论文部分内容阅读
采用自蔓延高温合成工艺，利用Fe2O3-Al和Ti-C-Fe放热反应，成功地在钢基表面制备了Al2O3-Fe和TiC-Fe金属-陶瓷原位自生复合材料涂层，并且对Fe2O3-Al和Ti-C-Fe体系反应热力学和动力学、SHS/PHIP工艺、组织、耐磨和热震烧蚀性能等进行了较为系统的研究。
研究表明在钢基表面涂覆Al2O3-Fe和TiC-Fe金属陶瓷后，表面硬度最高达到950Hv0.1，钢基陶瓷涂层在1100淬水12次后未出现裂纹，抗热冲击性能优良，远超过普通的耐酸陶瓷以及耐酸耐热陶瓷。通过磨损试验表明TiC/Fe基金属陶瓷的磨损率为0.010-0.020mg/min，耐磨性能良好，磨损机制为粘着磨损、磨粒磨损和硬质相剥落。
本文对Ti-C-Fe三元体系合成TiC-Fe金属基陶瓷涂层材料进行了详细地分析，分析了加压工艺及材料成分对产物致密度的影响，通过优化工艺参数，采用SHS/PHIP技术成功地制备出了致密的TiC-xFe陶瓷涂层，采用X射线衍射、扫描电镜、电子探针和能谱分析了合成产物的相组成和显微组织结构，观察了显微组织对陶瓷涂层的力学行为的影响，并研究了材料的抗热震行为。热力学计算表明，标准状态下，Ti-C反应在Ti-C-Fe体系内进行的趋势最大。对SHS/PHIP制备金属陶瓷的研究结果表明，产物在高温下的停留时间、气体的产生和排放、液相的存在以及相与相之间的润湿性等因素是影响致密度的关键。采用SHS/PHIP工艺制备金属基陶瓷涂层，不仅提高了产物的致密度，而且避免了陶瓷颗粒的聚集和长大，使产物中各组成相的分布趋于均匀。金属Fe相的加入，较大地提高了材料的抗弯强度和断裂韧性。