shs颗粒增强钢基表面复合材料及耐磨性研究

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1、江苏大学硕士毕业论文摘要本研究采用SHS方法和铸造相结合，制备出颗粒增强钢基表面复合材料，在保持精铸模具钢基体高韧性的同时，表面的硬度显著提高，从而改善材料的抗磨损性能。采用溶液热力学对A1．C-1i体系进行热力学计算，TiC是最稳定的热力学相，但是铝含量不宜过高，一般不超过40％，否则容易引起钢的脆性。对Fe．C．Ti体系SHS过程中绝热温度和反应生成焓的计算可知Fe含量宜选在30％左右，且TiC也是Fe—C．Ti体系中最稳定的热力学生成相；通过DTA分析可初步获得两种体系的反应过程。利用SEM、XRD对两体系热爆产

2、物分析表明：铝粉、钛粉的粒度越小，Al含量越高，AI．C．Ti体系越容易反应；Ti粉粒度越小，Fe．AI．C．Ti体系越易反应，铝可作为Fe—C—Ti体系的稀释剂，起细化晶粒的作用；熟爆温度越高，两体系反应越彻底；在不高于400℃时空气条件下预热虽发生少量氧化，不影响坯块发生自蔓延反应。对浇注产物分析表明：基体都是珠光体和马氏体的混会铸态组织；颗粒相粒径在1∥m～2“m之间，Fe-AI．C．Ti体系颗粒相相对较小，分布均匀，基体和表面复合层相互渗透；m．c．Ti体系钢基表面复合材料表面FeAl含量较高。所获得的表面复合

3、材料表面硬度除表面0．5mm外均显著提高，且呈梯度过渡到基体；ball．on．disk磨损试验表明，该表面复合材料的耐磨损性能显著增强，提高约一倍左右。其在常温下的磨损机制为粘着磨损和疲劳剥落磨损。关键词：颗粒增强表面强化钢基复合材料SHS磨损江苏大学硕士毕业论文ABSTRACTParticlereinforeedironmatrixsurfacecompositelSsuccessfullyfabricatedbycombiningthemethodsofSelf-propagatingHigh—temperatur

4、eSynthesiswitllcastingItnotonlyremainsthehightoughnessofthediesteelmatrixbutalsoraisesthehardnessofthesurface，thusimprovesthewearpropertyofthismaterialThermodynamicalparametersoftheA1一C—Tisystemarecalculatedusingthetheoryofsolutionthermodynamics．Theresultshowsth

5、atTiCisthemoststablephaseandthecontentofA1shouldnotbeSOhighastomakeironbriRle，usuallylowerthan40％BycalculatingtheadiabatictemperatureandfreeenthalpyofFe—C—Tisystem，itshowsthatthecontentofFeshouldbesuitableat30％andTiCisalsothestablethermodynamicalphaseofFe—C—Tisy

6、stem．ThereactionprocessesofthetwosystemsarerevealedbytheDTAcurveTheSHSproductsareobservedbySEMandXRD．TheresultsshowthattheA1一C—TisystembecomeseasiertoreactasthegrainsizeofAl，TibecomesmallerandthecontentofA1grows．TheFe-AI—C-Tisystembecomeseasiertoreactasthesizeof

7、Tibecomessmaller．A1CanbeusedasdiluentofFe-C—TisystemtomaketheparticlebecomesmallerAstheinitialtemperaturebecomeshigher,thetWOsystemsreactmorethoroughly．Whilepreheatingunder400"Catatmosphere，theSHSreactionofthecompactcanalsotakeplacealthoughitissomewhatoxidized．T

8、heSHSproductsaftercastingisalsoobservedusingSEM，XRDandEDS．Theresultsshowthatthemicrostructureofthematrixisbothmixedstructureofmartensiteandpearlite．Thegrainsizeofthep