灰铸铁与铬棒原位生成(Fe,Cr)7C3/Fe复合材料

利用铸渗复合-热处理原位反应工艺,将铬棒与灰铸铁进行铸造复合,并对其进行热处理使铬棒与铸铁基体中的碳原子发生原位反应,制备出(Fe,Cr)7C3颗粒增强铁基复合材料.用XRD、SEM及EDS对单根铬棒与灰铸铁反应产物的微观结构和成分分布进行研究.结果表明:在1150℃保温1.5h,单根φ2mm铬棒反应完毕,反应产物主要有初生(Fe,Cr)7C3和共晶(Fe,Cr)7C3,且分布均匀;板状和六方状初生(Fe,Cr)7C3的硬度分别为1446、1524HV0.1;反应区的显微硬度达1278HV0.1,约是灰铸铁基体的5.3倍.     

原位生成(Fe,Cr)_7C_3致密陶瓷组织及磨损机理研究

通过采用铸渗和热处理原位反应工艺相结合的方法,使铬板中的铬原子与灰口铸铁中的碳原子发生原位反应,制备出(Fe,Cr)_7C_3/Fe表面梯度复合材料。采用XRD、SEM、TEM等检测手段对复合材料的物相组成与显微组织进行分析,利用WS-2005涂层附着力自动划痕仪进行刻划实验,对(Fe,Cr)_7C_3/Fe致密陶瓷的磨损机理进行研究。研究表明:所制备的(Fe,Cr)_7C_3/Fe表面梯度复合材料主要物相组成为α-Fe,Cr和(Fe,Cr)_7C_3/Fe。其中靠近铬板的(Fe,Cr)_7C_3/Fe致密陶瓷层的厚度随保温时间的增加先增大后减小,最终随铬板的消失而消失。(Fe,Cr)_7C_3/Fe致密陶瓷的粒径在400～500 nm,颗粒结合紧密,晶粒呈多边形,晶界清晰规整。(Fe,Cr)_7C_3/Fe表面梯度复合材料体系的主要失效形式为陶瓷层的断裂与剥落。     

离心铸造-原位反应法制备(Fe,Cr)7C3增强铁基复合层

以铬丝和球墨铸铁为原材料,通过离心铸造和原位反应法,在球墨铸铁基材表面制备出一层厚度为4.0 mm的(Fe,Cr)7C3碳化物颗粒增强铁基复合层. 通过光学显微镜(OM)、XRD、SEM、EDS、显微硬度计以及销盘磨损试验对复合层的显微组织、力学性能进行分析和表征, 结果表明:复合层是以初生的(Fe,Cr)7C3碳化物为增强相,以奥氏体和枝晶间(Fe,Cr)7C3碳化物共晶体和少量的球状石墨组成的组织为基体;复合层和基体间达到冶金结合的程度;相对于球墨铸铁,不论载荷大小,(Fe,Cr)7C3碳化物颗粒增强铁基复合层均表现出较好的抗磨损特性,其主要原因是复合层中形成了许多高硬度的碳化物.     

原位合成(Ti,V)C/Fe基复合材料

采用粉末冶金与原位合成相结合的方法制备了(Ti,V)C/Fe复合材料,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了该复合材料的物相结构和显微组织,用MM-200磨损试验机对复合材料进行了耐磨性实验.结果表明,复合材料的相组成为(Ti,V)C和a-Fe;合成的硬质相(Ti,V)C颗粒细小,在珠光体基体中均匀分布;在重载干滑动磨损条件下,该复合材料显示了很好的耐磨性能.     

原位生成M7C3颗粒束增强铁基复合材料的微观组织研究

采用铸渗和热处理工艺相结合的方法,将纯铬丝与白口铸铁进行复合,原位生成(Fe,Cr)7C3颗粒束增强铁基复合材料.使用XRD和SEM对不同保温时间的该复合材料进行物相分析和微观组织观察.结果表明:颗粒束内的主要物相组成为α-Fe,γ-Fe和(Fe,Cr)7C3;随着保温时间的延长,(Fe,Cr)7C3颗粒束的面积逐渐增大,束内组织形态由共晶向亚共晶转变.     

氩弧熔覆原位自生(Fe, W, Cr)23C6/γ-Ni基复合熔覆层组织与耐磨性能

以W粉、C粉和Ni60A粉为原料,采用氩弧熔覆工艺在Q235钢基体上制备出原位自生(Fe, W, Cr)23C6增强Ni基复合熔覆层.借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计及滑动磨损试验机对复合熔覆层的显微组织、硬度、耐磨性进行了研究.结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷,涂层显微硬度的最大可达1213 HV,耐磨性比Q235钢提高18倍,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨损性能.工业试验表明使用该技术在16D、24D叶轮表面制备的耐磨熔覆层,可使其使用寿命提高3倍以上.     

原位反应TiCp/Fe、VCp/Fe复合材料的油润滑摩擦及干摩擦磨损性能研究

对复合材料TiCp/Fe、VCp/Fe的油润滑摩擦磨损性能及干摩擦磨损性能进行了研究，对比在不同条件下复合材料的耐磨性，以及在工况相同的条件下，对比原位反应铁基复合材料与正火45钢的耐磨性。实验结果表明，在有润滑的条件下，由于VC陶瓷颗粒、TiC陶瓷颗粒对复合材料基体的增强作用，复合材料的耐磨性远大于正火45钢的耐磨性，而VCp／Fe复合材料的耐磨性比TiCp／Fe复合材料的耐磨性更好。在无润滑条件下，铁基复合材料的耐磨性也比正火45钢的耐磨性大得多。在载荷较大的条件下，TiCp／Fe复合材料的耐磨性比VCp／Fe复合材料的耐磨性更好。     

Fe-(Ti,V)C复合材料耐磨性研究

采用原位合成技术制备了碳化钒钛颗粒增强铁基复合材料,采用销盘磨损试验机对复合材料进行了耐磨性试验.采用扫描电镜对该复合材料的微观组织和磨损形貌进行分析.结果表明:随着V含量的增加,Fe-(Ti,V)C复合材料的耐磨性升高,达到最大值后,Fe-(Ti,V)C复合材料的耐磨性又有所下降.     

原位烧结合成(Ti,V)C/Fe复合材料的组织及形成机理

以钛粉、铁粉、钒铁粉、铬铁粉、钼铁粉及石墨粉为原料,通过原位烧结制备了(Ti,V)C/Fe复合材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱EDS分析了材料的组织结构.结合差示扫描量热法分析(DSC)和高温x射线衍射分析研究了Fe-Ti-V-C体系原位烧结的动力学过程.结果表明:(Ti,V)C/Fe复合材料致密化程度高.增强相(Ti,V)C的形态比TiC更规则,TiC颗粒中存在富Mo的"环形结构",而(Ti,V)C中没有"环形结构".合成(Ti,V)C/Fe复合材料的动力学过程为:在770℃左右发生钒的碳化反应生成VC,1140.4℃时发生Ti的碳化反应生成TiC,随着温度升高,VC和TiC发生固溶反应形成(Ti,V)C固溶体.在1400℃烧结时,硬质相(Ti,V)C(或TiC)在液相中根据Gibbs-Thomson效应,按照小颗粒不断溶解,大颗粒相应粗化的模式长大.     

Ti(C,N)颗粒增强铁基复合材料磨损性能的研究

以45钢、钛铁、生铁等为主要原料,在大气环境下、利用中频感应电炉、通过添加含氮附加物、采用原位反应铸造法制备了Ti(C,N)颗粒增强铁基复合材料。研究了所制备复合材料的油润滑摩擦磨损性能、干摩擦磨损性能以及冲击磨料磨损性能。结果表明,在有润滑和无润滑条件下的干摩擦,复合材料的耐磨性能都远大于正火45钢;在中、低冲击工况下,复合材料磨料磨损性能优于高锰钢和高铬铸铁。     

喷射成形法原位生成Cr3C2/Cu复合材料组织与性能

采用真空电弧炉熔铸＋喷铸成形技术，以Cu-0．8Cr-0．04RE（55wt％La＋45wt％Ce）为名义成分，通过熔铸过程中原位自生成的Cr碳化物制备了颗粒增强Cr3C2／Cu复合材料；研究了该材料的显微组织、力学性能和电学性能。结果表明：经冷变形和时效处理后该材料的显微组织特征为以稳定的等轴晶α-Cu相为基，其上弥散分布着Cr3C2颗粒；经适当的冷变形＋时效处理后，该材料抗拉强度664．5MPa，显微硬度220HV100，电导率82．5％IACS．软化温度550℃，可满足超大规模集成电路引线框架材料所要求的主要性能指标。     

原位反应TiC_p／Fe、VC_p／Fe复合材料的油润滑摩擦及干摩擦磨损性能研究

对复合材料TiCp／Fe、VCp／Fe的油润滑摩擦磨损性能及干摩擦磨损性能进行了研究,对比在不同条件下复合材料的耐磨性,以及在工况相同的条件下,对比原位反应铁基复合材料与正火45钢的耐磨性。实验结果表明,在有润滑的条件下,由于VC陶瓷颗粒、TiC陶瓷颗粒对复合材料基体的增强作用,复合材料的耐磨性远大于正火45钢的耐磨性,而VCp／Fe复合材料的耐磨性比TiCp／Fe复合材料的耐磨性更好。在无润滑条件下,铁基复合材料的耐磨性也比正火45钢的耐磨性大得多。在载荷较大的条件下,TiCp／Fe复合材料的耐磨性比VCp／Fe复合材料的耐磨性更好。     

Cr/C比对中铬铸铁复合抗磨辊圈组织和耐磨性的影响

中铬铸铁复合抗磨辊圈服役过程中,外层中铬铸铁层起主要的抗磨和粉碎物料的作用。本文主要研究了Cr/C比对中铬铸铁组织、力学性能和耐磨性的影响。研究结果表明,Cr/C比的不同会影响碳化物的形态和数量,Cr/C比(3.17)较高时,碳化物主要为菊花状和弥散分布的块状的(Cr, Fe)_7C_3,碳化物面积占比为8.90%,冲击韧度为8.6 J,硬度为52 HRC;Cr/C比(2.66)较低时,碳化物主要为网状的(Fe, Cr)_3C和板条状的(Cr, Fe)_7C_3,碳化物面积占比为13.31%,冲击韧度为5.3 J,硬度为56 HRC。且Cr/C比高时,由于具有较高的韧性,可以缓解磨损过程中应力集中,延迟磨屑的剥落,具有更高的耐磨性。     

STUDY ON PTA CLAD (Cr,Fe)7C3 /γ-Fe CERAMAL COMPOSITE COATING

A wear resistant （Cr, Fe）7C3/γ-Fe ceramalcomposite coating wasfabricatedon substrate of a 0.45% C carbon steel by plasma transferred arc （PTA） cladding process using the Fe-Cr-C elemental powder blends. The microstructure, microhardness and dry sliding wear resistance of the coating were evaluated. Results indicate that the plasma transferred arc clad ceramal composite coating has a rapidly solidified microstructure consisting of blocky primary （Cr, Fe）7C3 and the interblocky （ Cr, Fe）7C3/γ-Fe eutectics and is metallurgically bonded to the 0.45%C carbon steel substrate. The ceramal composite coating has high hardness and excellent wear resistance under dry sliding wear test condition.     

铸造原位TiCp/Fe复合材料耐磨性的研究

用冲击滑动磨料磨损试验机，研究了在中等冲击、高摩擦应力磨料磨损工况条件下，原位TiCp／Fe复合材料铸态和正火态的磨损机制。认为其机制主要是：凿削式磨粒磨损和疲劳磨损。另外，用高锰钢ZGMn13作为标准试样，比较了该复合材料铸态和正火态试样的耐磨性。结果表明：在试验条件下，正火Ticp／Fe复合材料的耐磨性是ZGMn13的109-156倍。     

原位合成V8C7颗粒增强铁基复合材料组织与磨粒磨损性能研究

利用铸造复合热处理工艺制备V8C7颗粒增强铁基复合材料的磨损试样,用SEM、XRD观察了材料的组织形貌.在室温条件下,选用ML-100磨料磨损试验机,采用三氧化二铝磨料,研究了不同体积分数V8C7颗粒对V8C7增强铁基复合材料磨损性能的影响.结果表明,采用此工艺制备的V8C7增强铁基复合材料的耐磨性是灰铸铁的11.7倍;当V8C7颗粒体积分数逐渐增大时,V8C7颗粒增强铁基复合材料的相对耐磨性先增大后减小.     

化学成分对原位TiCp/Fe复合材料组织和性能的影响

系统地研究了化学成分对原位ＴｉＣｐ／Ｆｅ复合材料组织和性能的影响,并确定了该材料的最佳化学成分。结果表明：Ｔｉ是影响复合材料组织中ＴｉＣ颗粒形核率的关键因素,而Ｃ主要影响组织中ＴｉＣ颗粒的尺寸;在合金熔体中,加入一定量的Ｓｉ有利于ＴｉＣ颗粒的形成,而Ｍｎ主要用来细化珠光体基体。     

Cu/Al2O3(Cr2O3)复合材料的耐磨损性能

研究了不同工艺制备的Cu/Al2O3(Cr2O3)复合材料的耐磨损性能,结果表明:Cu/Al2O3(Cr2O3)复合材料的磨损机制以磨粒磨损为主.Cu/Al2O3复合材料的耐磨损性能要优于同样条件下制备的Cu/Cr2O3复合材料.当Al或Cr与Cu形成预合金后而进行原位氧化合成的Cu/Al2O3(Cr2O3)复合材料的耐磨性优于当未形成预合金粉末原位氧化合成的Cu/Al2O3(Cr2O3)复合材料的耐磨性.     

铸造原位TiCp/Fe复合材料的组织和冲击断口分析

应用原位反应铸造法制取了TiCp/Fe复合材料,研究了材料铸态和正火态的组织和性能,分析了Ti的作用.通过对材料正火态冲击断口形貌的观察,认为该材料的断裂为脆性断裂.分析了脆性断裂的机理,提出了减少TiCp/Fe复合材料断裂失效的途径.     

原位反应铸造法制备Ti(C,N)颗粒增强铁基复合材料的研究

结合我国资源特点,以45钢、钛铁、生铁等为主要原料,研究了在大气环境下采用原位反应铸造法制备Ti(C,N)颗粒增强铁基复合材料的工艺方法。结果表明,利用中频感应电炉熔炼合金,通过向铁液中添加含氮附加物原位反应铸造法制备Ti(C,N)颗粒增强铁基复合材料的技术是可行的;复合材料组织由细粒状珠光体加上针状珠光体基体和Ti(C,N)增强颗粒组成;材料铸态综合力学性能得到了最优的组合:抗弯强度1 532.67 MPa,洛氏硬度58.5 HRC,冲击韧度7.18 J/cm2。