Ti(C,N)-Fe復(fù)合材料制備工藝及其性能研究.pdf

1、金屬基復(fù)合材料作為復(fù)合材料的一個(gè)重要分支在近幾十年來(lái)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用,金屬基復(fù)合材料發(fā)展的早期主要集中在以玻璃纖維增強(qiáng)塑料(俗稱(chēng)玻璃鋼)上,但是隨著工業(yè)水平的發(fā)展和對(duì)復(fù)合材料的研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的復(fù)合材料尤其是以聚合物為基體的復(fù)合材料在應(yīng)用于高溫條件和其他特殊條件時(shí)具有很大的局限性,因此既具有高硬度、高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)同時(shí)又具備良好的機(jī)械加工性能和高導(dǎo)電導(dǎo)熱等性能的顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料在近年來(lái)得到了極大的發(fā)展。由于鐵是最為

2、常用的結(jié)構(gòu)工程材料,因此改善和提高以鐵為基體的復(fù)合材料的性能必定具有很大的研究?jī)r(jià)值。本文以鈦鐵、氮化鉻鐵、碳粉和海綿鈦為原料通過(guò)原位自生技術(shù)制備了Ti(C,N)/Fe復(fù)合材料,另外,本文從提高Ti(C,N)/Fe復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能的角度出發(fā),采用真空熱壓燒結(jié)工藝制備出了綜合性能較好的Ti(C,N)/Fe復(fù)合材料,并對(duì)復(fù)合材料的組分、微觀結(jié)構(gòu)、燒結(jié)工藝參數(shù)及其摩擦磨損性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　本論文就Ti(C,N)含量、燒結(jié)工

3、藝對(duì)Ti(C,N)/Fe復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在燒結(jié)溫度為1300℃、保溫時(shí)間為60min、燒結(jié)壓力為20MPa時(shí)Ti(C,N)含量為30％的Ti(C,N)/Fe復(fù)合材料具有良好的綜合力學(xué)性能,其抗彎強(qiáng)度為838MPa、斷裂韌性為15.62MPa·m1/2、硬度為9.58GPa,與傳統(tǒng)的金屬材料相比,雖然在抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性方面有略微的下降,但是其硬度有了很大的提高,綜合力學(xué)性能的到了平衡和

4、優(yōu)化。就微觀結(jié)構(gòu)而言,本實(shí)驗(yàn)得到的Ti(C,N)/Fe復(fù)合材料組織均勻,晶粒尺寸細(xì)小且分布均勻,對(duì)復(fù)合材料起到了很好的彌散強(qiáng)化的作用。在斷裂的過(guò)程中,呈現(xiàn)出穿晶斷裂和沿晶斷裂相混合的混合斷裂模式。
　　對(duì)所制備的Ti(C,N)/Fe復(fù)合材料的摩擦磨損性能進(jìn)行了研究,研究分析了Ti(C,N)含量、燒結(jié)工藝對(duì)復(fù)合材料摩擦系數(shù)與磨損率的影響。另外借助掃描電鏡和X射線衍射分析儀對(duì)磨損試樣表面進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)及表面形貌觀察與分析,進(jìn)而對(duì)Ti(