鑄造燒結銅基表面復合材料的工藝及其組織和性能研究.pdf

1、學校代碼：10406分類號：TG141.6學號：120080201003南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文（學位研究生）鑄造燒結銅基表面復合材料的工藝及其組鑄造燒結銅基表面復合材料的工藝及其組織和性能研究織和性能研究作者：譚紹武學科專業(yè)：機械設計制造及其自動化指導教師：龍文元教授申請學位日期：2015年6月南昌航空大學碩士論文摘要I摘要現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，機械設備往往要長期處在一個比較惡劣的工作環(huán)境下工作。機械零部件很容易發(fā)生磨損，腐蝕。

2、導致機械設備失效，企業(yè)損失嚴重。所以要求機械設備材料具備很高的耐磨損，耐腐蝕耐高溫能力，能應用在惡劣的工作條件下。改變材料表面性能，是防治這個問題發(fā)生的最好的方法。表面改性方法到目前為止已經(jīng)有很多，其中包括：熱噴涂，激光熔覆，電鍍，熱擴滲，化學滲，鑄滲等方法。鑄造燒結法是一種用于制備金屬基表面復合材料的新技術，具有工藝簡單，節(jié)省材料，大熱流密度，燒結時間短等優(yōu)點，所制備的金屬基表面復合材料工件具有優(yōu)良的綜合性能。本文分別采用了自熔性Ni

3、60合金粉末，自熔性Cu粉，自熔性Cu粉Al粉CuO粉等合金體系澆注純銅熔液進行鑄造燒結工藝的探索，探索了不同合金粉末燒結體系及工藝參數(shù)對銅基表面鑄造燒結復合層形成的影響。采用光學顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、X衍射儀等微觀分析手段對鑄造燒結復合層的微觀組織、物相的組成、分布及形貌、燒結層與基體的結合情況等進行了分析。同時還研究了添加Al2O3增強顆粒對鑄造燒結復合層的組織和性能的影響。研究結果表明：1）銅基合金粉末整體燒結效果不太好，加入

4、1%Al4%CuO反應體系可以在一定程度上改善銅基合金粉末的燒結效果，進一步提高AlCuO反應體系的加入量，由于反應劇烈，反而會降低燒結層與基體的結合效果和燒結層的致密度。在自熔性銅基合金粉末中加入Al2O3會使其與試樣的界面結合強度降低，而燒結層的孔隙也越來越多，致密化程度不斷降低，但是其硬度隨著Al2O3的增加而增加。2）鎳基表面燒結層能與基體表面實現(xiàn)冶金的結合，燒結層具有較高的強度和致密度，鑄造燒結效果明顯好于自熔性銅鎳基表面燒結

5、層。鎳基表面燒結層明顯分為兩層：外層為Ni60Al2O3復合層內層為擴散層。復合層相組成主要是Ni基固溶體，硬質相硼化物CrB，金屬間化合物Cr3Ni2。3）Ni60Al2O3燒結得到的復合材料硬度相對于基體材料都有了比較明顯的提高。加入Al2O3含量10%時硬度達到最大。復合層Al2O3含量10%時導熱系數(shù)最大，更利于高溫工作，20%時致密性不夠好，導熱系數(shù)最小。加入適量的Al2O3含量可以提高鎳基表面燒結層的耐磨性能，當Al2O3含