高鉻鑄鐵表面復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本研究為了提高高鉻鑄鐵耐磨材料的表面耐磨性，采用優(yōu)化了的鑄造燒結(jié)工藝制備了高鉻鑄鐵表面復(fù)合材料，優(yōu)化了表面復(fù)合層預(yù)制體的制備工藝，研究了表面復(fù)合材料的組織和力學(xué)性能，并對(duì)復(fù)合材料和高鉻鑄鐵的耐磨性進(jìn)行了對(duì)比分析研究。
　　對(duì)表面復(fù)合層的粉末冶金制備工藝進(jìn)行優(yōu)化后確定表面復(fù)合層的元素組成為:22％V、6％Cr、5.6％C、3％Ni、Fe(Bal.);合金粉末球磨工藝為:轉(zhuǎn)速300r/min，球料比為7∶1，球磨24h;合金粉末壓制工

2、藝為:冷等靜壓180MP保壓30S;燒結(jié)工藝為:1200℃保溫1h，理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)表明V、Cr的碳化反應(yīng)在熱力學(xué)上可行。
　　通過(guò)鑄造燒結(jié)的方法制備了高鉻鑄鐵表面復(fù)合材料，確定澆鑄溫度1500℃，復(fù)合層與基體的結(jié)合方式為冶金結(jié)合，結(jié)合界面處有元素互擴(kuò)散，復(fù)合層密度為7.08g/cm3，復(fù)合層內(nèi)物相由γ-Fe和均勻分布的V8C7、Cr7C3增強(qiáng)相組成;20-600℃熱膨脹實(shí)驗(yàn)表明高鉻鑄鐵和表面復(fù)合層之間熱膨脹差異不大，界面能夠保持有

3、效的結(jié)合力。
　　對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為159MPa，斷裂方式為脆性斷裂，由于致密性不好使斷口呈現(xiàn)“偽韌性斷裂”現(xiàn)象，斷口位置出現(xiàn)在表面復(fù)合層內(nèi)部，遠(yuǎn)離復(fù)合材料界面。
　　對(duì)比研究高鉻鑄鐵和復(fù)合材料的耐磨性，復(fù)合材料的摩擦磨損性能是高鉻鑄鐵的18.3倍，三體磨料磨損磨損相差不大。復(fù)合材料磨損過(guò)程中的失效形式是切削犁溝和疲勞剝落。通過(guò)在表面復(fù)合層中添加尺寸為100um左右的ZTA陶瓷顆粒后，復(fù)合材料的