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《原位合成ticfe表面梯度復(fù)合材料的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、原位合成TiC/Fe表面梯度復(fù)合材料的研究摘要在機械、冶金、礦山開采、油氣鉆探等重工業(yè)領(lǐng)域，存在嚴(yán)重的設(shè)備磨損問題，這就要求機械零部件能夠承受劇烈沖擊、抗腐蝕、抗磨損。因此，能夠采取一定的方法，在易磨損部件的表面生成一種或幾種具有高硬度、高耐磨性的增強顆粒，已成為這些領(lǐng)域增強零部件、延長零件使用壽命的重要途徑。陶瓷顆粒增強鋼鐵基復(fù)合材料能夠?qū)⑻沾刹牧虾弯撹F材料的優(yōu)點融為一體，是耐磨材料、摩擦材料、高溫合金及工具材料的理想應(yīng)用對象。原位反應(yīng)技術(shù)利用熱力學(xué)平衡原理在基體表面直接生成顆?；蚱瑺钤鰪婓w，從而比較好地解決了人工復(fù)合法中增強體與基
2、體潤濕困難、界面反應(yīng)嚴(yán)垂的問題；而口生成的增強體表面無污染，避免了與基體相容性不良的問題，且界面結(jié)合強度高等優(yōu)點，已成為是當(dāng)前金屬基復(fù)合材料研究領(lǐng)域的一個熱點。通過熱力學(xué)計算和Fe-Ti-C相圖分析，研究了原位生成TiC顆粒的生成條件及其長大機制；利用差熱分析(DSC)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、點能譜(EDS)等測試手段對Fe-Ti-C體系的反應(yīng)動力學(xué)過程、顯微組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度及磨損性能進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。研究結(jié)果表明：采取鑄滲■熱處理工藝，在基體表面原位生成工藝制備TiC/Fe基表面梯度復(fù)合材料是可行的
3、；生成的TiC硬質(zhì)相，均勻分布于基體表面，并且其硬質(zhì)相顆粒形貌逐漸趨近于四方狀或球狀，平均粒度在為2?5屮m并且與鐵基體結(jié)合良好。熱力學(xué)計算結(jié)果表明：通過在1138°C溫度下的熱處理工藝在基體表面原位生成TiC,該反應(yīng)為：Ti+C=TiC,該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行。動力學(xué)分析結(jié)果表明，Ti?C反應(yīng)受動力學(xué)過程控制，C的擴散速度影響該反應(yīng)的快慢程度。TiC顆粒的長人機制表明：當(dāng)Ti、C原子濃度高吋可生成穩(wěn)定的TiC晶核；當(dāng)Ti、C原子濃度降低吋生成的TiC不能以穩(wěn)定晶核的形式存在，只能在已生成的晶核上按照TiC品體的優(yōu)先生長方向堆積、長大。T
4、iC顆粒按照小顆粒不斷溶解，大顆粒相應(yīng)粗化的模式長大，同時碳的濃度在一定程度上也影響了碳化鈦顆粒的生長。利用顯微硬度計對TiC/Fe基復(fù)合材料的顯微硬度進(jìn)行了測量，實驗結(jié)果表明：復(fù)合層硬度最高達(dá)3231HVo.o5，平均硬度是基體的10倍左右。利用國產(chǎn)ML-100干式銷盤磨料磨損試驗機對TiC/Fe基表面梯度復(fù)合材料的耐磨性進(jìn)行測試，實驗結(jié)果表明，相對于灰鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)時樣，碳化鈦表面梯度復(fù)合材料最外層陶瓷層耐磨性提高了27.91倍，其余兩層（顆粒層）分別提高約20倍（大顆粒區(qū)域）、15倍（小顆粒區(qū)域）。關(guān)鍵詞：原位反應(yīng)、TiC顆粒、鐵基復(fù)
5、合材料、顯微微觀、耐磨性AbstractThereareseriousequipmentwearingproblemsduringthefieldofmineexploration,heavymetallurgyandgasolinedrilling,whichrequiresmechanicalpartscanenduranceimpact、corrosionresistanceandwearresistance.Themethodofdevelopmenthighhardnessandwearresistantparticleso
6、ntheinternalcomponentsofequipmentsisaimportantwaytorepairandprolongtheequipments*liffe.Particlereinforcedironmatrixcompositespossessingtheadvantagesofsteel(oriron)matrixandceramicparticlereinforcementsaretheidealchoiceforapplicationsofwearresistantmaterials,refractoryal
7、loysandtoolmaterials.Themainadvantageofinsitutechnologyisthatthesurfaceofreinforcementsgeneratedinsitutendtoremainclean,i.e.freefromgasabsorption,oxidationorotherdetrimentalsurfacereactionandthematrix-reinforcementsinterfacebondthereforetendstobestronger.Themethodofinsi
8、tuaccountingtotheprincipleofthermodynamicequilibriumformsreinforcementsinthematrixdirectly,andusuallyreinforce
