陶瓷颗粒增强金属基复合材料,因为其工艺实用可靠、耐磨性能优异,在耐磨领域的使用越来越多,金属-陶瓷复合耐磨零件使用寿命较传统金属材料明显提高,经济效益突显。但由于陶瓷颗粒与金属之间润湿性较差,对于材料制备的稳定性和可靠性提出严峻挑战。目前国内对于铁基金属-陶瓷复合材料的研究尚在起步阶段,加强此类材料的研究,具有重大的现实意义。SiC陶瓷作为常用的耐磨材料,因为其高硬度、高比强度与比模量等特点,是理想的增强材料。高铬铸铁是传统耐磨材料,其内部碳化物可以很好的增强材料,且其熔融状态下流动性较好,适用于浇注等工艺。惰性气体保护无压浸渗法,能够提供制备过程需要的非氧化环境,成本较低,设备相对简单,适合制备大型零部件。本文针对SiC陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料无压浸渗法的制备,活性元素对浸渗过程的影响,以及复合材料的组织结构和耐磨性等展开试验研究,为此类复合材料的应用提供理论指导和试验参考。首先,将增强颗粒和必要的活性元素颗粒充分混合,在适当的双侧轴向压力下制备成陶瓷预制体。将混合颗粒陶瓷预制体和相应的高铬铸铁置于氩气保护的高温管式炉内,通过无压浸渗制备复合材料。对所制备的复合材料,采用SEM、EDS和XRD分析其内部组织结构、相分布、界面结合情况、缺陷等。采用往复式摩擦实验方法测试其摩擦磨损性能,包括摩擦系数、磨损率,并对磨损后的微观结构进行分析。得到如下结论:1.Ti颗粒作为活性剂,促进浸渗发生,成功制得SiC/高铬铸铁复合材料;随着Ti含量的增大,浸渗深度增大,含10%Ti的预制体浸渗深度较含5%Ti的预制体增加约30%。添加Ni、Co作为活性元素的SiC预制体不能被高铬铸铁浸渗。Ti通过与扩散的C元素结合生成TiC。TiC引导金属液对预制体浸渗,是促进浸渗行为发生的关键。2.SiC颗粒均匀分布在高铬铸铁基体中,形成均匀的复合材料,界面结合良好。TiC与SiC颗粒及金属基体之间形成结合紧密的界面;检测到TiC、TiO、FeO等新相。3.Si元素的扩散能力较弱,C元素较均匀地分布在预制体内,Cr元素主要分布在金属基体中,向SiC颗粒扩散也较明显。4.复合材料相对于高铬铸铁,具有优异的减磨性能。其摩擦系数较高铬铸铁降低超过50%,磨损率约为高铬铸铁的1/6,其磨损过程较平稳。在同等条件,高铬铸铁明显进入加速磨损阶段,而复合材料依然表现出优异的抗磨损性能。5.从磨损面的微观形貌可知,复合材料在相同情况下,其抗磨损程度要好于高铬铸铁,未出现明显的疲劳磨损。在摩擦过程中,复合材料的金属基体优先破碎,在继续摩擦过程中伴随着金属和陶瓷颗粒相界面的解离。增强颗粒在失去金属基体保护的情况下破碎,两者逐渐形成硬质磨屑,在摩擦副之间形成三体磨损。