC之外的W含量增加,熔池中合金液密度增大,可以减弱外加WC颗粒下沉;当W含量达到15%时,外加WC颗粒均匀分布在涂层中,没有团聚现象发生,且在外加WC颗粒周围有细小的原位WC颗粒生成,涂层的显微硬度和耐磨损性能显著提高,涂层的平均硬度约为1300 HV0.2,耐磨性为Q235钢基体的10倍。     

激光熔注法制备WC_p/Ti-6Al-4V梯度复合材料层

以单晶WC陶瓷粉末(WC particles-WCp)作为增强颗粒,采用激光熔注技术在Ti-6Al-4V表面制备了WCp/Ti-6Al-4V梯度复合材料层.在对梯度复合材料层宏观特征和形成机制分析的基础上,采用XRD和SEM对复合材料层的微观组织结构进行了分析.结果表明,WC颗粒在复合材料层中分布比较均匀,而且在深度方向上梯度分布.复合材料层中形成了新相TiC和W2C.TjC的数量和尺寸在复合材料层不同区域存在较大差异.在复合材料层上部,Tic的数量较多而且尺寸较大;在复合材料层下部,TiC的数量和尺寸均明显减少.WC/Ti界面反应层由W2C和TiC两层组成,WC颗粒注入位置对反应层尺寸有很大影响,WC颗粒从熔池后部"拖尾"注入可以有效减小反应层尺寸.     

熔铸-原位合成TiC/7075Al复合材料的微观组织和凝固机制

采用熔铸-原位合成法制备了TiC/7075Al复合材料并对其微观组织和凝固机制进行了研究。原位合成复合材料中的TiC颗粒以近球形为主,平均尺寸小于700 nm。随着TiC颗粒含量的增加,复合材料的晶粒尺寸明显减小,当TiC颗粒含量为8wt%时,基体晶粒尺寸可以减小至10μm左右。熔体反应过程中,随着TiC增强相颗粒含量的增加,凝固前沿的流体的粘度增加,降低了TiC颗粒的临界裹入速度,同样在反应时降低温度将增加熔体的粘度,有利于TiC颗粒的裹入。