三維網(wǎng)絡(luò)SiC-20Cr復(fù)合材料的組織與摩擦性能的研究.pdf

1、隨著交通、運輸機械速度和承載能力的提升，對剎車材料的性能提出了越來越高的要求。近年來，一種新型的復(fù)合材料——網(wǎng)絡(luò)交叉復(fù)合材料引起了人們的注意。它以SiC和金屬互為支撐骨架制成三維網(wǎng)絡(luò)SiC陶瓷/金屬復(fù)合材料。該新型復(fù)合材料能允分發(fā)揮SiC陶瓷密度低、高硬度、高耐磨和高耐熱性的優(yōu)點以及會屬材料高強度、高韌性的特點。在三維網(wǎng)絡(luò)SiC/金屬復(fù)合材料中，骨架與基體之間的界面強烈地影響著該材料的性能，因此SiC骨架和基體會屬界面反應(yīng)的研究具有重要

2、的理論意義和實用價值。
　　 本文主要研究了SiC/20Cr復(fù)合材料界面的組織結(jié)構(gòu)和形成機理、該材料作為摩擦剮的動片的臺架摩擦特性以及臺架實驗后該復(fù)合材料界面組織結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明：
　　 (1)三維網(wǎng)絡(luò)SiC/20Cr復(fù)合材料中，SiC骨架和20Cr基體結(jié)合緊密，界面反應(yīng)區(qū)主要由SRZ、MRZ和C-PFZ三個主要區(qū)域構(gòu)成。與SiC相鄰的SRZ主要山石墨、Fe3Si基體構(gòu)成；與合金相鄰C-PFZ主要山α-Fe(Si)構(gòu)

3、成；在SRZ和C-PFZ之間的MRZ主要山Fe(Si)基體、(Cr，F(xiàn)e)7C3型化合物、片狀石墨和球狀石墨和Fe3C構(gòu)成。
　　 (2)在SiC/20Cr界面反應(yīng)區(qū)中，SiC分解產(chǎn)生的C、Si原子和鋼中金屬原子的反應(yīng)具有選擇性。因為C-Cr的親和性大，C原子總是優(yōu)先地向富Cr的合金一側(cè)擴散，并有選擇地與Cr反應(yīng)，形成M7C3型化合物，構(gòu)成MRZ。而絕大多數(shù)的Si原子則與合金中的Fe原子反應(yīng)形成Fe3Si，構(gòu)成SRZ的基體。在反

4、應(yīng)區(qū)中，C原子的擴散速率大于Si原子。
　　 (3)三維網(wǎng)絡(luò)SiC/20Cr界面發(fā)生固相反應(yīng)受Fe在反應(yīng)區(qū)中的擴散所控制。在短時間的液相反應(yīng)中形成的石墨、Fe3Si以及Cr的碳化物都能有效的阻止Fe擴散，降低反應(yīng)速率，從而達到控制界面發(fā)生固相反應(yīng)的目的。界面的反應(yīng)以液相反應(yīng)為主，由于生成物的阻擋，固相反應(yīng)很難進行。固相擴散對界面產(chǎn)物的均勻化和有序化起到了很大的作用。
　　 (4)慣性動力臺架實驗表明，該復(fù)合材料作為動片組