铁基表面复合材料的制备、形成机理及耐磨性研究
【摘要】：通过合理的成分设计和工艺参数的选择，采用铸造烧结法，在灰铸铁表面形成了一层3-6mm厚的复合材料层。
利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针以及X射线衍射仪，研究了表面复合层的基体组织组织结构；运用反应热力学、动力学和粉末烧结理论，结合差热分析实验结果，探讨了表面复合层压坯的烧结致密化机理和增强相的形成机理；同时，在干滑动摩擦磨损条件下，对表面复合层的耐磨性进行了研究。
研究结果表明：(1)表面复合材料层内增强相为高温反应原位生成的VC或TiC，其颗粒细小，分布较均匀，无明显梯度分布或偏聚现象。基体组织为马氏体＋奥氏体，此外还含有(Cr_2Fe)_7C_3等增强相。(2)表面复合压坯的烧结形式是小液相量瞬时液相烧结，液相的出现会大大的加快高温化学反应和致密化过程的进行。烧结过程中颗粒重排阶段对致密化的作用最大，溶解和析出阶段次之，固相烧结阶段作用最小。(3)增强相的生成受液相反应的溶解-析出和固相反应的扩散-固溶两种机制作用，其中前者的作用尤为重要。增强相合成反应达到平衡后，进一步的保温将导致小颗粒溶解和大颗粒相应长大。(4)载荷为588N的干滑动摩擦磨损实验表明，Fe-TiC和Fe-VC表面复合材料的相对耐磨性分别是切诺基可淬硬铸铁凸轮轴材料的4.20倍和3.14倍。通过对磨痕的分析，初步阐述了其磨损机理，说明了其耐磨性提高的原因。
【关键词】：铸造烧结 原位生成 表面复合材料 耐磨性 生成机理 【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2001
【分类号】：TB331
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2001.014678
【目录】：
- 中文摘要2-3
- 英文摘要3-7
- 第一章 绪论7-25
- 1．1 金属基复合材料7-8
- 1．2 铁基复合材料的研究现状及存在的问题8-16
- 1．2．1 铁基复合材料的研究进展8-9
- 1．2．2 铁基复合材料的常用制备方法9-12
- 1．2．3 铁基复合材料有待进一步研究的问题12-16
- 1．3 研究方向的提出16-17
- 1．4 研究课题的确立和选题的意义17-23
- 1．4．1 确立研究课题17-22
- 1．4．2 选题的目的及意义22-23
- 1．5 本研究的主要内容及技术路线23-25
- 第二章 铸造烧结铁基表面复合材料的制备25-38
- 2．1 试验设备25
- 2．2 实验材料25-32
- 2．2．1 母体材料的选取26-27
- 2．2．2 表面复合层成分设计27-32
- 2．3 实验技术及工艺32-36
- 2．3．1 工艺方案的设计32-34
- 2．3．2 工艺参数的确定34-36
- 2．4 表面复合材料组织分析及性能测试36-38
- 第三章 表面复合材料的显微组织分析38-46
- 3．1 复合质量的宏观检测及复合层与母体的结合界面38-39
- 3．2 表面复合层的显微组织及成分分析39-44
- 3．2．1 含V的表面复合材料层40-42
- 3．2．2 含Ti的表面复合层42-44
- 3．3 本章小结44-46
- 第四章 表面复合材料层烧结致密化及增强相生成机理46-64
- 4．1 铸造烧结技术的工艺特点46-49
- 4．2 表面复合层压坯的烧结致密化49-55
- 4．2．1 表面复合层的烧结形式49-50
- 4．2．2 表面复合材料层的致密化过程50-55
- 4．3 表面复合材料层中增强相的形成机理55-64
- 4．3．1 合金碳化物生成的可能性55-57
- 4．3．2 特殊碳化物增强相的生成机制57-64
- 第五章 表面复合材料的耐磨性研究64-70
- 5．1 实验原理及方法64-65
- 5．2 试验结果及分析65-68
- 5．3 本章小结68-70
- 第六章 结论70-72
- 参考文献72-77
- 致谢77-79
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