原位合成熔铸法制备tic颗粒增强2cr13钢基复合材料显微组织、性能及工艺研究

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1、原位合成熔铸法制备TiC颗粒增强2Crl3钢基复合材料显微组织、性能及工艺研究摘要本文利用原位合成熔铸法制各了TiC颗粒增强2Crl3钢基复合材料，并采用合理的热形变和热处理工艺改善了复合材料铸锭的组织。利用OM、SEM、XRD、碳硫仪等多种现代分析手段研究了复合材料的显微组织和TiC颗粒的形貌和分布，并测试了复合材料的常规力学性能、耐磨损性能和耐腐蚀性能。对熔炼工艺的研究表明，原位合成熔铸法制备TiC／2Crl3复合材料在工艺上是完全可行的。熔体中的Ti和C在高温下发生原位合成反应，可以在基体中形成稳定存在的TiC颗粒。铬元素、钛元素和TIC颗粒的含量基本到位。本文采用的生产性工艺。可以在大

2、气中大炉量地制备TIC颗粒分布均匀的复合材料。对复合材料的热变形和热处理工艺的研究表明，锻、轧等热形变工艺和均匀化退火、淬火回火等热处理工艺可以在很大程度上的改善基体的组织，从而提高复合材料的性能。空冷淬火和油冷淬火均可使基体获得马氏体组织。随着回火温度的降低，复合材料的强度和硬度提高，塑性下降。在500--550"C温度范围回火时，2Crl3基体会出现回火脆性。随着回火温度的变化，复合材料的耐磨损性能无大的变化。对复合材料显微组织的研究表明，当TiC颗粒的含量为3wt％和4wt％、预制块中钛碳原子比为1：1和3"2时，TiC颗粒在基体中分布均匀，与基体结合良好，界面干净，具有很高的热稳定性。

3、TiC颗粒大小在5-10$u'a左右，呈现为不规则多边形状。高温(660℃)回火后，复合材料的组织为细小均匀的回火索氏体上分布着TiC颗粒。低温(250℃、350"C)回火后，基体的组织则为回火马氏体。当TiC颗粒的含量达到5wt％，预制块中钛碳原子比达到2：3时，基体中的TiC颗粒发生了一定程度的团聚。高温(660℃)回火后，复合材料的显微组织除了回火索氏体和TiC颗粒外，还有因偏析形成的莱氏体和块状碳化物，以及大量细小弥散的析出碳化物。对复合材料常规力学性能的研究表明，TiC颗粒的引入提高了基体的室温抗拉强度和屈服强度。本文中以引入4wt％TiC、预制块中钛碳原子比为1：l的复合材料的强度

4、最高，但塑性和韧性有一定程度的下降。当TiC颗粒的含量为3wt％和4wt％、预制块中钛碳原子比为1：l和3：2时，复合材料的塑性和韧性下降幅度不大。对复合材料耐磨损性能的研究表明，TIC颗粒的引入极大地减少了基体产生犁沟和显微切削的几率，使得复合材料的耐磨损性能较之基体有了显著的提高。对复合材料耐腐蚀性能的研究表明，在本文的腐蚀试验条件下，复合材料的耐腐蚀性优于基体。随着TiC颗粒含量和预制块中碳量的增加，复合材料的耐腐蚀性能下降。啊c含量在3wt％-4wt％范围内、预制块中钛碳原子比在3：2到l：l范围内的复合材料配比是合理的、成功的。将复合材料的热处理工艺定为1000℃油淬，350℃回火可

5、以使复合材料的硬度、韧性、耐蚀性、耐磨性等性能最好的满足刀口材料的使用要求。在本文的磨损试验条件下，不同热加工、热处理状态下的3％1：l复合材料的耐磨损性能都明显优于812硬质Co合金。关键词：TiC2Crl3不锈钢复合材科显微组织常规力学性能耐磨损性能耐腐蚀性能—

6、士●—蛾3tFabrication，MicrostruetureandMechanicalPropertiesofTiCParticlesReinforced2Crl3MatrixCompositeABS7耶5tACTncparticulatereinforced2Crl3matrix(TiCp／2Crl3)compositesh

7、avebeenprocessedbyin-situsolidificationtechnologyinthisthesis．Afterappropriatethemomechaniealprocessingandheat-treatment,thecompositeshavebeensuccessfullyproduced．Themicrostructuresofcomposites．thedistributionandmorphologyof币CparticleshavebeeninvestigatedbyusingOM,SEM，XRDand$mneothermodeminstnlments

8、．111emechanicalproperties，wearandcorrosionresistanceofthecompositeshavealsobeeninvestigated，n"in-situsolidificationtedmologYhasbeenprovedtobesncccssfulforthefabricationoftheTiCocomposites．Reactionofti