原位vcltpgtfe复合材料中vc生成条件及材料耐蚀耐磨性能研究

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1、哈尔滨理工大学工学硕十学位论文原位VCP／Fe复合材料中VC生成条件及材料耐蚀耐磨性能研究摘要采用原位反应铸造法制各了VCP／Fe复合材料。通过热力学计算和相图分析，研究了原位VC颗粒的性质及其生成条件：利用XRD、SEM、EDX研究了复合材料的组织结构、VC颗粒的立体形貌：探讨了复合材料的熔炼工艺对VC颗粒形貌及复合材料力学性能的影响；建立了复合材料耐蚀耐磨性能的评价体系，测定了VC，／Fe复合材料及对比材料的耐磨耐蚀性能。热力学计算表明在Fe—Cr．Ni—V-C五元熔体中，Cr7C3生成的Gibbs自由能最低，熔炼温度低于1680℃时容易生成：当温度高于1

2、680℃时，Cr7C3分解释放出c原子，此时VC生成的Gibbs自由能最低，开始大量形核、长大。相图分析表明对于Fe．15Cr．V-C合金，含v量为8～10％，含c量为2．4～3．O％时合金达到过共晶成分，VC从合金液中直接形核长大而析出，此时VC形貌最好，呈团球状均匀分布在基体中。熔炼温度、反应时间和球化剂对复合材料中VC颗粒的形貌和复合材料的力学性能有显著的影响。熔炼温度高于1680℃时，VC增强颗粒大量形成；熔炼温度提高也降低了Cr7C3的含量，减弱了它对基体的割裂作用，可有效提高复合材料的冲击韧性。球化剂的加入使得VC颗粒更加细小弥散，冲击断口韧窝增加

3、也更明显，进一步提高了复合材料的韧性：1750℃保温5min时，可以得到理想大小和形状的VC增强颗粒，此时复合材料综合力学性能最佳(HRC45．5、13．1J／cm‘)。XRD分析表明，复合材料的基体为铁素体和奥氏体双相组织；铁素体的成分接近434．L不锈{N(Crl7C<0．12％)，在基体中的体积分数为20％，奥氏体的成分接近304L不锈钢(Crl9NillC<0．1％)，占基体体积分数的80％；V与C以V4C3的形式结合；Cr一部分以Cr7C3的形式存在，一部分网溶在铁素体和奥氏体基体中；而Ni全部固溶在奥氏体基体中。深腐蚀后的SEM观察表明复合材料中增

4、强颗粒在空间呈球状，尺寸为5～10I．tm，EDS显示颗粒只含有v和c，结合XRD的结果表明增强颗粒为V4C3。通过测定阳极极化曲线表明，原位VC。／Fe复合材料致钝电位较低，钝哈尔滨理工火学工学硕士学位论文化区域范围宽，易于钝化，且钝化膜性质稳定，耐电化学腐蚀性能接近于不锈钢；3．5％NaCl水溶液中的腐蚀试验表明，原位VC。／Fe复合材料的腐蚀速度与不锈钥l(Crl8Ni9)相当，耐蚀性较好。腐蚀以点蚀为主，初始腐蚀位置发生在与VC颗粒接触的基体上。浓硫酸浸泡试验表明，原位VC。厢e复合材料与不锈钢自钝化能力很强，且钝化膜致密平整，TiC。／Fe复合材料与

5、白口铁(15Cr3Mo)腐蚀严重，钝化膜有破裂。VC。／Fe复合材料耐蚀性的关键在]二熔炼过程中强碳化物元素V的加入，促进了不锈钢基体的形成，保证复合材料的耐蚀性。湿磨损试验表明，VC。／Fe复合材料耐磨性能是不锈钢(Crl8Ni9)的3～8倍，磨损类型为冲蚀磨损和显微切削性磨料磨损，微观形貌是冲蚀坑、微切削和犁沟，磨损过程中VC颗粒与基体结合良好，随着载荷的增加磨损失重增加不明显。干磨损条件下，VC。／Fe复合材料的耐磨性优于TiC。／Fe复合材料，类比湿磨损条件，与白口铁(15Cr3Mo)耐磨性的差距也在缩小；磨损类型为磨料磨损和粘着磨损，粘着磨损的发生使

6、材料的磨损表面受到了石英粉术的污染；高温退火改善了VC。／Fc复合材料基体的组织，进一步提高复合材料的耐磨性。腐蚀磨损试验表明，VC。／Fe复合材料磨损类型是腐蚀磨损和冲蚀磨损，微观形貌是腐蚀坑、冲蚀坑，在腐蚀磨损交互作用下，VC。／Fe复合材料的耐磨性能极为优异，特别是经高温退火的VC。／Fe复合材料具有最小的累积磨损失重，其耐磨性是抗蘑白口铁的3～5倍，TiC。／Fe复合材料的5～14倍。关键词原位反应铸造法：VCP／Fe复合材料；生成条件：耐蚀性；耐磨性塞堑堡型三查兰三兰堡兰兰堡篁兰DISCUSSIONONFORMINGCONDITl0NOFIN．SIT

7、UVCPARrICLESANDSTUDYINCORROSIVEANDABRASIVEPROPERTIESOFVCp／FeCOMPOSITESAbstractVCparticlesreinforeedferrousmatrixcompositeswerefabricatedbyin—situreactioncasting、Accordingtothermodynamicresultandphasediagram，propertiesandformationconditionofVCparticleswerestudied．Themicrostructureand

8、tridimensionalappea