碳化物共晶體-錳白銅抗磨料磨損復合材料.pdf

1、抗磨料磨損顆粒強化金屬基復合材料的研發(fā)是近年來復合材料發(fā)展的一個主要方向。隨著現(xiàn)代工業(yè)社會的不斷進步、發(fā)展，人民對抗磨料磨損材料的要求也越來越高。傳統(tǒng)的抗磨料磨損材料(像白口鑄鐵、高錳鋼、高鉻鑄鐵、陶瓷顆粒/輕金屬基復合材料等)已不能滿足人們因為越來越苛刻的服役條件所提出的要求。而新的抗磨料磨損顆粒強化金屬基復合材料的設計是建立在新的顆粒強化相、新的基體材料合理選擇基礎上的。 本學位論文以共晶碳化鎢和共晶碳化鉻為顆粒強化相材料，

2、以鑄造錳白銅為基體材料，在對這些材料的冶金學基礎和力學性能的周密分析基礎上，用真空熱壓法制備了顆粒分布均勻的、致密的、體積分數(shù)為0～45％的共晶碳化鎢(鉻)/錳白銅復合材料，并通過二體磨料磨損實驗，比較了新的復合材料與傳統(tǒng)的高鉻鑄鐵(28Cr)在磨損性能上的差別，并得出如下幾點主要結論： 一、鑄造碳化鎢和鑄造碳化鉻作為顆粒增強金屬基復合材料的硬質強化相既有較高的硬度(顯微硬度20000～30000MPa)，又有合理的強韌性(KI

3、c：4～5MPa·m0.5)，是理想的復合材料的顆粒強化相。 二、用陶瓷壓痕斷裂力學理論，建立了強化相壓痕裂紋尺寸與其斷裂韌性的關系，并計算出碳化物共晶體的斷裂韌性。解決了本文復合材料磨料磨損模型中重要參數(shù)的獲取問題。 三、錳白銅合金除了用淬火時效和形變時效兩種常見的強化方法外，還可以經(jīng)過鑄態(tài)直接時效的方法進行強化(400℃～470℃，HV400以上)，而且合金成分范圍寬(Mn：20％～35％)，在所研究的時間范圍內沒有

4、過時效現(xiàn)象(96小時)。這就進一步擴大了錳白銅的應用領域，使之可以作為抗磨料磨損復合材料的基體材料。 四、錳白銅合金的鑄態(tài)時效機理是：較長時間過程的溶質原子有序化加上晶內MnNi相的析出(鑄態(tài)下時效具有較長的孕育期，在孕育期主要進行溶質原子的有序化，在后期以MnNi的晶內析出為主，MnNi相的析出是合金時效強化的主要原因)。 五、提出了一個新的、更精確的復合材料磨損率的預測模型。本模型除了考慮材料的硬度的因素外，還將斷裂