原位合成TiC-TiB2双相颗粒增强高锰钢基表面复合材料的研究

摘要

采用真空消失模铸造(V-EPC)和自蔓延高温合成(SHS)相结合的方法制备TiC-TiB2双相颗粒增强钢基表面复合材料。用适量的助熔剂和粘结剂将合金粉末充分混合均匀,并将其与预先制备好的EPS模样粘接在一起,再在EPS模样上涂挂3-4mm厚的起到防粘砂作用的消失模专用涂料,并在低于50℃的温度下烘干。其次将烘干好的EPS模样装入砂箱内,装入后浇注冶炼好的高锰钢钢液,此时合金涂层材料在浇入的高锰钢的钢液作用下发生了反应,生成的反应产物TiC和TiB2颗粒增强高锰钢基的表面复合材料,在SHS反应中,涂层内的增强颗粒是在EPS模样上原位生成的,增强颗粒与钢液润湿性会变好,得到了颗粒界面干净的复合材料,有着较完美的组织,组织中的增强颗粒呈现均匀分布;本文提出两个反应体系:(1)Ti-C-B2O3体系。该体系涂层由氧化硼粉、钛粉、石墨粉组成;(2)Ti-C-B-Fe体系。该体系由硼铁粉、钛粉、石墨粉组成。研究了不同B2O3、B-Fe粉加入量、以及厚度分别为5mm和8mm的涂层对TiC和TiB2涂层显微组织、涂层与基体结合状况、硬度和耐磨性的影响;利用 SEM、EDS、XRD等分析手段研究了涂层的化学成分和显微组织结构,测试了涂层的HRC硬度,并做三体式磨粒磨损试验,通过对涂层磨损失重量及试样硬度的研究分析,更好的反映了涂层显微组织的变化规律。
　　结果表明:(1)在Ti-C-B2O3体系中,TiC和TiB2颗粒的分布随着B2O3含量的增加而逐渐均匀,B2O3含量为15％时硬度最高、耐磨性最好;(2)从涂层的厚度方面来看,涂层厚度增加后硬度均值由50HRC增加到54HRC;(3)在TiC-C-B-Fe体系中,随着B-Fe含量的增加,TiC和TiB2颗粒尺寸逐渐减小,并分散的越来越均匀,在B-Fe含量为15％时平均硬度最高,最高可达51HRC;在B-Fe含量为20％时、耐磨性最好。

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引言

1 文献综述

1.1 金属基复合材料

1.2 材料磨损原理

1.3 原位合成颗粒增强钢基复合材料

2 研究意义和目的

2.1 研究意义

2.2 研究目的

3 实验材料及方法

3.1 实验材料

3.2 实验方法

3.3 实验分析及检测方法

4 实验结果及分析讨论

4.1 Ti-C-B2O3体系实验结果及分析讨论

4.2 Ti-C-B-Fe体系实验结果及分析讨论

结论

参考文献

在学研究成果

致谢