【摘 要】
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高铬铸铁因具有一定耐磨性能且成本较低而广泛用做磨损材料,但随着对材料性能的要求越来越高,急需进一步提高高铬铸铁抗磨损性能。本文是采用粉末冶金法原位反应生成Ti&W碳化物提高高铬铸铁铸件的抗磨损性能,研究预制体的制备工艺,探究原位生成Ti C、WC、（Ti,W）C颗粒在高铬铸铁组织中分布情况及Ti&W碳化物对高铬铸铁复合材料耐磨性能的作用机制。浇注前,通过粉末冶金方法制备5.7×10×20cm带蜂窝
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高铬铸铁因具有一定耐磨性能且成本较低而广泛用做磨损材料,但随着对材料性能的要求越来越高,急需进一步提高高铬铸铁抗磨损性能。本文是采用粉末冶金法原位反应生成Ti&W碳化物提高高铬铸铁铸件的抗磨损性能,研究预制体的制备工艺,探究原位生成Ti C、WC、（Ti,W）C颗粒在高铬铸铁组织中分布情况及Ti&W碳化物对高铬铸铁复合材料耐磨性能的作用机制。浇注前,通过粉末冶金方法制备5.7×10×20cm带蜂窝状的Ti&W-Fe-C预制体。研究是粉末工艺参数对预制体强度的影响,在球料比8:1、转速250r/min、球磨2h的球磨工艺,粉末成型压力100MPa,烧结温度1100℃的条件下,烧结后预制体的强度最高,可承受64MPa的冲击。然后,将Ti&W-Fe-C预制体固定在特定位置进行浇注。结合热力学计算及实验分析可知,预制体在浇铸过程中会发高温自蔓延反应生成Ti C、WC、（Ti,W）C等碳化物颗粒。显微组织分析发现,通过原位合成法制备的Ti C、WC、（Ti,W）C颗粒的平均粒径在5μm以下,且少量碳化物颗粒出现团聚;基体组织为初晶碳化物、铁素体和共晶碳化物。Ti&W碳化物增强高铬铸铁复合材料硬度结果表明,Ti C、WC、（Ti,W）C等碳化物颗粒硬度较高,平均硬度分别达到55.2HV、57.5HV和65HV。然后,三种Ti&W碳化物增强高铬铸铁复合材料中高铬铸铁平均硬度有所不同。在Ti C增强高铬铸铁中,分布在预制体Ti C内的高铬铸铁平均硬度为28HV,而基体中高铬铸铁平均硬度为18.5HV;在WC增强高铬铸铁中,分布在预制体WC内的高铬铸铁平均硬度为35.1HV,而基体中高铬铸铁平均硬度为24.1HV;在（Ti,W）C增强高铬铸铁中,分布在预制体Ti C内的高铬铸铁平均硬度为28.8HV,而基体中高铬铸铁平均硬度为18.9HV。最后对复合材料和高铬铸铁的耐磨性能进行分析发现,三种复合材料的三体磨损性能均较高铬铸铁提高1.2倍以上。复合材料磨损性能提高主要是原位生成的Ti C、WC、（Ti,W）C颗粒对基体的保护和支撑作用。高铬铸铁主要发生磨粒磨损,磨损机主要是微观切削、微观剥落等机理。而复合材料主要发生磨粒磨损-粘着磨损,复合材料的表面在磨粒反复的滚压下增强相颗粒会发生反复的塑变、加工硬化、脆性断裂甚至是出现疲劳断裂。凸起的碳化物颗粒容易和磨屑形成咬合发生粘着磨损。
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