ZTAp-Fe复合材料复合铸造模拟及试验研究

摘要

煤矿综采设备的关键部件在设备工作过程中受磨损严重,导致设备失效带来较大的经济损失。新型耐磨复合材料拥有极好的耐磨性与强度,将其用于设备关键部件可以有效提高煤炭综采装备部件的使用寿命,从而降低煤炭开采过程中的成本,因此对新型耐磨复合材料的关键应用技术的研究具有重要实用价值。本文通过真空烧结技术制备了氧化锆增韧氧化铝颗粒增强铁基(ZTAp-Fe)复合材料,并对ZTApFe复合材料进行复合铸造,利用有限元数值模拟及试验的方法对界面进行了研究。结果表明:真空烧结过程中ZTAp没有与其他原材料发生化学反应生成新的物相。烧结后ZTAp受压应力,铁基体受拉应力,形成热膨胀位错强化。有限元数值模拟计算ZTAp-Fe复合材料表面温度的变化和内部温度场的分布情况表明ZTAp-Fe复合材料基体与覆层可以发生熔合。浇注温度为1650℃时进行复合铸造,ZTAp-Fe复合材料与覆层结合处界面结合良好,界面过渡层厚度约为10μm。ZTAp-Fe复合材料与覆层的界面处元素相互扩散,形成冶金结合。