(Ti,W)C顆粒增強(qiáng)鐵基表面復(fù)合材料微觀組織的研究

  現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展迫切需要在高溫、高速、耐磨損條件下的結(jié)構(gòu)件,如發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸、挺桿、氣門閥座、高速軋機(jī)的軋環(huán)、導(dǎo)向輪和軋輥等,現(xiàn)有的鋼鐵材料及其合金越來越難以滿足需要,顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料因其特有的高比強(qiáng)度、高比模量、耐磨和耐高溫等優(yōu)良性能而得到世界各國(guó)材料科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注,成為近年來新材料開發(fā)的熱點(diǎn)。

  顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料一般是作為耐磨、耐蝕、耐熱材料進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用的。如在工作面上采用此材料,可以獲得表面耐磨性優(yōu)、心部塑韌性好的零部件,更可貴的是,在既有磨損又有耐熱的嚴(yán)酷工況下,可以通過基體與顆粒的不同選擇,兼顧抗磨損與抗氧化性的不同要求。因此,研究顆粒增強(qiáng)鐵基表面復(fù)合材料的制備工藝、組織結(jié)構(gòu)和耐磨、耐熱、耐蝕的綜合性能,具有非常重要的意義和實(shí)用價(jià)值。本文將原位合成技術(shù)與粉末冶金技術(shù)相結(jié)合,在45鋼表面合成了(Ti,W)C顆粒增強(qiáng)鐵基表面復(fù)合材料,并探討了該表面復(fù)合材料的顯微組織。

  實(shí)驗(yàn)所用復(fù)合材料的化學(xué)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%):12Ti,18W,4.5C,2Mo,2Cr,余量Fe。原材料分別為Ti粉、還原Fe粉、炭黑、鎢鐵粉(含70%W,質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)、鉻鐵粉(含70%Cr)、鉬鐵粉(含50%Mo)。材料制備過程如下:混料采用濕混:每100g混合料中加入50mL無水乙醇,球料質(zhì)量比為6∶1,采用QM-1SP行星式球磨機(jī),以180r/min的轉(zhuǎn)速混料24h。料漿的干燥在溫度為353K的真空干燥箱中進(jìn)行,混合粉干燥后,加入6%左右的汽油橡膠,然后造粒,過100目篩,最后壓制成Φ30mm×5mm的毛坯,將壓制好的毛坯置于45鋼坯上,在真空燒結(jié)爐中燒結(jié)而成,燒結(jié)溫度1300℃,保溫時(shí)間1h。

  采用粉末冶金技術(shù)與原位合成技術(shù),在45鋼表面制備了(Ti,W)C/Fe基表面復(fù)合材料,表面復(fù)合材料的相組成為(Ti,W)C和α-Fe,所合成的硬質(zhì)相(Ti,W)C顆粒在鐵基體中均勻分布。表面復(fù)合材料層與45鋼之間形成了良好的冶金結(jié)合。