ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备及其组织结构研究

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本文使用不同规格的ZTA(氧化铝增韧氧化锆)陶瓷作为增强颗粒、以高铬铸铁作为金属基体,对ZTA陶瓷颗粒表面镀金属或包覆金属及化合物微粉,采用粘结剂粘结制备成陶瓷颗粒预制体,采用负压铸造技术成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料。成功制备出ZTA颗粒表面镀Ni、Cu、Co以及包覆Cr、Al、B4C、Fe2O3、Cr2O3等微粉的复合材料,采用SEM、EDS、XRD等方法实验分析了上述复合材料界面的组织结构、元素分布以及相结构组成,探究镀层元素和活性物质对复合材料组织结构的影响,以及对铸渗和界面结合的影响。得出以下结论:(1)镀镍复合材料界面过渡层存在Si、Na的显著聚集和Al的扩散进入,以及Fe、Cr、C、O、Ni、Zr等元素扩散,并且形成多种化合物,如Al2Cr、Ni Si3P4、Al3Zr2、Zr3Ni O等。含Ni的Ni Si3P4、Zr3Ni O等降低陶瓷润湿性,提高铸渗效果。(2)镀钴复合材料界面过渡层形成Al、Si、Na显著聚集,C、O、Fe、Cr、Co等元素扩散,并且形成Co Al2O4、Co Cr2O4、Fe Co Cr O4、Co3O4、Co C等多种化合物。这些化合物可以改善ZTA陶瓷的润湿性,促进陶瓷与高铬铸铁的铸渗与结合。(3)镀铜复合材料界面过渡层形成Si、Na的显著聚集和Al的扩散进入,以及Fe、Cr、Cu、C、O、Zr等元素扩散;并且形成Cu Al O2、Al Cu2Mn、Cu Cr O4、Al5Fe2、Fe Zr2、Na Si Al O4等多种化合物,降低陶瓷润湿性,提高铸渗效果。(4)包覆Al,Cr+B4C,Al+Cr2O3,Al+Fe2O3等活性物质,在界面过渡层形成不同化合物,能够不同程度的改善润湿性,促进铸渗,加强陶瓷与高铬铸铁结合。
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