TiC-TRIP鋼復合材料力學性能與耐磨機制研究.pdf

1、本論文以 TRIP鋼粉和 TiC粉為原料，采用熱壓燒結技術(1150℃，30 MPa，1 hour，N2氣氛)制備了不同TiC含量的TiC/TRIP鋼復合材料，并對該復合材料進行了850℃、保溫1小時的熱處理。應用 X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等現代分析手段和三點彎曲及單邊切口梁法等力學性能測試方法，系統(tǒng)探究了TiC含量及熱處理對TiC/TRIP鋼復合材料的力學性能的影響規(guī)律，并以 Si3N4陶瓷球為對磨副，探討了TiC含量

2、及熱處理對TiC/TRIP鋼復合材料的摩擦磨損性能的影響規(guī)律，初步闡明了該復合材料的摩擦磨損機理。
　　研究結果表明：TiC/TRIP鋼復合材料的相對密度、抗彎強度及斷裂韌性隨TiC含量的升高呈下降的趨勢，其中未加入 TiC的TRIP鋼材料的相對密度、抗彎強度和斷裂韌性最大，其值分別為97.7％、1079.8 MPa和27.51 MPa·m1/2，恰恰相反，硬度隨 TiC含量的升高呈上升趨勢，當 TiC含量為40wt.％時，硬度達

3、到最大值，其值為4.40 GPa；TiC/TRIP鋼復合材料熱處理后相對密度和力學性能隨 TiC含量的變化趨勢與和熱處理前相同，當TiC含量小于10 wt.％時，TiC/TRIP鋼復合材料的抗彎強度和斷裂韌性值高于熱處理之前，當TiC大于10 wt.％時，抗彎強度及斷裂韌性值低于熱處理之前。
　　XRD測試分析表明，TiC/TRIP鋼復合材料熱處理前由α-Fe、γ-Fe和Ti C三相組成，表明在制備復合材料過程中沒有發(fā)生化學反應且

4、兩相間化學相容性較好；熱處理后復合材料主要由 TiC和α-Fe兩相組成，表明經熱處理后γ-Fe相基本轉化為α-Fe相。
　　從斷口的SEM照片可看出，TiC/TRIP鋼復合材料中TiC的斷裂方式主要為沿晶斷裂，并伴有穿晶斷裂，TRIP鋼的斷裂方式為韌性斷裂。熱處理之后斷口斷裂方式與熱處理前相同，但隨著 TiC含量增加明顯可以看出TRIP鋼材料韌性斷裂變少，導致復合材料抗彎強度韌性較熱處理前下降。
　　在載荷、轉速和滑動時間固

5、定情況下，我們對不同 TiC含量下TiC/TRIP鋼復合材料進行摩擦磨損試驗。研究表明，隨著 TiC含量的增加，復合材料的摩擦系數呈先減小后增加的趨勢，復合材料磨損率和陶瓷球磨損直徑均呈先下降后上升的趨勢。當TiC含量為30 wt.％時材料摩擦系數和磨損率以及球磨損直徑達到最小值(0.531、2.8?10-7g/N?m、0.72 mm)。熱處理后 TiC/TRIP鋼復合材料的磨損性能隨 TiC含量增加的變化規(guī)律與熱處理前相同，同樣的熱處