碳化物共晶體-錳白銅抗磨料磨損復(fù)合材料.pdf

1、抗磨料磨損顆粒強(qiáng)化金屬基復(fù)合材料的研發(fā)是近年來(lái)復(fù)合材料發(fā)展的一個(gè)主要方向。隨著現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的不斷進(jìn)步、發(fā)展，人民對(duì)抗磨料磨損材料的要求也越來(lái)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(fù)合材料等)已不能滿足人們因?yàn)樵絹?lái)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(qiáng)化金屬基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)是建立在新的顆粒強(qiáng)化相、新的基體材料合理選擇基礎(chǔ)上的。 本學(xué)位論文以共晶碳化鎢和共晶碳化鉻為顆粒強(qiáng)化相材料，

2、以鑄造錳白銅為基體材料，在對(duì)這些材料的冶金學(xué)基礎(chǔ)和力學(xué)性能的周密分析基礎(chǔ)上，用真空熱壓法制備了顆粒分布均勻的、致密的、體積分?jǐn)?shù)為0～45％的共晶碳化鎢(鉻)/錳白銅復(fù)合材料，并通過二體磨料磨損實(shí)驗(yàn)，比較了新的復(fù)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(diǎn)主要結(jié)論： 一、鑄造碳化鎢和鑄造碳化鉻作為顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的硬質(zhì)強(qiáng)化相既有較高的硬度(顯微硬度20000～30000MPa)，又有合理的強(qiáng)韌性(KI

3、c：4～5MPa·m0.5)，是理想的復(fù)合材料的顆粒強(qiáng)化相。 二、用陶瓷壓痕斷裂力學(xué)理論，建立了強(qiáng)化相壓痕裂紋尺寸與其斷裂韌性的關(guān)系，并計(jì)算出碳化物共晶體的斷裂韌性。解決了本文復(fù)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(shí)效和形變時(shí)效兩種常見的強(qiáng)化方法外，還可以經(jīng)過鑄態(tài)直接時(shí)效的方法進(jìn)行強(qiáng)化(400℃～470℃，HV400以上)，而且合金成分范圍寬(Mn：20％～35％)，在所研究的時(shí)間范圍內(nèi)沒有

4、過時(shí)效現(xiàn)象(96小時(shí))。這就進(jìn)一步擴(kuò)大了錳白銅的應(yīng)用領(lǐng)域，使之可以作為抗磨料磨損復(fù)合材料的基體材料。 四、錳白銅合金的鑄態(tài)時(shí)效機(jī)理是：較長(zhǎng)時(shí)間過程的溶質(zhì)原子有序化加上晶內(nèi)MnNi相的析出(鑄態(tài)下時(shí)效具有較長(zhǎng)的孕育期，在孕育期主要進(jìn)行溶質(zhì)原子的有序化，在后期以MnNi的晶內(nèi)析出為主，MnNi相的析出是合金時(shí)效強(qiáng)化的主要原因)。 五、提出了一個(gè)新的、更精確的復(fù)合材料磨損率的預(yù)測(cè)模型。本模型除了考慮材料的硬度的因素外，還將斷裂