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V-EPC制备铁基表面耐磨复合材料

作　者: 李祖来
导　师: 周荣
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 表面复合材料 V-EPC 尺寸精度 三体磨料磨损
分类号: TB331
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 110次
引　用: 6次
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内容摘要


论文采用V-EPC铸渗法成功制备了低铬铸铁、灰铁基WC颗粒增强表面复合材料，此工艺复合效果好，复合材料尺寸精度高，表面质量好。最适合于该工艺的耐火涂料配方为：100％石英砂；4％钠质膨润土；3％Na2CO3（占膨润土量）；2.5％白乳胶：0.5％CMC；0.05％十二烷基苯磺酸钠：0.02％正辛醇。适合该工艺的颗粒粘结剂为质量分数为6％的PVA水溶液，最好的浇注方式为底注，并且在铸渗层合金粉末中不使用NaF熔剂。WC在复合层内分布均匀，无聚集成团现象，过渡层平缓。基材与铸渗层之间无夹渣或气孔缺陷，为冶金结合。在铸渗过程中，母液往铸渗层渗透能力很强，合金元素向基材也有扩散，但量很少。复合层组织为：WC、W2C、屈氏体、M7C3、M23C6、M6C、M12C等碳化物。 论文研究了浇注温度、抽气时间、WC颗粒大小、WC体积分数、壁厚、基材等因素对复合材料复合层表面质量的影响规律。尺寸精度研究结果表明：复合位置为底面时尺寸精度最高，局部壁厚公差等级达到CT5～8级，复合位置为侧面时较差，顶面时最差。同时还得出，随着WC体积分数的减小，尺寸精度有所提高。但总体上来看，铸件表面涂覆的颗粒层对V-EPC铸渗法制备的复合材料铸件尺寸精度影响不大，复合材料铸件的尺寸精度仍属较高水平，可以满足承受磨料磨损的铸件对精度的需要，对要求不太高的零件甚至可以直接使用。 论文还成功设计、制备了一台三体磨料磨损实验机，并做了三体磨料磨损实验机的重现性实验，实验结果表明，本实验机的测试性能是可靠的。磨损试验结果表明：复合材料的三体磨料磨损性能与高铬铸铁相比有明显地提高，最高可以提高到8.65倍，且随着载荷和WC颗粒体积分数的增大，复合材料耐磨性呈升高趋势。磨损机理为WC对周围组织的屏蔽作用，即“阴影效应”，失效方式为WC颗粒因疲劳而片状剥落。

全文目录


第一章 绪论  8-19
  1.1 选题背景  8-9
  1.2 铸渗法制备金属基表面耐磨复合材料的发展现状  9-15
    1.2.1 制备工艺概述  9-11
      1.2.1.1 普通铸渗工艺  9
      1.2.1.2 V法铸渗工艺  9-10
      1.2.1.3 消失模(V-EPC)法铸渗工艺  10-11
    1.2.2 对铸渗机理和铸渗组织的探讨  11-13
      1.2.2.1 铸渗机理的进展  11-13
      1.2.2.2 铸渗组织  13
    1.2.3 铸渗法制备钢铁基表面耐磨复合材料研究的新进展  13-14
      1.2.3.1 改善液态金属与固相材料表面润湿性的工艺措施  13-14
      1.2.3.2 提高金属液渗透能力的工艺措施  14
    1.2.4 铸渗表面耐磨复合材料应用的新发展  14-15
    1.2.5 铸渗表面复合材料研究值得重视的几个方向  15
  1.3 磨料磨损的研究现状  15-17
    1.3.1 磨损的分类  15-16
    1.3.2 表面复合材料的磨损研究  16-17
  1.4 课题的研究意义和内容  17-19
    1.4.1 课题的研究意义  17-18
    1.4.2 课题的研究内容  18-19
第二章 表面复合材料的设计和制备  19-35
  2.1 表面复合材料的结构设计和组织设计  19-20
  2.2 基材和增强颗粒的选择  20-24
    2.2.1 基材的选择  20-21
    2.2.2 增强颗粒的选择  21-24
  2.3 试验方案  24-25
    2.3.1 基体为低铬铸铁  24
    2.3.2 基体为灰铸铁  24-25
  2.4 表面复合材料的制备  25-35
    2.4.1 制备工艺的选择  25-26
    2.4.2 涂料的制备  26-28
    2.4.3 汽化模的制备  28-29
    2.4.4 泡沫塑料模样增强颗粒和涂料的涂挂  29-30
    2.4.5 浇注系统的设计和粘结  30
    2.4.6 造型及浇注  30-35
第三章 复合材料的表面质量及尺寸精度研究  35-46
  3.1 表面形貌观察  36-39
    3.1.1 试样为阶梯试样  36-37
    3.1.2 试样为方形试样  37-39
  3.2 表面复合材料的尺寸精度  39-45
    3.2.1 测试方法  39-41
    3.2.2 复合材料铸件的尺寸精度评定结果分析  41-45
      3.2.2.1 WC颗粒体积分数对复合材料尺寸精度的影响  42-44
      3.2.2.2 复合位置对复合材料尺寸精度的影响  44-45
  3.3 小结  45-46
第四章 表面复合材料的组织与性能  46-64
  4.1 表面复合材料的组织  46-59
    4.1.1 表面复合材料的复合层组织  46-56
      4.1.1.1 复合层显微组织  46-48
      4.1.1.2 复合层中的基体  48-54
      4.1.1.3 不同WC颗粒体积分数表面复合材料的复合层组织  54-55
      4.1.1.4 不同粒度WC增强表面复合材料的复合层组织  55-56
    4.1.2 表面复合材料的基材区和过渡区显微组织  56-57
    4.1.3 复合材料的物相分析  57-59
  4.2 复合材料的硬度测试  59-60
  4.3 铸渗机理分析  60-63
  4.4 小结  63-64
第五章 复合材料的三体磨料磨损性能  64-76
  5.1 三体磨料磨损试验  64-69
    5.1.1 三体磨料磨损试验机  64-65
    5.1.2 磨料磨损试验试样的制备  65
    5.1.3 实验机的重现性实验  65-67
      5.1.3.1 试验机的修正实验  65-66
      5.1.3.2 试验机的重现性实验  66-67
    5.1.4 磨料磨损实验方法及其耐磨性的评定方法  67-69
  5.2 三体磨料磨损试验结果及其分析  69-71
    5.2.1 WC颗粒体积分数对复合层耐磨性的影响  70-71
    5.2.2 不同载荷下复合层的耐磨性  71
  5.3 磨损机理研究  71-75
  5.4 小结  75-76
第六章 结论  76-78
参考文献  78-83
致谢  83-84
附录  84

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 金属复合材料
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