陶瓷顆粒增強(qiáng)高鉻鑄鐵基表層復(fù)合材料的制備與磨損性能研究.pdf

1、本研究以Al2O3、ZTA（ZrO2增韌Al2O3）陶瓷顆粒和高鉻鑄鐵為原料，采用熔體鑄滲法結(jié)合多孔陶瓷預(yù)制體制備工藝成功制備了陶瓷顆粒局部定位增強(qiáng)高鉻鑄鐵基表層耐磨復(fù)合材料，具體方法是:將陶瓷顆粒預(yù)先進(jìn)行鍍鎳處理，將鍍鎳后的陶瓷顆粒與自制粘結(jié)劑混合填入具有蜂窩狀內(nèi)腔的模具中，經(jīng)加壓后固化形成蜂窩狀多孔陶瓷預(yù)制體，然后將預(yù)制體固定在砂型內(nèi)表面鑄件磨損面對(duì)應(yīng)的位置，合箱澆注，高鉻鑄鐵金屬液鑄滲預(yù)制體獲得表層具有一定厚度的陶瓷-金屬?gòu)?fù)合層的

2、的復(fù)合耐磨件。
　　 分析了Ni基合金與陶瓷的潤(rùn)濕性，在1400℃溫度條件下，熔融Ni基合金對(duì)Al2O3、ZTA(25-30％ZrO2)和ZTA(55-60％ZrO2)的潤(rùn)濕均在50s內(nèi)可以基本達(dá)到穩(wěn)定，穩(wěn)定后潤(rùn)濕角分別為21°、17°和27°;添加自制粘結(jié)劑含量為10％、20％、30％的預(yù)制體的通孔率分別為44.2％，42.3％，39.9％，且隨著粘結(jié)劑比例的增加，預(yù)制體強(qiáng)度提高。
　　 分析了復(fù)合層的微觀組織，陶瓷顆

3、粒均勻鑲嵌在高鉻鑄鐵基體中，鑄滲效果良好，無縮松、裂紋等缺陷;采用8-12目、12-20目和20-30目陶瓷顆粒制備的復(fù)合材料中陶瓷顆粒所占體積分?jǐn)?shù)分別為55.1％、52.4％和47.0％;對(duì)陶瓷-高鉻鑄鐵結(jié)合界面進(jìn)行EDS線掃描分析，發(fā)現(xiàn)Ni基合金鍍層在澆注的過程中已經(jīng)溶解到高鉻鑄鐵基體中，陶瓷與高鉻鑄鐵基體已經(jīng)直接接觸，為機(jī)械結(jié)合。鍍層對(duì)改善高鉻鑄鐵對(duì)陶瓷的潤(rùn)濕性有較大影響，其機(jī)制為合金元素在液態(tài)金屬表面及固液界面的吸附和富集，降低

4、了液態(tài)金屬表面張力及固液界面張力，從而達(dá)到界面結(jié)合致密的效果。
　　 采用三體磨料磨損來評(píng)價(jià)復(fù)合材料的耐磨性能，對(duì)比不同成分陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料及基體的三體磨料磨損性能，結(jié)果是:復(fù)合材料的耐磨性均高于高鉻鑄鐵，其中ZTA(55-60％ZrO2)-高鉻鑄鐵復(fù)合材料的耐磨性最好，是高鉻鑄鐵基體的5.9倍，其次是ZTA(25-30％ZrO2)-高鉻鑄鐵， Al2O3-高鉻鑄鐵最差;對(duì)比不同粒徑的陶瓷顆粒增強(qiáng)高鉻鑄鐵基復(fù)合材料的耐磨性，