侯书增
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鲍崇高
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李烨飞
稀有金属材料与工程
以铸造碳化钨(WC/W2CP)为增强颗粒,利用真空熔烧工艺制备了一种结构增韧的金属基复合材料.利用SEM,EDS,显微硬度测试和图像分析等手段研究了WC/W2CP表面改性前、后复合材料中颗粒增强区域(WC/W2CP-NiCrBSi)的微观组织结构和性能;利用环-盘式磨损试验机研究了WC/W2CP表面改性对复合材料在室温和600℃时的磨料磨损性能的影响.结果表明,经表面改性后WC/W2CP在NiCrBSi基体中的分解得到了有效抑制,颗粒内部WC/W2C共晶组织的含量与未改性的颗粒相比提高了1.6倍.以表面改性的WC/W2CP为增强颗粒能显著降低复合材料在室温和高温时的磨损率.在600℃时磨损表面形成了层状结构的保护膜,致使复合材料的磨损率低于室温时的磨损率.
关键词:
金属基复合材料
,
磨损
,
铸造碳化钨
,
表面改性
侯书增
,
鲍崇高
,
李烨飞
稀有金属材料与工程
为了抑制铸造碳化钨颗粒(WC/W2CP)在复合材料制备过程中的过度分解,利用SEM、EDS和XRD等测试手段对WC/W2CP在NiCrBSi合金中的分解机理及其表面改性渗碳处理进行了研究.结果表明,铸造碳化钨由WC和W2C两相组成,在NiCrBSi合金中WC相比W2C相具有更好的化学稳定性.在熔烧法制备WC/W2CP增强NiCrBSi基复合材料涂层的过程中,基体熔液和WC/W2CP发生元素互扩散;WC/W2CP中的化学稳定性差的W2C相与从基体熔液中扩散过来的Ni、Cr等元素反应生成了富W、Ni的碳化物,而化学稳定性好的WC相几乎完整的保留下来;基体中的Ni、Cr元素与从WC/W2CP中扩散过来的W、C元素形成了富W、Ni、Cr的碳化物在凝固过程中析出.经渗碳表面改性后,WC/W2CP表面形成了化学稳定性好的WC壳层,该壳层能有效抑制WC/W2CP在基体中的扩散分解,减少基体中碳化物的析出.
关键词:
渗碳处理
,
分解机理
,
铸造碳化钨
,
NiCrBSi
侯书增
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鲍崇高
,
翟彬彬
复合材料学报
利用真空熔烧工艺制备了WCp-NiCrBSi/耐热钢复合材料,棒状增强相WCp-NiCrBSi均匀分布于基体表层,实现了复合材料的“硬韧匹配”.利用SEM、EDS和显微硬度等手段,对复合材料增强相和界面的微观组织结构进行了表征.在环-盘式试验机上对复合材料的高温磨损性能进行了研究,并与基体材料进行对比.结果表明,增强相WCp分布均匀,NiCrBSi合金在凝固过程中生成了γ-Ni(Ni3 Si)、Ni-B、Cr-B和多元共晶物相.复合材料的增强相与基体之间为良好冶金结合,没有裂纹、气孔等缺陷.由于界面元素的互扩散,在增强相一侧发生了等温凝固,生成了γ-Ni固溶体层;在基体一侧的扩散影响区内弥散析出了大量的Fe-Cr-B化合物.在室温至600℃温度范围内复合材料的耐磨性都优于基体材料,复合材料的耐磨性优势在室温下最大,并随着温度的升高而逐渐减小.室温下,由于WCp凸出于磨损表面阻止了金属材料之间的直接接触,复合材料的磨损机制为轻微粘着磨损.在300℃和600℃下,由于磨损表面氧化物膜的形成,WCp-NiCrBSi/耐热钢复合材料的磨损机制转变为轻微氧化磨损.
关键词:
金属基复合材料
,
高温磨损
,
真空熔烧
,
WC
,
NiCrBSi
