氧化对WCp／N基表层复合材料热裂纹萌生扩展的影响.pdfVIP

学兔兔 学兔兔 铸造 黄汝清等：氧化对WC。／钢基表层复合材料热裂纹萌生扩展的影响 ·891· 针对斜轧穿孔机导板的研制 ，本文 中对利用真空 实型铸渗 (V．EPC)方法制备的WC颗粒增强钢基表层 复合材料的热疲劳性能进行了研究，重点讨论了WC颗 粒及基体的氧化行为对热疲劳裂纹萌生和扩展的影响， 为经受热循环的表面复合材料的设计提供理论依据。 1 试验方法 1．1 WC颗粒氧化性能测试 图1 热震试样尺寸 采用增重法测定WC颗粒的抗氧化性能，取2gO0 Fig．1Thesizeofthermalshocksample 30-40目WC颗粒5份，均匀平铺在陶瓷舟底部，分别置 炉中保温5min，迅速浸入水中，1min后试样淬冷至室 于加热到预设温度 (500℃、600℃、700℃、800℃) 温，取出晾干，将此操作循环数次。对25mmx20iilin 的箱式 电阻炉中加热5min，取出后空冷至室温后称 面进行金相制备，使用光学显微镜观察材料的裂纹萌 重，绘出WC氧化增重率随加热温度的变化曲线。 生扩展情况，利用XRD衍射仪测试复合层新生成的物 1．2 表面复合材料的制备 相，通过扫描电子显微镜及其配备的能谱仪进行组织 用V—EPC法制备表面复合材料 ，复合材料的基材 及裂纹的进一步观察和能谱分析。 采用Crl5钢 (实际配置出的成分见表1)，增强颗粒 2 试验结果及讨论 用 30-40目WC颗粒 ，涂层 厚度 为3mm，粒度 为 160～200目高碳铬铁粉 (FeCrC000)与WC颗粒的体 如图2所示，从XRD分析结果可得，包覆WC颗粒 积比为80／20。 表面的氧化产物为斜方晶形的WO，因此WC的完全氧 表1 高铬钢化学成分 化产物为WO。氧化增重率的公式为：氧化增重率= Table1Chem icalcompositionofhighchromesteel ro t-ot o _ ． xlO0％ (其 中，尬为氧化后的质量， 为初始 Mo 质量)，根据该式计算 ，WC完全氧化后的增重率为 18．37％，使用WC颗粒实际氧化增重率与WC完全氧化 聚苯 乙烯 (EPS)试样尺寸为40ⅡⅡn×40mmx 后的增重率之比，可以估算其在此温度下加热5min的 40HlHl，将高碳铬铁粉 (成分见表2)与WC颗粒混合 氧化程度。具体数据参见表3和图3。由表3和图3可知， 均匀，再加入一定量的粘结剂，搅拌均匀后涂覆在 WC在500℃的空气 中不会被氧化，在550℃保温5min EPS试样 的40mmx40rnnl面上，烘干后刷耐火涂料再 的情况下，WC颗粒有少量的氧化现象发生，当温度达 烘干，制备所需试样。 到650℃时，氧化增重率陡升至2．80％，氧化程度迅速 表2 高碳铬铁粉 (Fec C )成分 提高。由此推断，WC在高温空气中的氧化反应温度处 Table2Chemicalcompositionof highcarbonchromium