大顆粒剛玉-金屬耐磨復(fù)合材料的制備與數(shù)值模擬.pdf

1、目前，剛玉顆粒/鐵基復(fù)合材料的研究主要采用粒徑小于3mm的剛玉顆粒，對大顆粒剛玉/鐵基復(fù)合材料的研究報(bào)道很少。在冶金、礦山的物料輸送方面，使用大顆粒剛玉增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料替代管道表面有機(jī)膠結(jié)的陶瓷片，具有更加優(yōu)異的耐磨性和實(shí)用性，因此本論文主要研究大顆粒剛玉/鐵基復(fù)合材料的制備與性能。
　　為了克服剛玉與鐵液不潤濕而難以復(fù)合的問題，本文首先研究了Fe2O3改性剛玉并探討了改性機(jī)理，研究了大顆粒剛玉/鐵基復(fù)合材料的制備工藝和耐沖刷性，

2、并利用有限元模擬對復(fù)合材料進(jìn)行了數(shù)值模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　(1)利用Fe2O3改性剛玉過程中，剛玉的改性層厚度隨處理溫度升高而增加、隨保溫時(shí)間增加而增加、隨剛玉氣孔率增大而逐漸增加、隨碳含量增加而先增加后減小。在碳含量為3％、1200℃保溫60 min時(shí)，改性層厚度能達(dá)到0.2 mm以上，并且改性層比較均勻。改性后剛玉和鐵液的潤濕性得到改善，界面結(jié)合緊密。
　　(2)采用普通砂型鑄造工藝制備的大顆粒剛玉/鐵基復(fù)合材料，雖

3、然基體和增強(qiáng)顆粒上表面結(jié)合良好，但由于鐵液不能滲透導(dǎo)致鐵液對大顆粒剛玉下表面包覆效果較差。
　　(3)采用真空吸鑄工藝，當(dāng)澆鑄溫度在1500℃時(shí)，成功制備出鐵液和剛玉結(jié)合緊密、包覆效果良好的大顆粒剛玉/鐵基復(fù)合材料。經(jīng)550℃～600℃進(jìn)行退火處理后，該復(fù)合材料基體為鐵素體和片狀石墨的典型鑄態(tài)組織。沖蝕磨損模擬實(shí)驗(yàn)表明，灰鑄鐵件的質(zhì)量損失是大顆粒剛玉/鐵基復(fù)合材料的4～6倍。
　　(4)經(jīng)過有限元模擬分析與計(jì)算，在復(fù)合材料制