收藏本站
《华南理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

三维网络陶瓷/铁合金复合材料制备及其摩擦磨损性能研究

杨少锋  
【摘要】:耐磨性优良的陶瓷相与韧性、塑性、导热导电性良好的金属相形成互穿结构存在于整体材料中,通过陶瓷和金属的优良特性的相互补充,获得综合性能优良的三维网络陶瓷/铁合金复合材料,在耐磨、耐蚀、采矿等设备中具有巨大的潜在应用。目前,利用铁合金熔液无压浸渗陶瓷骨架工艺制备此类互锁结构的复合材料的主要困难在于:一是铁合金与陶瓷之间属于不润湿体系,铁合金不能自发的浸渗陶瓷骨架;二是铁合金与陶瓷之间的界面仅靠单一的机械结合,结合强度低,无法承载比较大的载荷和传递能量;三是铁合金的熔点高,对设备的要求比较高,制备难度大。本研究以解决铁合金与陶瓷之间的润湿和界面结合为目标,采取理论分析与实验相结合的方法,研究三维网络陶瓷/铁合金复合材料的制备工艺、微观组织以及摩擦磨损规律。 本研究中,采用在陶瓷中添加部分的金属Ni颗粒+镍盐液相浸渍-化学处理新工艺+铁合金无压浸渗和砂型铸造新工艺,解决了氧化铝陶瓷与铁合金润湿性差的问题,成功的制备出界面结合强度高的三维网络陶瓷/铁合金复合材料,并进行了摩擦磨损性能测试,分析了该类复合材料的摩擦磨损规律。 在陶瓷粉中添加部分的金属镍,经球磨-压制和有机泡沫浸渍-高温烧结,制备了含镍实芯陶瓷骨架和多孔陶瓷,镍颗粒均匀的分布在陶瓷中,部分颗粒相互连接,形成了联通结构;并首次采用镍盐液相浸渍-化学处理新工艺,对陶瓷体(多孔陶瓷)和氧化铝微粒进行Ni包覆处理,结果表明:采用此新工艺,能够在陶瓷体和陶瓷微粒表面形成均匀的、较致密的Ni包覆层,可以进一步改善与金属之间的润湿性。 采用铁合金真空无压浸渗制备实芯陶瓷增强的304不锈钢复合材料。结果表明:陶瓷与金属之间在界面无微裂纹存在,两相机械啮合,并存在一定厚度的浸渗层;通过对界面断口的XRD分析,有(Fe_xAl_y)_3O_4和(Al_xCr_y)_2O_3两个新相出现;界面结合机构为机械啮合、存在扩散层以及界面反应的混合机构,此混合机构大大提高了金属基体/陶瓷增强体之间的界面结合强度,界面强度(拉伸试验)达到63MPa ,而已有的研究中,复合材料的界面结合(拉伸)强度最高为22MPa。采用砂型铸造制备了三维网络陶瓷增强球墨铸铁、耐磨钢、高铬铸铁复合材料。所得到的复合材料无宏观铸造缺陷,陶瓷与铁合金的界面结合良好,界面结合机构为机械啮合、存在扩散层的混合机构。 对三维网络陶瓷/铁合金复合材料摩擦磨损性能研究发现,在低摩擦频率、中低摩擦载荷的摩擦工况下,由于复合材料中陶瓷骨架与金属基体界面结合良好,陶瓷相在磨损表面形成硬质突体并承载主要的载荷,从而抑制三维网络陶瓷/铁合金复合材料中金属相的塑性变形,减少偶件同金属相的接触,减轻粘着磨损,并有利于氧化膜在磨损表面的留存,复合材料的磨损以氧化磨损为主,摩擦系数稳定,其耐磨性明显优于所用金属材料本身;高摩擦频率,高摩擦载荷,磨损机制包括了氧化磨损、粘着磨损、磨粒磨损三种机制的共同作用,并且金属基体不同,摩擦机制以及耐磨性、磨损面的形貌存在很大差异;三维网络陶瓷/铁合金复合材料中金属相的硬度对提高复合材料的耐磨性能方面发挥重要作用,硬度较高的金属,所制备的三维网络陶瓷/铁合金复合材料的耐磨性越好。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB333

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 丁柳柳;江国健;姚秀敏;李汶军;徐家跃;刘云英;彭桂花;;连续陶瓷基复合材料研究新进展[J];硅酸盐通报;2012年05期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邹正军,刘君武;化学镀法制备SiC_p-Ni复合粉体[J];表面技术;2002年05期
2 韩逸;班春燕;巴启先;崔建忠;;液态金属扩散系数的测量方法与理论研究的进展[J];材料导报;2004年10期
3 汪德宁,徐颖,徐东,吴建生,王家敏,张澜庭,毛大立;金属间化合物FeAl与α-Al_2O_3的界面润湿行为及合金元素Y和Nb的作用[J];材料科学与工艺;1996年01期
4 孙康宁,王昕,张玉军,尹衍开,安阁英;Fe_3Al/Al_2O_3复合材料制备工艺研究[J];复合材料学报;1999年04期
5 杨光义,高明霞,潘颐;熔渗法制备SiC/Fe_xSi_y复合材料显微结构和性能[J];复合材料学报;2005年01期
6 王恩泽,郑燕青,邢建东,鲍崇高,徐学武,王海燕;铸渗法制备颗粒增强钢基复合材料的研究[J];复合材料学报;1998年02期
7 王克智,张曙光,张国强,李俊;自蔓延高温合成(SHS)法的发展及应用[J];功能材料;1994年06期
8 石磊,刘君武,王支相,汪翔,郑治祥;SiC颗粒表面改性对SiC_p/Fe烧结及性能的影响[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2000年02期
9 高跃岗;姚秀荣;刘兆晶;李凤珍;任善之;;国外铁基复合材料的发展及应用[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2006年04期
10 张德库;王克鸿;应飘飘;;Al_2O_3陶瓷表面化学镀镍工艺及其低温连接[J];焊接学报;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 许虹宇;Al_2O_3·SiO_(2sf)/Al复合材料基体成份优化及耐磨性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 景茂祥;氧化铝/镍复合材料制备新工艺及结构和性能研究[D];江苏大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李伟;多孔陶瓷-Cu复合材料制备工艺研究[D];沈阳工业大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 房营光;丁凯;马彦晓;;强电场作用下极细颗粒黏土渗流特性分析[J];四川建筑科学研究;2012年01期
2 张平;房营光;何智威;袁建滨;闫小庆;;不同固结压力下重塑土微孔隙特征变化的试验与分析[J];四川建筑科学研究;2012年01期
3 丁明桐,杜先智,陈凡,昂锋;Y-Z_rO_2稀土增韧陶瓷的微波烧结[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2000年04期
4 王久志,卢艳青,刘英义;不锈钢纤维增强ZA43复合材料的常压铸渗工艺[J];鞍山钢铁学院学报;2001年06期
5 袁中岳,张忠明,李朝升,林尤栋;消失模法铸渗表面合金层组织研究[J];兵器材料科学与工程;2002年04期
6 袁中岳,张忠明,赵恒章;铸件表面合金化评述[J];兵器材料科学与工程;2003年04期
7 刘德宝,崔春翔,马叙;氮化铝颗粒表面镀铜及其增强铜基复合材料[J];兵器材料科学与工程;2005年02期
8 宋文燕,刘正堂,崔虎,李强,赵铁成;蓝宝石衬底上制备氮化硅薄膜的研究[J];兵器材料科学与工程;2005年05期
9 师瑞霞,李嘉,陶文宏,尹衍升;Al_2O_3基陶瓷材料的强韧化研究进展[J];兵器材料科学与工程;2005年05期
10 李长青;张明福;左洪波;孟松鹤;韩杰才;姚泰;;影响透明陶瓷透光性能的因素[J];兵器材料科学与工程;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王莎鸥;;TiB_2/Al复合材料摩擦磨损性能研究进展[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年
2 李尚平;骆合力;曹栩;张喜娥;冯涤;;新一代高温耐磨材料的设计与开发[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
3 王军威;李国禄;王海斗;徐滨士;;滚动接触疲劳试验机的研究现状[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
4 陈少平;董凤;王福明;胡利方;梁连杰;孟庆森;;梯度金属陶瓷(TiC)_pNi与Ti电场燃烧扩散连接界面组织及性能[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
5 郑开宏;赵散梅;陈亮;王娟;;铸渗法制备ZTA/钢基复合材料及磨损性能研究[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
6 郑林;张驰;曹艳肖;何启迪;刘向阳;顾宜;;苯并噁嗪共混树脂及层压制品性能的研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
7 林爽;乔英杰;刘爱东;;碳化硼陶瓷的性能及其在核工业领域的应用进展[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
8 傅向荣;陈新文;岑松;赵东;赵阳;蒋东英;田歌;张鹏;;复合材料层合板分层裂纹扩展的试验及数值模拟研究[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
9 单立;刘凯欣;成名;;氧化铝陶瓷圆柱PCFF现象的离散元模拟[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
10 付金存;王志健;李文仿;宋磊;;大型防腐复合材料平台的研究[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵明利;多频率超声辅助磨削纳米氧化锆陶瓷表面/亚表面损伤机理研究[D];河南理工大学;2010年
2 杜景红;凝胶注模成型法制备1-3型PMN-PZT/环氧树脂压电复合材料研究[D];昆明理工大学;2009年
3 刘海蛟;MCFB烟气净化系统的多种污染物协同脱除研究[D];浙江大学;2009年
4 刘媛媛;二元Pb合金结构和性质的分子动力学模拟及真空蒸馏实验研究[D];昆明理工大学;2010年
5 祝琳华;新型NZP族催化剂载体材料的合成及应用研究[D];昆明理工大学;2010年
6 李明忠;钛酸铝/氧化铝复相陶瓷及其梯度材料的制备与性能评价[D];武汉理工大学;2010年
7 曹海建;三维机织整体中空复合材料的结构及性能研究[D];江南大学;2010年
8 马志勇;大型风电叶片结构设计方法研究[D];华北电力大学(北京);2011年
9 李金旺;环路热管多孔结构的毛细抽吸性能及其制备与优化[D];山东大学;2011年
10 蒋乐伦;扁平热管微孔槽烧结复合吸液芯成形及传热性能研究[D];华南理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 殷雪萌;烧结温度与升温速率对牙科可切削硅藻土全瓷材料性能影响的实验研究[D];南京医科大学;2010年
2 吴定柱;多孔质气体静压止推轴承关键技术研究[D];中国工程物理研究院;2010年
3 李含建;SiC_p/AZ91D复合材料真空气压浸渗机理及界面结构研究[D];南昌航空大学;2010年
4 窦志强;SHS法制备TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的组织及形成机理研究[D];山东科技大学;2010年
5 李明亮;碳化硅基热电材料的制备及性能研究[D];郑州大学;2010年
6 林爽;低温前驱体裂解法合成碳化硼粉体的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张雷;TRC抗弯加固RC梁的有限元分析[D];大连理工大学;2010年
8 林鹏;固相反应型Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷涂层形成机理及力学性能研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 龙颖;Al_2O_3陶瓷及其表面金属化的低温烧成技术研究[D];长沙理工大学;2009年
10 李剑;B_4C复合材料的制备及耐海水腐蚀性能的研究[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 张萍;;金属基复合材料液态浸渗制备工艺[J];毕节学院学报;2010年08期
2 王志;何兆晶;李宏林;俎全高;史国普;;熔体浸渗法制备镁/氧化铝复合材料[J];材料导报;2006年08期
3 赵龙志;何向明;赵明娟;曹小明;张劲松;;SiC泡沫陶瓷/SiC_p/Al混杂复合材料的导热性能[J];材料工程;2008年01期
4 茹红强;曲翔宇;马丽萍;里景阳;;三维网络SiC陶瓷/金属复合材料摩擦性能的研究[J];东北大学学报(自然科学版);2008年01期
5 王守仁;耿浩然;王英姿;惠林海;;三维网络结构增强金属基复合材料的抗压强度模型[J];复合材料学报;2006年05期
6 耿浩然;王守仁;崔峰;;网状结构Si_3N_4陶瓷增强金属基复合材料的研究[J];功能材料信息;2005年04期
7 谢素菁,曹小明,张劲松,李曙,刘阳;三维网络SiC增强铜基复合材料的干摩擦磨损性能[J];摩擦学学报;2003年02期
8 赵龙志;赵明娟;曹小明;张劲松;;SiC泡沫陶瓷/SiC_p/Al复合材料的热膨胀行为[J];有色金属;2010年02期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赖雪飞,游贤贵,谢克难,黄学超,秦艳芳;金属包履型复合粉末的研究进展[J];四川有色金属;2005年03期
2 张宇民,刘殿魁,韩杰才,赫晓东;多孔陶瓷材料制备工艺研究进展[J];兵器材料科学与工程;2002年02期
3 ;Toughening mechanism of lined Al_2O_3-ZrO_2 multiphaseceramics in SHS composite pipes[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);2006年02期
4 朱时珍,刘以成,于晓东;SiC长纤维增强玻璃陶瓷基复合材料的研究[J];北京理工大学学报;2000年02期
5 姜军生,王宝友,黄传真;陶瓷刀具材料的现状与发展[J];山东陶瓷;2000年01期
6 谷新,王周成,林昌健;陶瓷表面化学镀的前处理工艺新进展[J];材料保护;2003年09期
7 郝元恺;非连续物增强轻金属复合材料研究现状及展望[J];材料导报;1994年05期
8 吕珺,郑治祥,金志浩,王永兰;晶须及颗粒增韧氧化铝基陶瓷复合材料的抗热震性能[J];材料工程;2000年12期
9 李国军,陈大明,黄校先,郭景坤;残余热应力对Al_2O_3/Ni金属陶瓷断裂行为和力学性能的影响[J];材料工程;2002年12期
10 刘政;靖青秀;;短纤维增强铝铜二元合金复合材料凝固偏析的数值模拟[J];材料工程;2006年07期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 万芳新;何春霞;黄晓鹏;;硬碳填充PTFE复合材料摩擦磨损性能研究[J];润滑与密封;2008年10期
2 朱和祥,刘世楷;Al_2O_3/ZA-12复合材料的摩擦磨损性能[J];机械工程材料;1993年05期
3 路琴;何春霞;史丽萍;;PTFE/纳米SiC复合材料的摩擦磨损性能研究[J];工程塑料应用;2007年01期
4 谢凤宽;杜建华;陈宗浩;姜厚温;;纳米SiC在聚四氟乙烯复合材料中的性能[J];装甲兵工程学院学报;2007年05期
5 牛永平;甘立慧;杜三明;张军凯;张永振;;硫酸钙晶须填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能[J];润滑与密封;2010年02期
6 徐金城,邓小燕,夏龙,赵亮;炭纤维增强铜锡锌基复合材料的摩擦磨损性能研究[J];摩擦学学报;2005年06期
7 张军战;楼建军;徐永东;张立同;成来飞;;不同结构C/SiC复合材料的摩擦磨损性能研究[J];摩擦学学报;2006年03期
8 杨瑞成;陈奎;张天云;;水润滑条件下聚甲基丙烯酸甲酯/有机改性蒙脱土复合材料摩擦磨损性能研究[J];润滑与密封;2007年09期
9 周先辉;孙友松;王万顺;;炭纤维织物/环氧树脂基复合材料的摩擦磨损性能研究[J];摩擦学学报;2008年01期
10 刘亮;阎逢元;王鸿灵;贺晔红;;聚四氟乙烯复合材料的摩擦学二次转移行为研究[J];润滑与密封;2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王迎娜;王玉林;王玉果;万怡灶;黄远;;C_(3D)/Ep复合材料摩擦磨损性能研究[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
2 焦素娟;周华;杨华勇;龚国芳;陈建敏;周惠娣;;改性聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦磨损性能研究[A];第七届全国摩擦学大会会议论文集(一)[C];2002年
3 杨军;邓联勇;王勇;范清;彭兵;;PTFE复合材料室温及高温摩擦磨损性能研究[A];第八届全国摩擦学大会论文集[C];2007年
4 王莎鸥;;TiB_2/Al复合材料摩擦磨损性能研究进展[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年
5 刘新刚;曾明;张业明;胡丽;;聚苯硫醚复合材料的摩擦磨损性能研究[A];复合材料:创新与可持续发展(上册)[C];2010年
6 王玉林;何芳;万怡灶;黄远;洪亮;;三维编织玻璃纤维增强光固化树脂基复合材料摩擦磨损性能研究[A];中国复合材料学术研讨会论文集[C];2005年
7 桑可正;万春锋;李飞舟;;无压浸渗高体积分数SiC/Al复合材料的干摩擦磨损性能[A];2006全国摩擦学学术会议论文集(三)[C];2006年
8 胡晓兰;林众;梁国正;;钛酸钾晶须对双马来酰亚胺树脂的改性研究[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年
9 温建萍;甄明辉;沈洲;;偶联修饰纳米蒙脱土/超高分子量聚乙烯基复合材料的摩擦磨损性能[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文集(一)[C];2007年
10 张招柱;王坤;曹佩弦;刘维民;;润滑油添加剂对PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响[A];第三届全国扫描电子显微学会议论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 亚兰;亚什兰在华代理TA公司PVC复合材料[N];中国化工报;2008年
2 郑英;江阴自主研发产品获JEC复合材料展创新奖[N];江阴日报;2010年
3 黄丽娟胡伟滨 记者 王方遒;亚洲最大复合材料生产基地在哈建成[N];哈尔滨日报;2007年
4 朱剑红;中国建材收购德国企业[N];人民日报;2007年
5 记者 刘棉柳;EPMC复合材料发展进入新阶段[N];广东科技报;2005年
6 记者 杨静;中国复合材料集团锁定“三高”产品[N];中国建材报;2006年
7 尔基;专注指向成功[N];现代物流报;2007年
8 朱江;帝斯曼复合材料树脂集团推出两个新产品[N];中国建材报;2008年
9 广文;秦皇岛奥体中心获赠“复合材料轻型抗爆炸容器”[N];人民公安报;2008年
10 洋洋;澳大利亚将试飞模块化全复合材料无人机[N];中国航空报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨少锋;三维网络陶瓷/铁合金复合材料制备及其摩擦磨损性能研究[D];华南理工大学;2011年
2 袁辉;碳/碳复合材料刚度与强度预测模型研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 聂军武;CoFe_2O_4-BaTiO_3磁电复合材料的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 袁磊;利用反应烧结法制备Si_3N_4复合材料及其多孔材料的研究[D];东北大学;2008年
5 许文娇;废弃环氧树脂再生技术及应用研究[D];东华大学;2011年
6 尹昌平;共注射RTM制备承载/隔热/防热一体化复合材料[D];国防科学技术大学;2009年
7 康建立;铜基体上原位合成碳纳米管(纤维)及其复合材料的性能[D];天津大学;2009年
8 庄健;Cu/TiC复合材料的制备,组织结构及摩擦磨损行为[D];吉林大学;2011年
9 韩相华;铁基微粉/粘合剂复合材料的微波吸收性能研究[D];兰州大学;2010年
10 王宝来;三维编织复合材料的力学性能和尺寸效应研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王虎伟;Ti_3AlC_2/Cu基复合材料制备工艺和性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 刘江涛;三维网络SiC/2Cr13复合材料组织与性能的研究[D];东北大学;2008年
3 曹银南;粉煤灰/Al合金复合材料的制备及摩擦磨损性能研究[D];安徽理工大学;2010年
4 卜军;含端乙焕基硅/氮树脂及其复合材料的研究[D];华东理工大学;2012年
5 石品品;碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的制备和性能研究[D];华东理工大学;2012年
6 沈艳萍;高介电常数氰酸酯基复合材料的研究[D];苏州大学;2011年
7 洪振军;Cu/FeS复合材料摩擦磨损性能与组织演变研究[D];昆明理工大学;2009年
8 蔡国锋;竹粉/聚丙烯复合材料的研究[D];华东理工大学;2012年
9 梁少旭;含孔隙复合材料的强度分析研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 李国琴;泡沫来层复合材料的制备及其力学和阻燃性能的研究[D];东华大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026