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TiC、TiC-TiB_2局部增强低Cr钢基复合材料耐磨性的研究

作　者: 陈卫东
导　师: 姜启川
学　校: 吉林大学
专　业: 材料加工工程
关键词: TiC/TiB2 金属基复合材料燃烧合成磨损机制
分类号: TB33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文选用Ni-Ti-C、Ni-Ti-B4C两个燃烧合成体系,通过燃烧合成技术与铸造方法相结合制备出原位TiC或TiC-TiB2陶瓷颗粒局部增强低Cr钢基复合材料。研究了TiC或TiC-TiB2陶瓷颗粒局部增强区在不同磨粒磨损条件下的磨损行为,揭示了不同体积分数TiC或TiC-TiB2陶瓷颗粒对耐磨性的影响规律,初步探讨了磨损机制。(1) TiC或TiC-TiB2陶瓷颗粒局部增强低Cr钢基复合材料由两个区组成:TiC或TiC-TiB2颗粒增强区与基体区。随着颗粒体积分数和TiC与TiB2颗粒尺寸逐渐增大,硬度逐渐增大。TiC-TiB2双相陶瓷颗粒对复合材料硬度的影响比TiC单相颗粒的大。(2)随着颗粒体积分数的增加,复合材料的耐磨性得到了提高;随着磨粒粒度和载荷的增大,复合材料磨损率增加、耐磨性下降。(3)通过对复合材料磨损表面和磨屑形貌分析,揭示在低载荷或细磨粒工况条件下,颗粒局部增强区磨屑形貌主要呈薄片状和块状碎片,尺寸较小,复合材料的磨损失效机制主要为犁削磨损;在高载荷或粗磨粒条件下,复合材料的磨损失效机制主要为切削型和犁削型磨损相结合;低Cr钢基体材料的磨屑形貌多以长条状碎片或螺旋状为主,磨损失效机制始终为切削型磨损。

全文目录

提要  4-8
第1章绪论  8-19
  1.1 选题意义  8-9
  1.2 材料磨损原理  9-13
    1.2.1 磨损的基本类型  9-12
    1.2.2 磨损的基本特征  12-13
  1.3 金属基复合材料  13-16
    1.3.1 金属基复合材料研究现状  13-14
    1.3.2 金属基复合材料在摩擦磨损领域的应用  14-16
  1.4 颗粒局部增强钢基复合材料磨损的研究现状  16-17
    1.4.1 TiC 颗粒局部增强钢基复合材料磨损的研究现状  16
    1.4.2 TiC-TiB_2 颗粒局部增强钢基复合材料的研究现状  16-17
  1.5 研究内容  17-19
第2章实验方法  19-23
  2.1 实验材料  19
  2.2 实验设备及方法  19-21
    2.2.1 样块的制备  19
    2.2.2 局部增强铸造Cr 钢基复合材料的制备方法  19-20
    2.2.3 实验技术路线  20-21
  2.3 检测方法  21-23
    2.3.1 X 射线衍射分析  21-22
    2.3.2 扫描电镜和能谱分析  22
    2.3.3 低Cr 钢基复合材料力学性能检测  22
    2.3.4 低Cr 钢基复合材料磨损性能检测  22-23
第3章颗粒局部增强低Cr 钢基复合材料的组织  23-34
  3.1 引言  23
  3.2 Ni 含量对TiC 颗粒局部增强区微观组织的影响  23-27
    3.2.1 TiC 颗粒增强低Cr 钢基复合材料的组织  23-24
    3.3.2 不同Ni 含量TiC 颗粒局部增强区微观组织  24-26
    3.2.3 不同Ni 含量TiC 颗粒局部增强增强区XRD 分析  26-27
  3.3 Ni 含量对TiC-TiB_2 颗粒局部增强区微观组织的影响  27-31
    3.3.1 TiC-TiB_2 颗粒局部增强低Cr 钢基复合材料的组织  27-28
    3.3.2 不同Ni 含量TiC-TiB_2 颗粒局部增强区微观组织  28-30
    3.3.3 不同Ni 含量TiC-TiB_2 颗粒局部增强区XRD 分析  30-31
  3.4 Ni 含量对颗粒局部增强区硬度的影响  31-33
  3.5 本章小结  33-34
第4章 TiC 及TiC-TiB_2颗粒局部增强区的磨损性能  34-62
  4.1 引言  34
  4.2 TiC 颗粒增强低Cr 钢基复合材料的磨损性能  34-47
    4.2.1 Ni 含量对TiC 颗粒局部增强区磨损性能的影响  35-40
    4.2.2 磨粒粒度对TiC 颗粒局部增强区磨损性能的影响  40-43
    4.2.3 载荷对TiC 颗粒局部增强区磨损性能的影响  43-47
  4.3 TiC-TiB_2 颗粒增强低Cr 钢基复合材料的磨损性能  47-57
    4.3.1 Ni 含量对TiC-TiB_2 颗粒局部增强区磨损性能的影响  48-51
    4.3.2 磨粒粒度对TiC-TiB_2 颗粒局部增强区磨损性能的影响  51-53
    4.3.3 载荷对TiC-TiB_2 颗粒局部增强区磨损性能的影响  53-57
  4.4 TiC 和TiC-TiB_2 颗粒局部增强区磨损性能的差异和规律  57-61
    4.4.1 不同Ni 含量对磨粒磨损性能的影响规律  57-58
    4.4.2 磨粒粒度对磨粒磨损性能的影响规律  58-60
    4.4.3 不同载荷对磨粒磨损性能的影响规律  60-61
  4.5 本章小结  61-62
第5章磨损机制分析  62-71
  5.1 引言  62
  5.2 复合材料磨损表面的形貌机理分析  62-67
  5.3 磨屑的形貌、成分分析  67-69
  5.4 本章小结  69-71
第6章结论  71-72
参考文献  72-79
致谢  79-80
摘要  80-82
Abstract  82-84

TiC、TiC-TiB_2局部增强低Cr钢基复合材料耐磨性的研究

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