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在钢表面原位合成TiC/Ni_3Al金属间化合物基复合材料

李新星  
【摘要】: 本文采用SHS-Casting技术,制备出钢表面金属间化合物基复合材料涂层。采用DSC、XRD、SEM、TEM等分析手段,研究了热爆反应及其产物的形貌、复合涂层的显微组织和界面形貌。通过对钢液浸渗的动力学分析和表面复合涂层形成机理的探讨,总结了工艺参数对涂层组织结构的影响规律。 研究结果表明:在Ti-C-3Ni-Al体系中,由Ni和Al的放热反应引发了Ti和C的反应,Ti-C-3Ni-Al体系的起始反应温度与TiC含量无关。体系成分和热爆温度对热爆反应及其产物致密度和组织形貌有显著影响。 试验能得到纯净的TiC/Ni_3Al复相表面涂层,涂层端面没有出现含铁相;随着TiC含量的增加,涂层致密度提高,TiC颗粒略有长大。界面微观形貌与涂层中TiC含量有关,当TiC含量较低时,界面处存在微观裂纹及孔洞;TiC含量为35%左右时,涂层与钢基体在界面处实现了良好冶金结合;当TiC含量≧45%时,涂层出现分层现象。涂层中Ni、Al、Ti、Fe元素和涂层的显微硬度沿涂层厚度方向呈梯度变化。 涂层的形成过程是一个热力学作用和动力学作用相互交织、相互影响的过程,液相Ni_3Al的存在大大促进了钢液的浸渗。工艺参数对钢表面TiC/Ni_3Al复合涂层组织结构具有明显的影响,研究发现:浇注温度越高,预制块密实度越低,TiC含量越高,涂层与基体结合越致密。


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