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

【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。