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.     

铝合金表面多层复合纳米碳管/钛的激光合金化

在铝合金表面使用真空镀的方法形成CNT8／Ti／AL／…多层复合，经激光合金化形成复合涂层。利用X射线衍射、扫描电镜对复合层相构成及微观组织进行了分析。结果表明，复合层中存在着TiC颗粒和碳纳米管CNTs；CNTs仍保留其原有的管状结构，且在复合层中相互缠绕呈网状均匀弥散分布；反应原位合成的TiC颗粒尺寸均匀细小，附着于CNTs上从而改善了CNTs与基体之间的结合性能；复合涂层已合金化，与基体的界面为冶金结合。     

搅拌摩擦加工制备铝基复合材料组织性能研究

采用搅拌摩擦加工法制备铝基SiC复合层,研究不同加工道次下SiC颗粒在复合层中的分布形态,并对复合层的组织形貌和显微硬度进行分析。结果表明:加工次数的增加,有利于复合层中SiC颗粒的均匀分布,经4道次搅拌摩擦加工后复合层中SiC颗粒分布均匀,基体金属组织中粗大Si相和枝晶完全消失,组织被明显细化。增强相SiC颗粒的加入使复合层显微硬度得到提高,4道次加工后搅拌摩擦中心区显微硬度最高值为71 HV,较基体金属(45HV)提高了26 HV,搅拌摩擦区的显微硬度平均值为68HV,为基体金属显微硬度(45HV)的1.5倍。     

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。     

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.     

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。     

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。     

升温速率对复合钎料显微组织和力学性能的影响

不同的钎焊工艺条件会对复合钎料中增强相颗粒（如Ni,Ag,Cu等金属颗粒）周围金属间化合物的形貌和尺寸产生影响,而增强相颗粒周围金属间化合物的尺寸又会对复合钎料的力学性能产生影响。在共晶Sn-3．5Ag钎料中外加微米级铜颗粒制成复合钎料,研究了不同的升温速率对复合钎料内部颗粒显微组织和力学性能的影响。结果表明,复合钎料中铜增强颗粒周围存在着厚度不均的金属间化合物层,不同的升温速率对这层金属间化合物的形貌基本没有影响,只会对其厚度尺寸有影响。此外,建立了不同升温速率与铜颗粒增强的Sn-Ag基复合钎料增强颗粒周围金属间化合物尺寸和力学性能的关系。     

等温时效对颗粒增强复合钎料组织性能的影响

等温时效过程中,复合钎料内部颗粒周围金属间化合物层的变化会影响其钎焊接头的力学性能。本研究选用比较有前途的Sn-3.5Ag共晶钎料作为基体,微米级Cu或Ni颗粒作为增强相外加到基体中制成复合钎料。对复合钎料钎焊接头在不同温度(125,150,175℃)下进行时效,研究了等温时效过程中增强颗粒周围金属间化合物的层厚增长系数和生长激活能,以及层厚增长对复合钎料钎焊接头力学性能的影响。结果表明,等温时效下,复合钎料内部Cu颗粒周围金属间化合物层增长速率明显大于Ni颗粒周围金属间化合物层的增长速率,且其层生长激活能低于Ni颗粒周围金属间化合物层。时效过程中,Cu颗粒增强复合钎料钎焊接头的剪切强度下降更快。此外,本研究还利用有限元模拟分析了时效过程中增强颗粒周围的应力分布情况。研究表明,经过时效后,随着颗粒周围金属间化合物的增长,颗粒周围的金属间化合物在受力的情况下会造成一定的应力集中而更易发生开裂。     

V-EPC制备铸铁基表面复合材料的表面质量和组织

以HT300为基材，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耐磨材料，铸件复合层厚度均匀，厚度可达6mm。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提高了3倍左右。     

预置法对V-EPC铸渗制备复合材料组织和质量的影响

通过涂覆预制块法和压制预制块法两种预置体的预置方法,利用V-EPC铸渗工艺制备了WC增强铁基表面复合材料,着重研究了两种预置法对复合材料的表面质量和组织的影响。结果表明,压制法制备的复合材料表面质量较涂覆法好,复合层厚度均为3 mm左右,表面较平整,复合位置对铸渗件表面质量影响不大,且随着WC颗粒体积分数的增加,复合材料铸件的铸渗层表面质量呈下降趋势。对显微组织的研究表明,两种方法制备的复合材料过渡层都较平缓,在压制法制备的复合材料靠近复合层处的过渡层组织中没有石墨出现。压制法制备的复合材料复合层中WC的分布较涂覆法均匀,WC颗粒体积分数较高,WC的大小不一,一些WC颗粒产生裂纹、破碎和搭接现象,随着WC颗粒体积分数的增加,WC颗粒将变均匀。     

金刚石/铜复合材料与氧化铝陶瓷的Ag-Cu-Ti活性钎焊(英文)

金刚石/铜复合材料具有低膨胀系数和高热导率等优异性能,使其成为一种理想的电子封装材料。采用97%(72Ag-28Cu)-3%Ti活性钎料对金刚石/铜复合材料和氧化铝陶瓷进行钎焊。发现活性钎料在氧化铝陶瓷和金刚石薄膜表面均具有良好的润湿性,在两者表面的平衡润湿角均小于5°。讨论了主要钎焊条件(如钎焊温度和保温时间等)对接头性能的影响。发现钎焊过程中Ti元素聚集在金刚石颗粒的表面形成TiC化合物,且TiC化合物的形貌与钎焊接头的剪切强度具有紧密联系。推测合适的TiC化合物层厚度可改善钎焊接头的剪切强度,而颗粒状的TiC化合物及过厚的TiC化合物层却会损害钎焊接头的性能。获得的最大剪切强度为117MPa。     

WC颗粒增强高铬钢基表层复合材料的制备和组织

采用真空实型铸渗法(V-EPC)工艺,成功制备了以高铬钢为基材,WC颗粒为增强颗粒的表层复合材料。结果表明,用含有WC颗粒和高碳铬铁颗粒的预置块制备的不同WC颗粒体积分数的高铬钢基表层复合材料,WC颗粒均匀分布于复合层中,复合层在颗粒熔化、元素扩散互溶、金属液渗入的共同作用下形成由WC、W2C共晶组织,未溶解的高碳铬铁颗粒和各种析出的碳化物组成的组织。     

电磁搅拌对Al/Mg2Si复合材料宏观偏析的影响

电磁搅拌可使Al/Mg2 Si合金中的初生Mg2 Si显著细化和圆整化 ,但同时也会使坯料表面出现初生Mg2 Si偏析层 ,且偏析层的厚度随搅拌电压的增大而增大。这为制备金属基颗粒增强表面复合材料提供了新的途径     

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。     

Conductive potassium feldspar/polyaniline composites prepared by in situ chemical polymerization

Conductive potassium feldspar/polyaniline (K-feldspar/PAn) composites were prepared by the chemical polymerization of aniline in the presence of K-feldspar particles using potassium dichromate in an acidic aqueous medium. The effects of K-feldspar particle size, aniline concentration and temperature upon the PAn amount in the composite and the electrical surface resistance of the composites were examined. Electrical conductivity was higher in the composites prepared by the smaller K-feldspar particles in which the PAn yield is low. The microhardness values of K-feldspar/PAn composites increased to a certain PAn content and then decreased. The microhardness of the composites containing PAn in the range of 1–6%, which were prepared by K-feldspar having particle size smaller than 0.125–0.250 nm, was higher that of pure K-feldspar and PAn (0.843 kPa). Scanning electron microscopy (SEM) showed that PAn covered the surface of K-feldspar particles with an unsmooth PAn layer. The characterization of composites was also made by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis (TGA).     

弥散强化铜基复合材料的制备

为了改善铜-陶瓷颗粒界面的浸润性，提高铜与陶瓷颗粒的结合强度，用高速气流将陶瓷颗粒吹入熔融铜液中制备成弥散铜系列复合材料。结果证明，颗粒表面处理提高了复合材料的界面结合强度，并且使用复合弥散相，使复合材料在硬度、屈服强度、导电性能等方面均有不同程度的提高。     

不同磨料粒度下WC体积分数对铁基表面复合材料磨损性能的影响

用负压铸渗工艺制备了WC/HT300基表面复合材料,研究了WC体积分数和冲蚀磨损浆料中的颗粒粒度对复合材料的抗冲蚀磨损性能的影响。对于同一种WC颗粒体积分数的复合材料,当浆料中的石英砂粒度大时,复合材料的体积磨损率较大,抗冲蚀磨损性能降低。WC体积分数为27%和36%的表面复合材料具有比其他WC体积分数复合材料优越的耐磨损性能;在磨料粒度为40~70目的工况下,WC体积分数为36%的复合材料,具有比体积分数为27%的复合材料优越的耐磨性能;但在磨料粒度增大到20~40目时,WC体积分数为27%的复合材料,具有比WC体积分数为36%的复合材料优越的耐磨损性能。     

电冶熔铸WC/钢复合材料中WC的溶解行为

用电冶熔铸工艺制备不同WC含量的WC/钢复合材料,研究了WC颗粒在复合材料钢基体中的溶解行为和影响因素.结果表明:随着WC含量的增加,碳化物从钢基体晶界处分布逐渐转向晶内分布;随着WC颗粒尺寸的增大,在WC颗粒与钢基体界面处形成一层反应物,它阻止了WC颗粒在钢基体中的进一步溶解,同时也提高了两相界面的结合强度.通过调整电冶熔铸工艺参数和WC颗粒的尺寸及含量,可以控制WC颗粒在复合材料中的溶解行为.     

碳化钨增强钢铁基耐磨复合材料的研究和应用

评述了制备复合材料的铸渗法、粉末烧结法、堆焊法、电渣熔铸法等工艺方法,以及碳化钨和钢铁基体的选择、界面反应和强度、复合材料的性能和应用现状.重点介绍了粘结剂、其他添加剂、碳化钨颗粒形状、粒度及其分布、浇注温度等对铸渗工艺及其表面复合材料的影响.阐明铸渗法是一种有前途的制备工艺,自蔓延工艺和铸造工艺的组合有可能取得新的成效.指出复合层厚度在10 mm以上的铸渗工艺,工程化和产业化关键技术以及复合工艺的稳定化是今后的研发重点,表面耐磨复合材料较适用于零部件的局部磨损和低角度的冲蚀磨损,应据磨损工况来选择制备工艺及其复合材料.