Fe-15AL-10Nb自生复合材料及Ni-Cr-Mo基TiC增强复合熔覆层的组织与性能研究

摘要

耐高温金属基复合材料在民用和国防领域具有重要的应用前景。论文主要研究了纤维增强Fe-15Al-10Nb自生复合材料和TiC颗粒增强Ni-Cr-Mo基熔覆层的组织结构与性能。
　　以定向凝固得到的Fe-15Al-10Nb纤维增强自生复合材料、铸态及热处理态的Fe-15Al-10Nb合金为研究对象，利用扫描电镜、透射电镜观察了不同Fe-15Al-10Nb材料的组织结构，利用力学万能试验机和Gleeble-3800热力模拟综合试验机测试了三种处理态下材料的屈服强度、断裂韧性、蠕变性能，利用纳米压痕仪检测了Fe-15Al-10Nb自生复合材料的横向和纵向弹性模量以及纳米硬度。实验发现，铸态合金在1100℃下经120h热处理后，枝晶和共晶组织都变得粗化;而铸态合金经定向凝固后，枝晶和层片状共晶组织转化为由单向不连续的纤维状Laves相和α-(Fe，Al)组成的共晶组织。由于纤维的各向异性，垂直和平行于凝固方向的纤维相和基体相的纳米硬度、弹性模量各不相同;在不同温度下，自生复合材料的屈服强度低于铸态和热处理态Fe-15Al-10Nb合金，常温下其断裂韧性低于铸态合金。
　　为了研究Mo含量以及Mo-Ni相对含量对TiC颗粒增强Ni-Cr-Mo复合材料组织结构和耐磨性能的影响，利用激光熔覆法在316L不锈钢板上制备了不同Mo含量的(Ti-C-B-Cr-Ni)-xMo系和不同Mo-Ni含量的(Ti-C-B-Cr)-yNi-zMo系熔覆层。利用扫描电镜观察了三种熔覆层的显微结构，利用湿砂橡胶轮磨损试验机和高温冲蚀磨损试验机测试了熔覆层的耐磨性能。结果表明，熔覆层材料的显微硬度随Mo含量(0-8wt.％范围内)的增加而增加，但其耐磨性能随Mo含量增加而下降;在Ni-Mo相对含量同时改变的情况下，当Ni含量为22wt.％、Mo含量为10wt.％时，熔覆层的耐高温冲蚀性能最好。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 复合材料

1．2．1 自生复合材料

1．3 Fe-Al-Nb系

1．4 颗粒增强金属基复合材料

1．4．1 TiC-TiB2增强Ni基复合材料

1．4．2 激光熔覆TiC-Ni-Cr-Mo复合涂层

1．5 选题意义与创新

第2章 研究内容及实验方法

2．1 Fe-15Al-10Nb自生复合材料

2．1．1 实验材料与工艺

2．1．2 组织分析与定量测量

2．1．3 力学性能测试

2．2 TiC增强Ni-Cr-Mo基熔覆层

2．2．1 实验材料

2．2．2 激光熔覆

2．2．3 熔覆层分析

第3章 Fe-15Al-10Nb自生复合材料组织与性能

3．1 Fe-15Al-10Nb形貌

3．2 Fe-15Al-10Nb力学性能

3．2．1 微观力学性能

3．2．2 压缩实验及结果

3．2．3 断裂韧性

3．3 本章小结

第4章 原位TiC颗粒增强金属基陶瓷熔覆层

4．1 (Ti-C-B-Cr-Ni)-x Mo Nd∶YAG激光熔覆层

4．1．1 物相分析

4．1．2 微观组织形貌

4．1．3 熔覆层力学性能

4．1．4 实验小结

4．2 (Ti-C-B-Cr)-y Ni-z Mo的CO2激光熔覆层

4．2．1 物相分析

4．2．2 熔覆层形貌演化

4．3 (Ti-C-B-Cr)-y Ni-z Mo的Nd∶YAG激光熔覆层

4．3．1 物相分析

4．3．2 形貌分析

4．3．3 高温冲蚀性能

4．3．4 实验小结

第5章 总结与展望

5．1 实验结论

5．2 实验不足与今后工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢