WC-TiC-CoCr20复合材料的制备与界面特性.pdfVIP

第39卷 第4期 稀有金属材料与工程 V01．39，No．4 MATERIALSANDENGINEERING RAREMETAL 2010 2010年 4月 April 李烨飞，高义民，王必辉，史芳杰，邸小波 (西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，陕西西安710049) 摘要：采用负压铸渗工艺研制具有颗粒增强耐磨复合层的高铬铸铁基复合材料，分别通过XRD、EDX等分析手段研 究了复合材料界面的成分特点和物相组成。WC．TiC-Co增强颗粒均匀分布于复合层中，且基体与增强颗粒界面为冶金 结合。由于增强颗粒的部分溶解以及W、C、Ti、Co、Fe、Cr等元素的互扩散，在复合材料界面区域形成了含有Fe、 W、Co等元素的多种化合物。考察了所研制复合材料的耐磨性。 关键词：复合材料；界面；负压铸渗；耐磨性 331 文献标识码：A 中图法分类号：TB 文章编号：1002—185X(2010)04．0715．04 近年来，广泛的工业应用对高性能耐磨材料有着 有价格低，无污染等优点。 强烈的需求，其中包括煤炭破碎机的金属搅拌器(火电 本实验利用负压铸渗工艺研制颗粒增强复合材料， 行业)，球磨机的磨球(建材水泥行业)，锤式破碎机的 使其具有优良的耐磨性。介绍了复合材料的铸造及热处 锤头(冶金矿山行业)等等。颗粒增强金属基复合材料 理工艺，并对其进行显微结构分析和磨损性能测试。 既具备金属材料的高强度、良好塑形和冲击韧性、易 1 实 验 成型等性能特点，又具备增强颗粒的高硬度、高耐磨 性等一系列优点，具有广阔的工程应用前景。 实验所用的基体材料为Cr20高铬铸铁，增强体为 目前研究较多的金属基复合材料普遍采用WC增 WC—TiC．Co颗粒，主要参数分别列于表1和表2。 强颗粒，主要是由于WC颗粒具有高硬度和高耐磨性， 在容量为10kg的中频感应电炉中熔炼基体材 料，采用负压铸渗工艺研制颗粒增强复合材料。铸造 并且与高温铁液完全润湿。英国Surrey大学冶金研究 小组K．Kambakas等进行了铸渗法制备WC颗粒增强工艺简图如图1所示。 白口铸铁基复合材料的研究【l，2】，WC颗粒均匀分布于 材料的工作区域，围绕WC颗粒形成了3个反应区， 混合均匀，制成预制块放置于铸型中特定位置，然后合 含有一次和二次Fe、Cr、W和Co的碳化物。工业应箱、浇注，浇注温度为1500℃。在浇注前3min开启真 用表明，白口铸铁基复合材料的耐磨损性能显著优于 空泵，浇注后5rain停止，真空度为0．07MPa。浇注后 24 h开箱，使试样缓慢冷却至室温，避免形成裂纹。 Guoshang等pJ研 高铬铸铁标样。西安交通大学Zhang 制的WC／Mnl3复合材料既具有高强度、高韧性，又 具有良好的耐磨性能，尤其在中、低冲击磨损条件下， 表1基体材料成分 Table1 Chemical of 所研制的复合材料的耐磨性比高锰钢标样大为提高。 compositionmatrix(∞，％) 但是使用WC颗粒作为复合材料的增强体往往 垦 墨i