原位自生（Ti，W）C增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料的制備及組織與性能的研究.pdf

1、本文研究用W替代TiC中部分Ti，采用原位自生技術(shù)制備了(Ti,W)Cp/Fe基復(fù)合材料，研究了化學(xué)成分、制備工藝對(duì)這一新材料的組織與性能的影響。 研究表明：用W替代部分TiC中的Ti，制備出(Ti,W)Cn/Fe基復(fù)合材料是可行的。制備技術(shù)和化學(xué)成分對(duì)(Ti,W)C相組成、形態(tài)分布有較大的影響。Ti/W(原子比)大于4：6時(shí)鋼鐵基體中(Ti,W)C可以穩(wěn)定存在，Ti/W比(原子比)等于1時(shí)，(TiW)C相基本上呈等軸粒狀；以成

2、本低廉的鑄鐵、鈦鐵、鎢鐵和低碳鋼為原材料，在感應(yīng)電爐中采用熔體接觸反應(yīng)法和普通鑄造法相結(jié)合制備原位自生TiCp/Fe和(Ti,W)Cp/Fe基復(fù)合材料是可行的。在兩種材料中TiC或(Ti,W)C相主要呈塊狀和條狀兩種形態(tài)。分析表明，塊狀第二相是熔體中形成的先共晶體，條狀相為凝固過(guò)程中析出的共晶組織；研究發(fā)現(xiàn)制備工藝參數(shù)(熔煉溫度、熔煉時(shí)間和凝固速度)對(duì)材料的組織影響較大，在熔煉溫度低于1600℃，熔煉時(shí)間小于15分鐘以及凝固速度較低時(shí)，

3、發(fā)現(xiàn)有大量的沿晶界析出的Fe3C和Fe2Ti的存在，適當(dāng)提高凝固速度對(duì)抑制沿晶界析出的Fe3C和Fe2Ti等有害相的析出有利。本研究條件下合理的制備工藝為，熔煉溫度1650℃，熔煉時(shí)間15分鐘，采用鐵模鑄造成型。 力學(xué)性能研究表明，凝固過(guò)程中沿晶界析出的Fe2Ti相對(duì)材料的硬度有貢獻(xiàn)，但不利于材料的沖擊性能，斷口分析發(fā)現(xiàn)它們常常是裂紋源的萌生處。適當(dāng)提高第二相的體積分?jǐn)?shù)可以提高材料的綜合性能，但對(duì)材料的沖擊性能不利；磨損實(shí)驗(yàn)表明

4、，(Ti,W)Cp/Fe基復(fù)合材料的耐磨損性能要優(yōu)于TiCp/Fe基復(fù)合材料，尤其是在長(zhǎng)時(shí)間磨損的情況下。 界面研究表明，第二相(Ti,W)C與基體的結(jié)合良好界面潔凈，沒(méi)有有害相生成，這是(Ti,W)Cp/Fe基復(fù)合材料提高耐磨損性能的主要原因。但當(dāng)體積分?jǐn)?shù)超過(guò)20％時(shí)，由于顆粒形態(tài)復(fù)雜，基體的硬度較小，出現(xiàn)了第二相割裂基體從而導(dǎo)致磨損性能下降；通過(guò)鑄造法原位自生制備(Ti,W)C顆粒增強(qiáng)20鋼和45鋼基復(fù)合材料是可行的。通過(guò)適

5、當(dāng)?shù)腃、W和Ti元素的配比可以制備出不同使用場(chǎng)合的(Ti,W)C顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料；熱處理對(duì)(Ti,W)Cp/Fe基復(fù)合材料組織中初生(Ti,W)C相影響不大，說(shuō)明(Ti,W)C具有良好的熱穩(wěn)定性。退火處理可以使得(Ti,W)Cp/Fe基復(fù)-Ⅱ-合材料凝固過(guò)程中析出的少量Fe2Ti和Fe3C相消失，并進(jìn)一步析出相當(dāng)數(shù)量的細(xì)小二次(Ti，W)C第二相，這很大程度上提高了材料的綜合力學(xué)性能，尤其是材料的耐磨損性能；二次(Ti，W)C相有