粉末冶金反应合成碳化钒颗粒增强铁基复合材料制备工艺基础研究

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1、摘要粉末冶金反应合成碳化钒颗粒增强铁基复合材料制备工艺基础研究专业：材料加工工程专业研究生：石建国指导老师：王一三教授通过合理的成分设计和工艺参数的优化，利用粉末冶金技术，采用原位合成的方法，成功的制各了碳化钒颗粒增强铁基复合材判。利用粒度分析仪、光学显微镜和扫描电子显微镜研究了球磨工艺参数、碳钒比对试样烧结致密化的影响；利用x射线衍射仪和DTA研究了Fe—V-C三元系碳化反应。相分解机理以及碳化反应过程；借助于能谱仪、SEM以及XRD对复合材料的显微组织进行了分析。工艺性研究表明：(1)球磨24小时的合金粉要比

2、球磨36小时的合金粉表现出更小的平均粒径和颗粒均匀程度。这是由于球磨36小时正处于脆性～延性球磨的第二阶段，颗粒之间发生了冷焊所导致的。(2)球磨时间为36小时的试样的体积收缩要明显高二F球磨时间为24小时试样，并且在比较低的温度下就达到了最大体积收缩。(3)高的碳钒比有助于粉末压坯更快的达到最大体积收缩，但同时也更容易在试样内部形成过多的孔洞。(4)球磨时间长(36h)的粉末压坯烧结后相对于球磨时间较短(24h)的粉末表现出更高，更均匀的密度。Fe—V—C三元系碳化反应中由于V与C强的亲和力，使得在烧结温度远远

3、低于1252。c时，钒铁中的。相已经开始转变为钒在a—Fe中的固溶体(Q—Fe，V)，V与石墨发生了碳化反应，生成了V。C，。经700。C烧结后其相组成主要由碳化反应生成的Vec，和a—Fe以及没有反应的石墨和。一(FeV)相组成。随着烧结温度的提高，V。c。的相对衍射强度显著增加，nFe的相对衍射强度先有微弱降低随后逐渐升高，石墨和。一(FeV)相的相对衍射强度则急剧降低。在800。C——一婴型查兰翌!±笙圣时候石墨的衍射峰已经消失，在850。C时候。一(FeV)分解完毕，反应生成相由a—Fe和VsC，组成；随

4、后a—Fe和V,Ci的衍射峰继续升高。在8001。C之前oFe的衍射峰的下降足由于。相变引起品格畸变造成的；在800。C后aFe的衍射峰的强度逐渐升高，这是由于随着碳化反应的进行，钒元素不断被消耗，n—Fe的晶格畸变逐渐减小造成的。根据800。c试样的电镜照片，表明低温阶段有亚微米的碳化钒颗粒生成，通过对700。C和750。C试样晶粒度的计算，表明生成的碳化钒的晶粒度为纳米级。随着烧结温度的升高碳化钒的颗粒逐渐团聚长大，试样的致密化程度随之升高。研究表明在粉末中添加Ni，‰等合金元素可以改善硬质相与基体的润湿性，

5、减少试样中的孔洞，提高增强体与基体的结合能力。对添加合金元素的烧结试样断口分析表明，主要是沿晶和解理断裂。复合材料的基体组织在添加合金元素前为屈氏体；添加合金元素后为马氏体组织+奥氏体组织，其上分布着v。C，颗粒。关键词：粉末冶金原位反应碳化钒铁基复合材料儿AbstractStudyonthepreparationprocessingofvanadiumcarbidereinforcedferrousmatrixcompositebasedonpowdermetallurgicalreactivesynthesi

6、stechnologyMaior：MaterialProcessingEngineeringPostgraduate：ShiJianguoSupervisor：WangYisanWiththecorrectcompounddesigningandtheoptimizationofprocessingparameterselection，akindofvanadiumcarbidereinforcedmetallicmatrixcompositeisproducedinsitubypowdermetallurgic

7、altechnology．Theeffectofmillingtechnologicalparameterandcarbon／vanadiumratiotothedensificationwasstudiedusingparticle—sizeanalyzeLopticalmicroscopeandscanningelectronicmicroscope(SEM)；DecompositionmechanismofaphaseinFe—V-CtemarysystemisinvestigatedbymeansofX—

8、raydiffraction(XRD)andDTA(differentialthermalanalysis)；Microstructureofthecompositeisanalyzedwithhelpofscanningelectronicmicroscope(SEM)，electronicprobemicroanalysis(EPMA)andXRD．Ballmilli