ZTA陶瓷-高鉻鑄鐵基復合材料的制備及其組織結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、電廠用磨煤機磨輥、磨盤的制備大多采用傳統(tǒng)的高鉻鑄鐵耐磨材料，對磨煤機的質(zhì)量和性能產(chǎn)生較大約束，已無法滿足耐磨需求。陶瓷顆粒增強金屬基耐磨復合材料成為替代傳統(tǒng)鋼鐵耐磨材料的首選材料。采用陶瓷/高鉻鑄鐵金屬基復合材料制備的磨煤機磨輥、磨盤等耐磨件，使用壽命是普通高鉻合金或堆焊合金材料的2.5～3倍。目前國內(nèi)對該耐磨復合材料的制備仍處于實驗室研究階段，陶瓷/高鉻鑄鐵金屬基復合材料磨輥均來自進口，因此對于陶瓷顆粒增強鋼鐵基復合材料的應用研究意義

2、重大。
　　本研究以氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷（Zirconia-toughened alumina簡稱ZTA）顆粒和高鉻鑄鐵為原料，試驗研究了制備ZTA陶瓷預制體的模壓成型壓力、燒結(jié)溫度、保溫時間以及添加Ti顆粒預制體的強度和孔隙率的變化。通過無壓浸滲法制備了ZTA陶瓷/高鉻鑄鐵復合材料，并采用SEM、EDS、XRD等檢測方法研究了ZTA陶瓷/高鉻鑄鐵復合材料中組成相的結(jié)構(gòu)特征和化學元素分布情況等，分析了形成陶瓷/高鉻鑄鐵復合材料的浸

3、滲機理以及復合材料中金屬相與陶瓷相的結(jié)合機制。得出以下結(jié)論：
　?。?）模壓成型壓力、燒結(jié)溫度和保溫時間對預制體的成型有重要的影響，通過試驗分析成型壓力為30MPa，燒結(jié)溫度為1300℃，保溫時間60min時預制體的成型較好。并采用該工藝制備了具有一定強度、孔隙率以及不同含Ti量的ZTA陶瓷預制體，隨著Ti含量的增加，預制體孔隙率增大，強度逐漸降低，并且有少量的TiO2產(chǎn)生。
　　（2）對比高鉻鑄鐵在含Ti與不含Ti陶瓷基板

4、上的接觸角，ZTA陶瓷顆粒中添加Ti能夠改善高鉻鑄鐵與陶瓷之間的潤濕性。采用浸滲溫度1500℃，浸滲保溫時間60min，之后隨爐緩慢冷卻的無壓浸滲工藝制備了復合材料，其中預制體含Ti量增加，浸滲效果增強。
　　（3）在金屬浸滲含Ti量為20％的預制體后形成的復合材料中，金屬與陶瓷分布均勻，結(jié)合緊密。在復合材料中組成相主要有Al2O3、ZrO2、Fe-Cr-C、FeAl2O4、FeTiO5、AlCrO3、FeTi，金屬與陶瓷的結(jié)合界