相对厚度对V-EPC法制备表层复合材料厚度和组织的影响

以高铬钢为基材,WC颗粒为增强颗粒,利用真空实型铸渗法(V-EPC)制备WC颗粒增强钢基表层复合材料,分析了相对厚度对制备表层复合材料厚度和组织的影响。通过光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计等对表层复合材料进行了观察和分析。结果表明:利用V-EPC法能制备出WC颗粒增强钢基表层复合材料;随着相对厚度的增加,制备该复合材料的过渡层厚度逐渐增加,复合层厚度逐渐减小;WC颗粒与基体的结合强度逐渐增加。     

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。     

离心机转速对再生复合材料辊环组织和性能的影响

利用废旧辊环,通过重熔和离心铸造法制备了再生复合材料辊环,重点研究了离心机转速为800r/min和1000r/min时制备的再生复合材料辊环的组织和性能。样品的微观组织检测表明:再生复合材料辊环由WC颗粒大量分布的外层和Fe-C合金内层组成,离心机转速高的外层内WC增强颗粒体积分数较大。力学性能测试表明:800r/min转速下制备的再生复合材料辊环,其外层和内层的硬度分别达到HRC49、HRC42,冲击韧性分别为3.1J/cm2、5.1J/cm2。离心机转速提高到1000r/min时,外层和内层的硬度分别增加达到HRC58、HRC49,冲击韧性分别降低为2.3J/cm2、4.1J/cm2。     

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。     

搅拌摩擦加工SiP/ZA40原位复合材料的摩擦学行为(英文)

研究不同搅拌摩擦加工(FSP)工艺参数如转速(400,630,800和1000 r/min)和移动速度(25和50 mm/min)对Si颗粒增强Zn-40Al-2Cu基原位复合材料摩擦性能的影响。经过初步优化,选择800 r/min和25 mm/min作为最佳FSP参数。结果表明,采用多道次FSP能改善材料的摩擦性能。例如,在0.75 MPa载荷下,经四道次FSP的复合材料磨损率和平均摩擦因数(COF)分别比未加工的复合材料降低53%和50%。磨损表面和磨屑的扫描电镜结果显示,显微组织相尤其是粗硅颗粒的密集细化和均匀分布、硅颗粒间距的减小和铸造缺陷的消除是提高基体抗滑移变形能力的重要因素。这些因素促使形成稳定的摩擦层,从而改善材料的摩擦性能。     

Al_2O_3陶瓷增强高锰钢基复合材料耐磨性能的研究

通过高应力三体磨料磨损试验,对比研究Al_2O_3陶瓷增强高锰钢基复合材料和高锰钢的耐磨性能,采用SEM观察磨损试样的微观磨损形貌,并通过测试磨损试样亚表层显微硬度研究材料磨损硬化程度。研究结果表明,本试验条件下Al_2O_3颗粒增强高锰钢基复合材料中陶瓷颗粒与高锰钢基体没有成分过渡,界面处无明显裂缝,说明试样中虽然没有形成冶金结合,但是机械咬合紧密。高应力三体磨料磨损试验中,在3 kg和5 kg两种不同载荷下,Al_2O_3颗粒增强高锰钢基复合材料耐磨性优于高锰钢的耐磨性,而且随着磨损时间的延长,复合材料的相对耐磨性不断提高。在3 kg载荷120 min磨损条件下复合材料的相对耐磨性是高锰钢的1.39倍,在5 kg载荷120 min磨损条件下复合材料的相对耐磨性是高锰钢的1.27倍,可见较低载荷下Al_2O_3颗粒增强高锰钢基复合材料相对耐磨性较高。亚表层显微硬度测试表明,高锰钢和Al_2O_3颗粒增强高锰钢基复合材料在相同磨损时间下,5 kg载荷下的磨损硬化效果高于3 kg载荷下的磨损硬化效果。同时,纯高锰钢的磨损硬化硬度值最高可达到HV 580,而复合材料在较高载荷下由于陶瓷颗粒的保护,其高锰钢基体磨损硬化效果没有纯高锰钢明显。     

增强体对汽车用7039铝合金钻削加工性能影响的研究

针对汽车用7039铝合金耐磨性较差等问题,试验制备了加入几种不同增强颗粒的7039铝合金基复合材料,研究加入了不同增强颗粒对7039铝合金加工特性的影响。在不同钻削速度和不同进给速度下进行钻削加工试验,得到各种材料的表面粗糙度、刀具钻削力及扭矩的变化规律。试验表明,7039铝合金及其复合材料的表面粗糙度随着主轴转速增加而减小,随着进给速度增加而增大;钻削力和扭矩随着钻削速度增加而减小,随着进给速度增加而增大;添加Al2O3的7039铝合金基复合材料的加工性能要优于其他增强体的复合材料,7039铝合金及复合材料的最佳钻削加工工况为主轴转速4 500 r/min和进给速度每齿0.1 mm;该研究为铝合金及其增强复合材料的加工制造提供参考。     

WCp增强钢基表层复合材料的两体磨粒磨损性能

在室温条件下,选用销盘磨粒磨损试验机,绿碳化硅磨料,研究增强相WC颗粒直径对WCp增强钢基表层复合材料磨损性能的影响,以正火ZG45作为标样,计算相对耐磨性ε值.研究结果表明,WCp增强钢基表层复合材料相对于正火ZG45的相对耐磨性ε值,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ε值高达40左右,而当增强相WC颗粒直径小于100μm时,相对耐磨性ε值降低到5以下.     

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。     

颗粒增强ZGMn13耐磨表面复合材料的制备

研究了SiC、Fe-Cr颗粒和WC、Fe-Cr颗粒增强ZGMn13表面复合材料的消失模铸造工艺,解决了涂料涂挂难、复合层和基体层结合强度低、涂料层透气性差等难题。结果表明,SiC、Fe-Cr颗粒增强ZGMn13表面复合材料层中形成了一些新的强化相:CFe_(15.1)、Cr_(18.93)Fe_(4.07)C_6、Fe_7C_3、Mn_(7.53)Si_(1.80)C_(1.33)等,SiC、Fe-Cr颗粒增强ZGMn13复合锤头的耐磨性是普通锻造锤头的2.2~3.0倍。WC、Fe-Cr颗粒增强ZGMn13表面复合材料层中形成了一些新的强化相:Fe-Cr、Cr_7C_3、Fe_3C等,测试结果表明:WC、Fe-Cr颗粒增强ZGMn13复合材料的耐磨性相比基体合金提高了4~5.24倍。     

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.     

VC-WC-Fe基表面复合材料的显微组织研究

应用SEM和XRD研究了原位生成VC陶瓷颗粒及外加WC陶瓷颗粒增强Fe基表面复合材料的显微组织。结果表明，VC和WC能根据各自的含量相互固溶，这对增强相与基体的结合强度会产生有益的影响，将能明显提高表面层的抗冲击性和耐磨性。     

硅含量对喷射沉积SiC_p/Al-Si功能梯度复合材料摩擦磨损性能的影响

对喷射沉积技术制备的不同硅含量铝基功能梯度复合材料进行室温摩擦学性能研究。结果表明:当硅含量分别为7%、17%和20%时,SiCp/Al-Si功能梯度复合材料的摩擦因数随载荷或滑动速度(转速)的增加而减小;随着SiC颗粒含量的增加,摩擦因数呈增大趋势;随基体硅含量增加,摩擦因数越稳定。在转速300~500 r/min、700~900 r/min和载荷10~30 N、40~50 N时,磨损率随转速、载荷的增加而升高,随SiC颗粒含量的增加而降低,梯度变化明显;在转速500~700 r/min和载荷30~40 N时,随转速、载荷的增加,磨损率反而减小;随基体硅含量的增加,磨损率呈降低趋势,材料在摩擦过程中生成的机械混合层(MML)厚度呈减小趋势。     

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。     

预制层中合金种类对V-EPC制备表层复合材料组织和界面的影响

以高铬钢为基材,WC颗粒为增强颗粒,通过在预制层中分别加入钢粉和高碳铬铁粉来调节预制层的成分,利用真空实型铸渗法(V-EPC)制备WC颗粒增强钢基表层复合材料,分析预制层中合金种类对制备表层复合材料界面的影响。研究结果表明:预制层中合金粉末的粒度对复合层中WC颗粒和基体的界面结合产生影响,在金属液的作用下,400目的钢粉比160~200目的高碳铬铁粉更易熔化,有利于WC颗粒与基体界面的形成。预制层中合金粉末为钢粉的试样,过渡层不明显,存在显微裂纹;高碳铬铁粉的试样,复合层和基材之间过渡平缓,没有孔洞和微裂纹。     

WC/W_2C_P表面改性对WC/W_2C_P-NiCrBSi/耐热钢复合材料磨损性能的影响

以铸造碳化钨(WC/W2C P)为增强颗粒,利用真空熔烧工艺制备了一种结构增韧的金属基复合材料。利用SEM,EDS,显微硬度测试和图像分析等手段研究了WC/W2C P表面改性前、后复合材料中颗粒增强区域(WC/W2C P-Ni Cr BSi)的微观组织结构和性能;利用环-盘式磨损试验机研究了WC/W2C P表面改性对复合材料在室温和600℃时的磨料磨损性能的影响。结果表明,经表面改性后WC/W2C P在Ni Cr BSi基体中的分解得到了有效抑制,颗粒内部WC/W2C共晶组织的含量与未改性的颗粒相比提高了1.6倍。以表面改性的WC/W2C P为增强颗粒能显著降低复合材料在室温和高温时的磨损率。在600℃时磨损表面形成了层状结构的保护膜,致使复合材料的磨损率低于室温时的磨损率。     

SiO_2/Al复合材料搅拌铸造工艺的数值模拟

采用基于CFD的Euler-Lagrange方法,模拟研究了搅拌铸造法制备SiO2/Al颗粒增强复合材料在不同搅拌转速(200、400、600r/min)下的增强颗粒分布特性。在不同搅拌速度下制备了SiO2/Al复合材料铸件,对复合材料铸件不同位置处的颗粒分布特性进行金相观测和量化分析,并与数值模拟结果对比。结果表明,试验量化结果与数值模拟结果一致;搅拌速度太低或过高使颗粒在搅拌槽特定区域聚集,产生较多的团聚;最优的搅拌转速是400r/min。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究

采用干摩擦磨损试验机研究了速度和载荷对SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能的影响,并对比了SiC颗粒增强铝基复合材料与HT250的耐磨性能。结果表明,在试验条件下,随着载荷的增加,磨损率增加,滑动摩擦系数先下降至最低值(载荷为10MPa)后缓慢增加。滑动摩擦速度对滑动摩擦系数和磨损率有着直接影响,随着速度的升高,材料的磨损率增加。在载荷为20MPa,速度为400r/min的高速高载下,材料容易发生严重的粘着磨损。     

表面处理对SiC复合高锰钢组织与耐磨性的影响

通过真空负压实型铸造法(V-EPC法)制备了SiCP/高锰钢基复合材料,探讨了增强相SiC颗粒表面经三种合金粉(Al、Si、Ti)处理对铸渗层组织及复合材料耐磨性的影响。结果表明,SiC颗粒经不同表面处理后,在铸渗过程中分解程度分别降至60%、25%、15%,析出石墨相形态及分布亦有变化;制备的试样耐磨性有不同程度的提高,SiC表面经Ti粉处理后复合试样耐磨性最好,较SiC表面未经处理情况的复合材料试样耐磨性高2倍。     

SiC颗粒增强耐磨铝基复合材料组织及性能研究

采用粉末冶金真空热压烧结工艺制备了纳/微米双尺度Si C颗粒增强的Al-Si复合材料(4%nm+15%μm SiC/Al-Si),分析测试了其组织、硬度、耐磨性及磨损特征,并与纳米Si C颗粒增强复合材料(4%nm SiC/Al-Si)及微米SiC颗粒增强复合材料(15%μm SiC/Al-Si)进行了对比研究。结果表明:微米SiC颗粒均匀分布在基底中,颗粒边缘与基体接触较为紧密,无明显反应物生成;纳/微米双尺度颗粒增强复合材料的硬度高于微米颗粒增强及纳米颗粒增强的复合材料,其硬度值为76.24 HV,比基体提高了35.13%;纳/微米双尺度颗粒增强铝基复合材料的耐磨性高于微米颗粒增强及纳米颗粒增强的复合材料,其磨损量比基体减少43%;纳/微米双尺度颗粒增强铝基复合材料的磨损表面较为平坦,表现为磨粒磨损特征。