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粉末冶金原位自生陶瓷(TiC、Al2O3)/金属合金功能梯度材料制备研究

温鸣  
【摘要】:本文针对在流体环境条件下工作的过流部件,从对材料的抗气 蚀及磨蚀性能要求出发而提出的功能化要求,研究了以Ti、C、AI、 Fe_2O3_及 Fe、Ni、Cr、W粉为原料,借助反应烧结兼高温熔渗法制备 原位自生AI_2O_3和 TiC 颗粒增强Ni 基体和不锈钢(OCr13Ni4W)基体 的梯度复合材料的方法。采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM) 和透射电子显微镜(TEM)对试样进行微观组织观察和分析;采用能 谱仪对试样不同层面及微区进行成分测试;利用 X─射线衍射仪进行 相组成分析。实验结果表明:在TiC系中,三种不同Ti:C 值混合粉 分别与不同比例(Ni、W)粉或 Fe、Ni、Cr、W粉混配分层铺设制 坯,经高温烧结获得的TiC陶瓷相在Ni 基体或OCr13Ni4W钢基体 中的分布呈梯度连续变化。所生成的TiC粒子呈规则的多面体状均 匀分布于Ni 或 Fe、Ni、Cr固溶体基体之上。含 TiC的合金复合层 与Ni 或不锈钢金属基体层的结合效果与混合粉层中(Ti、C)粉所占 比例以及铺设层的设计有关。另外,对于含W 的试样除增强相 TiC 中含W外,还有少量的β-WC_(1-x)和(N i_2W_4)C 碳化物陶瓷相生成。 在AI_2O_3系中,AI、Fe_2O_3粉按 AI+Fe_2O_3→AI_2O_3+Fe反应要求的 化学计量比加入与混合不同 Cr、N i 含量的粉末混合分层铺设,经 室温制坯和高温烧结后,亦可获得AI_2O_3/不锈钢基体的梯度复合材 料,但所生成的 AI_2O_3呈网状分布。另外还有少量 Cr_2O_3生成,AI_2O_3 和 Cr、N i 合金复合层与不锈钢基体层的结合效果亦与混合粉的比 例及铺设层的设计有关。


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