fevc复合材料的制备及焊接性研究

《fevc复合材料的制备及焊接性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、Fe—VC复合材料的制备及焊接性研究专业：材料加工工程专业研究生：杨廷贵指导老师；王一三教授目前，由于钨、钴资源日益枯竭，传统的以Wc为硬质相、cD为粘接相的复合材料会越来越少，而以铁为基体、vc颗粒为增强相的复合材料将具有诱人的应用前景，立足四川攀西地区丰富的钒钛资源，开展利用粉末冶金原位合成法制备Fe-VC复合材料及其焊接性研究，为Fe-VC复合材料的推广应用提供理论参考依据，具有重要的现实意义。基于铸造法制备颗粒增强Fe—vc复合材料的研究较多，而利用粉末冶金原位合成法制各的还鲜有报道。本文在Fe一、卜-

2、c三元系碳化反应生成Fe-VC复合材料的基础上，特添加稀土、镍、铬、钼等合金元素，利用粉末冶金原位合成了Fe—vc复合材料。通过不同的成分设计，重点考察稀土、镍对Fe-VC复合材料组织及性能的影响。根据实验结果，选择一种较为优化的成分组合，按照焊接工艺尺寸要求，制备焊接用的Fe-vC复合材料。选择不绣钢焊丝ER309L，氩弧焊焊接Fe—Vc复合材料与45‘钢。在真空炉中，用纯铜做钎料，通过正交试验，确定较为优化的钎焊工艺，钎焊连接Fe—Vc复合材料与45。钢。借助XRD、SEM、EPMA检测手段对复合材料、焊接

3、接头进行组织、形貌、成分分析，按照国家标准对复台材料的硬度、密度，焊接接头的抗拉强度、剪切强度进行测试。Fe-VC复合材料的组织、性能检测结果表明：(1)稀土的加入，净化了晶体表面，改善了Fe与VC颗粒的润湿性，适量的稀土可以促进试样的烧结，但过量的稀土会使颗粒粗大，组织中的孔隙增多，不利于烧结致密化。(2)Ni的加入，进一步改善了Fe与VC颗粒的润湿性，在烧结时可以促使液相的生成，有助于烧四川大学硕士学位论文结致密化。(3)Fe—VC复合材料的基体组织，随着合金元素含量的增加，逐渐由珠光体转变为马氏体加残余奥

4、氏体。氩弧焊接试验结果表明：(1)Fe-VC复合材料／焊缝、焊缝／45。钢界面实现了良好的冶金结合，拉伸试样的断口位置都在复合材料的焊接热影响区，满足异种金属的焊接要求，其抗拉强度在180MPa左右。(2)在焊缝区域，各元素的含量呈梯度分布，其显微硬度的大小与VC的含量多少一致。分析拉伸试样的断口属于脆性准解理断口。(3)热影响区vc的颗粒大小与复合材料母材中的vc颗粒大小一致。钎焊试验结果表明：(1)在钎焊正交试验中，焊接工艺对钎焊强度的影响显著程度依次为：钎料厚度、钎焊温度、保温时间和搭接长度。(2)在铜与

5、复合材料的界面，铜的边缘呈不规则的锯齿状。(3)当铜熔化时，在铜与铁接触的界面形成铜铁固溶体，进而形成牢固的钎焊接头，其剪切强度在170MPa2皇右，断裂位置在复合材料侧。实验结果表明：(1)当稀土含量为0．21％，镍含量为3％，在1200℃烧结时，可以得到具有较高密度和硬度的铁基复合材料，其基体组织为马氏体加残余奥氏体，增强相为颗粒细小的Vc硬质相。(2)氩弧焊焊接试验所采用的工艺是合适的，没有造成复合材料的开裂、及vC颗粒长大的现象。(3)较为优化的钎焊工艺为：钎料铜箔的厚度为0．4ram，钎焊温度为110

6、0．12，保温时间为lOmin，搭接长度为13m。关键词：Fe-VC复合材料；45‘钢；粉末冶金；原位合成；真空钎焊；钨极氩弧焊；abstractStudyonpreparationandweldabilityofFe_vCcompositesMajor：MaterialProcessingEngineeringPostgraduate：YangTingguiSupervi$or：gangYisanWithgraduallyexhaustingofWandCoresources，itissignificantt

7、ostudyonanewVCcarbidetoreinforceironmatixcompositesbecausetheabundantvanadium-titaniumresourcesinSichuanPanxiarea．Intherecentyears，manypapersofVCparticlesreinforcedFematrixcompositesproducedbycastingtechniquehavebeenreported．Inthispaper，anewinsitupowdermetal

8、lurgytechniquewasdevelopedtoproduceFe_VCcomposites．InordertoimprovethemicrostructureandpropertiesoftheFe—vccomposites。Ni、Cr、MaalloyelementswereaddedintothissystemTheeffectofREandNicontentsonthem