耐磨钢铁基梯度复合材料制造工程化技术研发与产业化开发

国内年用导卫板和轧辊等钢铁磨损件20余万吨。项目组研究开发出有自主知识产权的高硬度WC陶瓷颗粒增强耐磨钢铁基（高铬钢铁基）梯度复合材料,开发出“弥散WC＋金属基体”的高硬度陶瓷预制体制备技术,开发出“负压＋振动”去气细晶凝固成形制备技术,     

硬质合金颗粒增强铁基复合材料的三体磨料磨损性能

以回收的钨钴钛类硬质合金为增强颗粒,采用负压铸渗工艺制备了颗粒增强高铬铸铁基复合材料,并借助于金相分析和X射线衍射等手段研究了复合材料的微观界面.由于铸渗过程中增强颗粒的部分熔解及W、C、Co和Fe等元素的扩散,在界面处产生了Fe3 W3C、CO3W3C等化合物,形成了明显的过渡层,从而确保了增强颗粒与基体之间为冶金结合.利用三体磨料磨损试验机研究了复合材料的磨损性能,结果表明:磨损过程分为4个阶段,复合材料的体积磨损量随着磨损试验的进行先下降后上升,其中在第3阶段迭到最低值;复合材料的体积磨损量随着磨料粒度增大而逐渐增加.将制备的复合材料同工程中常用的热处理态高铬铸铁以及WC颗粒增强高铬铸铁基复合材料进行了耐磨性对比,发现其体积磨损量显著低于高铬铸铁,而与WC颗粒增强高铬铸铁基复合材料差别不大,显示出优异的性能价格比.     

WCp/Mn13表面复合材料的制备及其冲击磨损性能

为了克服高锰钢Mn13在中低应力条件下冲击磨损性能差的问题，利用离心铸造法制备了WCp／Mn13表面复合材料，通过扫描电镜、能谱、X射线衍射等手段研究了WC陶瓷颗粒与Mn13基体的界面结构，并用不同粒径的WC颗粒复合材料与高锰钢进行了冲击磨损对比试验．研究结果表明：WC与基体形成了一定厚度的扩散层，扩散层中有细小复合碳化物析出，WC与基体间的结合为冶金结合；小颗粒WC增强复合材料的抗冲击磨损性能优于高锰钢，而大颗粒WC增强的复合材料在冲击载荷较小时，抗冲击磨损性能优于高锰钢，当冲击载荷较大时，抗冲击磨损性能不如高锰钢，因此在冲击磨损工况下，应当选择颗粒尺寸适当的WC颗粒增强高锰钢．     

搅拌铸造SiCp/ZL101复合材料孔隙率的研究

阐述了搅拌铸造制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料孔隙率的测定方法,分析了复合材料中形成孔隙的原因和影响因素,并从真空度、搅拌杆形状、搅拌时间、浇注系统设计、浇注方式、改善SiC和基体界面浸润性等方面,探讨了降低搅拌铸造制备铝基复合材料孔隙率的措施和方法.结果表明,通过采取合理的制备方法和工艺参数,可以有效地使所制备材料的孔隙率降低到1%,提高材料的复合质量.     

浇注方式对WCp/Fe复合材料耐磨性能的影响

为了探寻更适合当前工业应用的耐磨材料成型方法,采用消失模铸造工艺制备了WCp/Fe复合材料,研究了浇注方式对复合材料硬度和耐磨性的影响。结果表明:添加不同粒径的WC颗粒后,顶注、缝隙式浇注、底注3种浇注方式制备的复合材料试样硬度和耐磨性都得到了明显提高;与顶注和底注2种浇注方式的充型过程相比,缝隙浇注的充型过程较为平稳,所得试样的硬度及耐磨性较高,硬度及耐磨性随着试样中添加WC颗粒粒径的减小而升高;试样中添加WC颗粒粒径为5.5μm(2 500目)时,硬度达到HRC 50,耐磨性提高了2.21倍。不同浇注方式下制备复合材料试样硬度和耐磨性能的变化结果,可为消失模铸造WCp/Fe复合材料的工业生产及应用提供技术参考。     

SiCp/A356复合材料的制备质量检验及控制

针对搅拌铸造制备SiC颗粒增强铝基复合材料的特点,提出了材料复合质量的快速检验方法和质量评判方法,讨论了控制及提高材料复合质量的方法和途径.以此为基础制备出了分布均匀、孔隙率低、含SiC的体积分数为20%的颗粒增强铝基复合材料,并采用所制备的铝基复合材料制造出了我国高速列车制动盘.     

关于TiC/7075铝基复合材料的制备工艺研究

采用原位反应近液相线铸造方法制备含有少量原位TiC颗粒的7075铝基复合材料,通过电子显微镜分析研究TiC/7075铝基复合材料的组织形貌。研究了固溶和时效处理工艺对制备的TiC/7075铝基复合材料显微组织的影响。     

TiC强化Cr12MoV基复合材料的组织和性能分析

用原位合成铸造法制备了TiC弥散强化Cr1 2MoV钢基复合材料 ,对材料的制备工艺、力学性能及微观组织进行了系统的研究 .试验结果表明 ,用原位合成铸造法制备TiC颗粒增强钢基复合材料的工艺具有可行性 ,且易于实现工业化生产 .TiC颗粒在基体中分布均匀 ,形状呈块状和球状 ,分布在晶内和晶界上 .颗粒与基体结合良好 ,且无团聚现象 .引入TiC后材料的室温和高温强度比基体材料的强度均有提高 ,说明TiC颗粒起了良好的强化效果 .金属基体与高耐磨性的增强粒子相结合 ,使复合材料获得了优异的耐磨性能 .在提高材料的强度、耐磨性、抗热疲劳性能的同时 ,TiC的加入也使材料的塑性和韧性有一定程度的下降     

WC颗粒增强钢基表层复合材料中增强相和组织的演化

运用“复合剂技术”制备了WC颗粒增强钢基表层复合材料，系统研究了颗粒尺寸对WC颗粒在复合材料组织中的存在形态及复合材料组织变化的影响规律．结果表明：WC颗粒溶解于高温钢液，微区内W、C元素的含量显著提高，存在合金元素的相互扩散和迁移；当加入的WC颗粒直径小于100μm时，WC颗粒不再以原有的形态发挥硬质相的作用，而是形成新相（W，Fe）7C3型碳化物来发挥硬质相的作用，最终在铸钢基体的表面形成高碳高钨的白口铸铁组织．     

TiC强化Crl2MoV基复合材料的组织和性能分析

用原位合成铸造法制备了TiC弥散强化Crl2MoV钢基复合材料，对材料的制备工艺、力学性能及微观组织进行了系统的研究．试验结果表明，用原位合成铸造法制备TiC颗粒增强钢基复合材料的工艺具有可行性，且易于实现工业化生产．TiC颗粒在基体中分布均匀，形状呈块状和球状，分布在晶内和晶界上．颗粒与基体结合良好，且无团聚现象．引入TiC后材料的室温和高温强度比基体材料的强度均有提高，说明TiC颗粒起了良好的强化效果．金属基体与高耐磨性的增强粒子相结合，使复合材料获得了优异的耐磨性能．在提高材料的强度、耐磨性、抗热疲劳性能的同时，TiC的加入也使材料的塑性和韧性有一定程度的下降．     

WC/FY-1烧结锻造钢基复合材料性能

采用烧结锻造和合金化技术制备了WC/FY 1烧结锻造钢基复合材料,对材料的组织结构和性能进行了研究·结果表明,FY 1母合金的加入使FY 1烧结锻造钢的密度、强度、硬度及基体的耐磨性大幅度提高,冲击韧性下降·FY 1母合金在WC/FY 1钢的烧结过程中产生了部分液相,因而促进了致密化过程·WC的加入明显地提高了FY 1烧结锻造钢的耐磨性,其中15%WC/FY 1烧结锻造钢的磨损量仅为目前使用的导向辊材料W18Cr4V磨损量的1/5·所制备的WC/FY 1烧结锻造钢基复合材料达到高速线材轧机的导向辊用材的性能要求,因而有望在实际中获得应用·     

WC在WC/50CrMo钢复合材料中的溶解行为

本文研究了WC在WC/50CrMo钢复合材料中的溶解行为。用电子探针及扫描电镜进行了相成分的定量和定性分析;用x射线衍射仪进行了物相分析;用光学显微镜和透射电镜观察了复合材料的显微组织。结果证明,WC/50CrMo钢复合材料在烧结和热处理过程中,WC与钢基体会发生相互溶解引起钢基体的化学成分变化,对复合材料的热处理、组织结构及性能的影响。     

国外铁基复合材料的发展及应用

铁基复合材料的制备和应用是提高钢铁材料性能的重要研究方向。文章按照时间顺序总结了国外铁基复合材料的发展和应用状况,详述了粉末冶金法、高温自蔓延烧结法、铸造法及铸渗法工艺的发展历史及其适用的增强体、基体材料和应用范围。     

WC／钢基合金的强韧化因素分析

基于力学性能试验、断裂韧性试验及微观分析 ,对碳化钨增强钢基颗粒复合材料的强化与韧化因素作了较全面的综合分析 ,得出此类材料的主要强韧化机理为高强韧的马氏体、大量超硬碳化物的复合强化、超细晶粒强韧化、界面强韧化以及硬质相与基体交互作用带来的强韧化效果 .     

颗粒增强不锈钢基复合材料冲蚀磨损性能研究

在MMG－200高温氧化-冲刷腐蚀磨损试验机上,考察了Al     

高重力燃烧合成WC/CoCrFeNiAl0.2高熵合金复合材料

The WC/CoCrFeNiAl_0.2 high-entropy alloy (HEA) composites were prepared through high-gravity combustion synthesis. The preparation method is presented below. First, using a designed suitable multiphase thermite system, the molten CoCrFeNiAl_0.2 HEA was fabricated using low-cost metal oxides. The molten HEA was subsequently infiltrated into the WC layer to fabricate WC/CoCrFeNiAl_0.2 composites in a high-gravity field. The porosity of the WC/CoCrFeNiAl_0.2 composites was down-regulated, and their compressive yield strength was up-regulated when the high-gravity field was increased from 600gto 1500gbecause this infiltration process of a HEA melt into the WC layer is driven by centrifugal force. The WC particles in the composites exhibited a gradient distribution along the direction of the centrifugal force, which was attributed to the combined action of the high-gravity field and the temperature gradient field. The Vickers hardness of the sample was down-regulated from 9.53 to 7.41 GPa along the direction of the centrifugal force.     

CuO/Al反应自生复合材料的机械性能研究

采用液态搅拌法制备了反应自生 Al2 O3增强金属基复合材料并研究了它的机械性能 .采用 X衍射和扫描电镜分析了相组成和断口形貌 .与基体合金比较 ,复合材料的强硬性得到较大提高 ,其中 10 % Cu O复合材料的抗拉强度提高了 5 2 .3% ,硬度提高近一倍 .复合材料中的拉伸断裂特征为韧性断裂 ,铸造缺陷渣气孔是主要的裂纹源     

Preparation of WC/CoCrFeNiAl_(0.2) high-entropy-alloy composites by high-gravity combustion synthesis

The WC/CoCrFeNiAl_(0.2) high-entropy alloy(HEA) composites were prepared through high-gravity combustion synthesis. The preparation method is presented below. First, using a designed suitable multiphase thermite system, the molten CoCrFeNiAl_(0.2) HEA was fabricated using low-cost metal oxides. The molten HEA was subsequently infiltrated into the WC layer to fabricate WC/CoCrFeNiAl_(0.2) composites in a highgravity field. The porosity of the WC/CoCrFeNiAl_(0.2) composites was down-regulated, and their compressive yield strength was up-regulated when the high-gravity field was increased from 600 g to 1500 g because this infiltration process of a HEA melt into the WC layer is driven by centrifugal force. The WC particles in the composites exhibited a gradient distribution along the direction of the centrifugal force, which was attributed to the combined action of the high-gravity field and the temperature gradient field. The Vickers hardness of the sample was down-regulated from9.53 to 7.41 GPa along the direction of the centrifugal force.     

低压铸造法制备铝基复合材料的研究现状

低压铸造工艺是一种近净成型技术,在金属基复合材料制备中具有广泛的应用和发展前景。概述了目前利用低压铸造技术制备铝基复合材料的研究进展,重点阐述了复合材料的充型基本理论和铸造工艺研究中存在的问题,并提出了今后需要重点研究的方向。     

铸渗法制备金属基表面复合材料的研究现状与进展

铸渗技术是近年来发展起来的一种制备金属基表面复合材料的新技术。对铸渗金属基表面复合材料的形成机理，铸渗成型工艺、铸渗技术的研究和应用现状进行了综述，指出了该项技术目前还存在的若干问题，并对其今后的发展方向进行了展望。