原位（Nb，V）C增强铁基复合材料的组织与性能研究.pdfVIP

设计研究 铁道机车车辆工人 第8期2010年8月 文章编号：1007—6042(2010)08—0005—04 原位 (Nb，V)C增强铁基复合材料的组织与性能研究 程凤军 莫俊超 (南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 江苏 常州 213011) 摘 要 ：用铸造法制备原位 内生 (Nb，V)C增强 的铁 基复合 材料 时．随 着增 强相 体积分数的增加 ，其形态从晶界共晶短 杆状分布 向均 匀颗粒状 分布转 变。对该 复合材料的力学性能进行 了分析 ，结果表 明当体积分数达到 8％时复合材料 具 有最好的力学性能。 关键词 ：原位合成 ；增强；铁基复合材料 中图分类号 ：TB333 文献标识码 ：B 随着铁路的高速发展 ，新材料的开发是提高机车关键零部件性能的必 然趋势 ，其 中碳化物铁基复合材料具有高强度 、高硬度 、高弹性模量 、高耐磨 性和耐高温性能等优点 ，可应用于高速列车的制动系统 、工程机械耐磨零 件 、耐磨衬板 (衬套)、钢索滑轮 、汽车发动机凸轮轴 、耐磨 叶轮、模具 、夹具 等耐磨零部件 ，是材料研究的新领域 ，具有广阔的应用空间。本文分析了采 用铸造法制备原位 NbC、VC碳化物固溶体 (Nb，V)C增强铁基复合材料的 过程 ，并对复合材料中原位增强体体积分数对复合材料性能和组织的影响 进行了研究 ，从而制备具有 良好的综合性 能的复合材料 。 1 实验方法 立计量规范 ，对不宜建标 的项 目要建立稳定 的委外渠道 ，保证定期计量。验 收员必须认真做好计量认证检查工作 ，所有未通过验证 的工装设备必须经 有资质的第三方认证后才能投入使用。 4 结语 三级修上马初期 ，各部 门进行 了艰苦细致的工作 ，确保了三级修工作的 顺利开展 ，验收工作也逐步实现 了规范化管理。随着技术熟练程度的不断 提高 ，一支新型验收员队伍正在形成 。CRH2型动车组三级修的逐步成熟 ， 意味着 四级修 ，甚至五级修的上马指 日可待 。口 收稿 日期 ：201O—O5一l3 — 一 设计研究 铁道机车车辆工人 第8期2010年8月 实验采用铌铁 、钒铁 、石墨增碳剂 、低碳废钢等为原料 ，用50kg中频感 应 电炉熔炼 ，先加入增碳剂 ，再加入废钢。待废钢熔化后脱氧扒渣 ，再加入 铌铁和钒铁，在 1550～1600~C之间保温5～8min，变质处理后出炉浇注。分 别制备碳化物体积分数为 2％、5％、8％、12％的复合材料试样 c2、c5、c8、 C12。热处理采用 900～950℃正火处理 。对材料进行抗拉强度 、硬度 、冲击 韧性 、延伸率测试。用金相显微镜观察复合材料的金相组织。 2 实验结果 2．1 复合材料的组织 图 1所示为Fe一(Nb，V)C复合材料试样 c2、c5、C8、C12的金相组织 ， c2中的碳化物主要呈短杆状分布于晶界上，且数量较少 ，c5中的(Nb，V)C 由细条状和短杆状组成并沿晶界呈树枝状分布 ，而 C8、C12中的(Nb，V)C 完全呈颗粒状分布 ，但 C12中的(Nb，V)C颗粒较 C8中的粗大 。从图 1中 还可以看出，组织中除了(Nb，V)C增强相外 ，基体均 由白色的铁素体和黑 色的珠光体组成。 l _ _ l (a)c2 (b)C5 (c)C8 (d)C12 图 1 复合材料铸态组织 图2所示为复合材料热处理后的金相组织 ，从 中呵以看 出 (Nb，V)C 的形态有所改变 ，C2、C5中的(Nb，V)C的杆状变 细小 ，C8、C12中的(Nb， V)C颗粒形态变化不大。所有试样 中的铁素体含量增加 ，并且晶粒变细 小，析出大量的细小黑色碳化物并分布于铁素体基体上 ，同时珠光体含量明 显减少 。 2．2 复合材料的力学性能 复合材料试样 的力学性能如表