TiB2顆粒增強(qiáng)45鋼基表面復(fù)合材料的研究.pdf

1、本文介紹了將自蔓延高溫合成SHS法與真空消失模鑄滲V-EPC工藝相結(jié)合制備TiB2顆粒增強(qiáng)45鋼基表面復(fù)合材料的研究。
　　首先，將合金粉末與適量的粘結(jié)劑、助熔劑混合均勻，然后用40MPa的壓力壓成尺寸為Ф30×5mm的預(yù)制塊。待其干燥后，將之與EPS模樣粘結(jié)在一起，再涂掛消失模防粘砂涂料（厚度1~2mm），并在低于50℃的溫度下烘干。之后，將EPS模樣塊置于沙箱內(nèi)，澆注45鋼，利用45鋼的高溫鋼液引發(fā)預(yù)制塊的SHS反應(yīng)，生成Ti

2、B2顆粒增強(qiáng)45鋼基表面復(fù)合材料。復(fù)合層內(nèi)增強(qiáng)顆粒是在SHS反應(yīng)中原位生成的，解決了增強(qiáng)顆粒與鋼液潤濕性差的問題。所以，制得的復(fù)合材料界面潔凈，組織無明顯缺陷，增強(qiáng)顆粒在組織中均勻分布。
　　論文研究了兩個(gè)SHS反應(yīng)體系：(1)(B-Fe)-(Ti-Fe)-(Cr-Fe)體系。該體系預(yù)制塊由硼鐵粉、鈦鐵粉和鉻鐵粉組成；(2)Ti-B4C-(Ti-Fe)體系。該體系由鈦粉、碳化硼粉和鈦鐵粉組成。在(B-Fe)-(Ti-Fe)-(Cr

3、-Fe)體系中研究了合金粉末配比中鈦鐵粉加入量、相對(duì)厚度對(duì)表面復(fù)合層質(zhì)量及顯微組織的影響；在Ti-B4C-(Ti-Fe)體系中研究了合金粉末配比中鈦鐵粉加入量、Ti粉粒度、B4C粉粒度、相對(duì)厚度及熱處理工藝對(duì)表面復(fù)合層質(zhì)量及顯微組織的影響。利用金相顯微鏡、SEM、EDS和XRD等現(xiàn)代分析手段研究了復(fù)合層的顯微組織結(jié)構(gòu)和相組成，測試了表面復(fù)合材料的顯微硬度，通過對(duì)顯微組織的觀察分析及復(fù)合層顯微硬度分布規(guī)律的分析，闡述了復(fù)合層顯微組織的變化

4、規(guī)律。
　　結(jié)果表明：在(B-Fe)-(Ti-Fe)-(Cr-Fe)體系中，生成的TiB2顆粒均勻分布于復(fù)合層基體上，但數(shù)量較少；預(yù)制塊中鈦鐵粉的引入，增加了 SHS的反應(yīng)溫度，并且，隨著鈦鐵粉加入量的增加，復(fù)合層和過渡層的質(zhì)量得到了顯著改善；隨著相對(duì)厚度δ的增加，復(fù)合材料的組織致密性得到改善，宏觀缺陷減少，當(dāng)δ=9時(shí)復(fù)合材料質(zhì)量最佳。在Ti-B4C-(Ti-Fe)體系中，組織觀察和分析表明：復(fù)合層內(nèi)形成了大量的1～2μm的TiB

5、2和TiC增強(qiáng)顆粒，它們均勻分布于復(fù)合層基體上。鈦鐵粉加入量和相對(duì)厚度對(duì)表面復(fù)合層質(zhì)量及顯微組織的影響與(B-Fe)-(Ti-Fe)-(Cr-Fe)體系一致；Ti粉粒度對(duì)Fe-Ti液相形成過程有影響，而對(duì)Fe-Ti液相與B4C反應(yīng)生成的TiB2和TiC顆粒尺寸影響較?。籅4C粉末的粒度對(duì) SHS反應(yīng)影響較大，B4C粉末粒度越大，SHS反應(yīng)越難以點(diǎn)燃，燃燒溫度越低；經(jīng)過熱處理后，生成的TiB2和TiC顆粒數(shù)量趨向減少、尺寸減小，形貌也發(fā)生