新型tic复合材料的性能研究

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1、摘要碳化钛(TIC)是一种低密度(4．939／em3)，高熔点(3140。C)，高弹性模量(460GPa)I拘陶瓷材料。由于其具有较低的反应生成自由能，因而是一种很有潜力的以抗磨料磨损为目标的颗粒增强金属基复合材料的硬质相。但是由于要获得高纯度、理想尺寸的TiC颗粒难度很大，即使制备了理想尺寸的TiC，也会加大生产成本，这样就限制了它作为颗粒增强体的工业应用。由于铁(Fe)基材料成本低廉、物理和力学性能优异，近年来越来越受到重视，而且Fe还常与Ti伴生，Ti／Fe粉价格也低，因此用Fe基材料作TiC的粘结相原料相当合适，并可大大降低生产成本。本

2、文采用真空无压烧结法，以碳化钛超细粉和来源广泛铸铁粉为原料制各了TiC加入量在30"60(叭％)之间的TiC复合材料。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDAX)、X衍射等分析手段，较系统地研究了TiC加入量对复合材料微观组织、力学性能的影响。结果表明：试样中主要的相组成为Fe和TiC，其显微组织均匀，界面结合良好，没有明显的裂纹和撕裂，二者之间达到了非常好的冶金结合。对材料的性能而言，TiC在基体中分布的均匀性越好，复合材料的机械性能越好，并随TiC体积分数的增加，其硬度、强度均有了大幅度提升。随后以不同粒度的SiC为磨料

3、，在不同载荷条件下采用销一盘磨损试验机测试复合材料的二体磨料磨损行为。试验结果表明，TiC复合材料具有较高的抗磨料磨损能力，且其耐磨性随着碳化钛粉体积分数的增大而提高，尤其是在低载荷、细磨料磨损条件下，复合材料表现出极为优越的耐磨性，与高铬铸铁相比有大幅度的提高。关键词：硬质相，复合材料，力学性能，磨料磨损，耐磨性AbstractDuingtoitsspecialproperties，suchaslow-density(4．939／cm3)，highmeltingpoint(3140"(2)，highelasticmodulus(460GPa)

4、andlowerfreeenergyofthereaction，Titaniumcarbide(TiC)isatechnogicallyimportantceramicmaterial．Itisapotentialhardphaseforthetargetofanti—abrasivewearofparticlereinforcedmetalmatrixcomposites．However,itisverydifficulttoobtainthehighpurityandidealsizeofTiCparticles，evenifanideal

5、sizeofTiCwasfabricated，whichwillbeincreasedtheproductioncostsandlimiteditsindustrialapplicationsasreinforcementparticles．Ferrous(Fe)matrixmaterialsismoreandmoreimportantinrecentyearsforitslow—cost，excellentphysicalandmechanicalproperties．AndFerrousisalsooftenassociatedwithTi

6、tanium，thepricesofTi／Fepowderarealsolow,thereforethebindingphaseofFe-basedmaterialsareverysuitablerawmaterialsforTiCandproductioncostswillbereducedsignificantly．Inthisdissertation，VacuumsinteringwithoutpressuretechnologyisusedtofabricatethehighvolumeTiCcompositewiththeultra-

7、finetitaniumcarbideandcastironpowderofrawmaterials．Themicrostructure，mechanicalpropertiesaswellaswearresistancehavebeenextensivelyinvestigatedusingopticalmicroscope(OM)，scanningelectronmicroscope(SEM)，X-raydiffractometer(XRD)andothermodemequipments．Theresultindicatedthatthef

8、abricatedcompositesconsistedofFeandTiC，itsuniformmicrostructure，Goodinterra