碳化钛钒增强铁基复合材料的微观组织与机理研究

采用粉末冶金与原位合成相结合的方法制备了(Ti,V)C/Fe基复合材料,用X射线衍射、扫描电镜研究了该复合材料的物相结构和显微组织.结合热分析和高温X射线衍射,对Fe-Ti-V-C体系的反应机理进行研究.结果表明:反应合成的复合材料的相组成为(Ti,V)C和α-Fe,细小的球状(Ti,V)C颗粒均匀分布在珠光体基体上.Fe-Ti-V-C体系的反应机理为,首先在765.7℃发生Fe的同素异构转变,即α-Fe→γ-Fe,以及钒的碳化反应FeV+C=VC+Fe;其次在1058.5℃,Ti与Fe共熔而形成低共熔体Ti2Fe;在1140.4℃,C与Ti2Fe反应生成TiC;最后,随着温度的继续升高,TiC和VC形成了(Ti,V)C固溶体.     

碳氮化钒颗粒增强铁基复合材料微观组织的研究

以钒铁粉、石墨粉、铁粉和氮气为原料,采用粉末冶金技术合成了V(C,N)颗粒增强铁基复合材料,从热力学、热分析、致密化和微观结构等方面对该复合材料进行了研究.结果表明,在烧结温度范围内,发生了FeV+C+N2=V(C,N+Fe反应,合成了V(C,N)硬质相;制备的复合材料在1200℃烧结时,其密度达到最大值;复合材料主要相为V(C,N)和γ-Fe,所合成的硬质相V(C,N)颗粒细小,在铁基体中分布均匀.     

原位合成TiC/Fe基复合材料的研究

利用粉末冶金技术，在真空状态下使Fe-Ti-C体系进行碳化反应原位合成TiC／Fe基复合材料，用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对所制备的试样进行组织结构分析，并用热分析法对Fe-Ti-C体系原位合成的反应机理进行研究。结果表明，反应合成的复合材料相组成为TiC和α-Fe，所合成的硬质相TiC颗粒细小，在铁基体中均匀分布。三元体系Fe-Ti-C的反应机理为：首先在765．6℃发生Fe的同素异构转变，即α-Fe→γ-Fe；其次在1078．4℃因Ti与Fe共熔而形成低共熔体Fe2Ti；最后在1138．2℃，C与Fe2Ti反应生成TiC。     

TiC颗粒增强Fe-Cu基复合材料制备方法

采用Gleeble-3500D热模拟机在电场下原位合成Fe-Cu-TiC复合材料,同时在真空炉中分别采用原位合成法及外加TiC颗粒法制备Fe-Cu-TiC复合材料,并对3种方法制取的Fe-Cu-TiC复合材料的显微组织结构及性能进行了对比研究。结果表明:相比真空炉原位合成法,电场作用下Fe-Cu-Ti-C体系能够在较低的温度(754℃)下实现合成反应且反应更加完全;电场下合成试样的相对致密度及显微硬度均高于真空炉下原位合成的试样。在真空炉内原位合成试样时,由于Ti与C反应不完全,生成的TiC颗粒增强相较少,导致其显微硬度低于外加颗粒法制取的试样;当最高加热温度为1000℃时,在真空炉中采用原位合成法及外加颗粒法制得试样的相对致密度没有明显差异。     

原位自生NbC陶瓷增强铁基复合材料研究

采用原位反应与两步法热处理结合方法,使铌丝提供的铌原子与灰口铸铁中石墨提供的碳原子发生原位自生反应,制备了NbC增强铁基复合材料。采用XRD、SEM、TEM等检测手段对复合材料的物相组成与组织结构进行分析,利用显微硬度计对复合材料进行硬度与显微压痕形貌及压痕裂纹分析。结果表明,通过原位反应成功制备了NbC增强铁基复合材料,该复合材料的主要物相组成为α-Fe、Nb、NbC、G。NbC/Fe陶瓷层的厚度约为242±3μm,NbC/Fe陶瓷层与Nb丝、铁基体之间呈现良好的冶金结合。NbC陶瓷颗粒形貌为标准的立方体,NbC/Fe陶瓷层的显微硬度是铁基体的3～4倍。     

原位合成VC颗粒增强铁基复合材料的热力学分析

应用粉末冶金的方法制备了VC颗粒增强铁基复合材料,用SEM、XRD对复合材料结构进行了分析.应用热力学原理对原位合成VC的热力学过程进行了分析.热力学计算结果表明,VC在1373K烧结温度下能够原位合成,复合材料实现了烧结致密化.复合材料主要由α-Fe和VC颗粒组成.     

混杂增强相(Al3Ti-TiB2-SiC)的形成热力学分析

对利用原位反应与高剪切液态搅拌复合专利技术制备的Al3Ti-TiB2-SiC/Al-13%Si复合材料的增强相的形成热力学进行了理论计算和分析,并采用差热分析法(DTA)进行了试验验证.研究表明:(1)Al-Ti-B体系加入到Al-13%Si熔体中可发生原位反应,形成增强相,原位反应的开始温度为905.3℃,结束温度为1 061.23℃;(2)Al-Ti-B体系加入到Al-13%Si熔体中,制备颗粒增强Al-13%Si复合材料的增强相为TiB2和Al3Ti,但TiB2形成能力最强.     

原位反应合成TiB2的生长行为

研究了(K2TiF6 KBF4)/A356混合盐反应体系中原位合成TiB2增强相的热力学行为及其晶体生长行为.结果表明,原位反应温度明显影响反应体系最终产物及TiB2增强相的形貌.(K2TiF6 KBF4)/A356体系原位反应温度应控制在850 ℃为宜,由此可以完全消除TiAl3脆性相,并生成六棱粒状TiB2增强相颗粒,提高增强相强化效果.     

原位γ-Al_2O_(3(P))/A356复合材料的制备及性能研究

基于SiO_2/A356反应体系,采用熔体直接反应法原位合成了不同体积分数的γ-Al_2O_3颗粒增强A356基复合材料。借助X射线衍射(XRD)、配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)和金相显微镜(OM)对复合材料的物相和微观组织进行分析,并对其硬度进行测试。结果表明:反应生成了γ-Al_2O_3增强相,γ-Al_2O_3颗粒使得初生α相得到细化,并且颗粒含量越多组织越细;随着原位γ-Al_2O_3颗粒含量的增加,复合材料的硬度提高,当γ-Al_2O_3含量为20vol%时,复合材料的硬度达到113 HV,比基体提高25.6%。     

反应烧结合成碳化钒颗粒增强铁基复合材料

以铬铁粉、钼铁粉、钒铁粉、铁粉和碳黑为原料.原位反应合成了VC-Fe基复合材料,并用扫描电镜、X射线衍射等测试方法对试样进行了组织结构分析.结果表明:在真空中烧结后,反应合成的复合材料主要相组成为V_8C_7,和α-Fe;在氮气中烧结后,复合材料主要相组成为V(C,N)和γ-Fe;与VC相比,硬质相V(C,N)分布更均匀,颗粒形状趋于球形.