Ti(C,N)-Fe復合材料制備工藝及其性能研究.pdf

1、金屬基復合材料作為復合材料的一個重要分支在近幾十年來得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用,金屬基復合材料發(fā)展的早期主要集中在以玻璃纖維增強塑料(俗稱玻璃鋼)上,但是隨著工業(yè)水平的發(fā)展和對復合材料的研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的復合材料尤其是以聚合物為基體的復合材料在應用于高溫條件和其他特殊條件時具有很大的局限性,因此既具有高硬度、高強度、高熔點同時又具備良好的機械加工性能和高導電導熱等性能的顆粒增強鐵基復合材料在近年來得到了極大的發(fā)展。由于鐵是最為

2、常用的結構工程材料,因此改善和提高以鐵為基體的復合材料的性能必定具有很大的研究價值。本文以鈦鐵、氮化鉻鐵、碳粉和海綿鈦為原料通過原位自生技術制備了Ti(C,N)/Fe復合材料,另外,本文從提高Ti(C,N)/Fe復合材料的綜合力學性能的角度出發(fā),采用真空熱壓燒結工藝制備出了綜合性能較好的Ti(C,N)/Fe復合材料,并對復合材料的組分、微觀結構、燒結工藝參數(shù)及其摩擦磨損性能進行了系統(tǒng)的研究。
　　本論文就Ti(C,N)含量、燒結工

3、藝對Ti(C,N)/Fe復合材料的綜合力學性能和微觀結構的影響進行了系統(tǒng)的探討。實驗結果表明在燒結溫度為1300℃、保溫時間為60min、燒結壓力為20MPa時Ti(C,N)含量為30％的Ti(C,N)/Fe復合材料具有良好的綜合力學性能,其抗彎強度為838MPa、斷裂韌性為15.62MPa·m1/2、硬度為9.58GPa,與傳統(tǒng)的金屬材料相比,雖然在抗彎強度和斷裂韌性方面有略微的下降,但是其硬度有了很大的提高,綜合力學性能的到了平衡和

4、優(yōu)化。就微觀結構而言,本實驗得到的Ti(C,N)/Fe復合材料組織均勻,晶粒尺寸細小且分布均勻,對復合材料起到了很好的彌散強化的作用。在斷裂的過程中,呈現(xiàn)出穿晶斷裂和沿晶斷裂相混合的混合斷裂模式。
　　對所制備的Ti(C,N)/Fe復合材料的摩擦磨損性能進行了研究,研究分析了Ti(C,N)含量、燒結工藝對復合材料摩擦系數(shù)與磨損率的影響。另外借助掃描電鏡和X射線衍射分析儀對磨損試樣表面進行了微觀結構及表面形貌觀察與分析,進而對Ti(