导　　师： 涂小慧; 李卫

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 暨南大学

摘　　要： ZTA陶瓷/高铬铸铁复合材料结合陶瓷和金属两种材料特性,可降低产品成本,提高产品性能,具有学术研究价值,并可满足工业生产、使用的需求。本文采用ZTA颗粒、高铬铸铁、Cu粉、Ti粉、Cu75Ti25合金粉和1Cr18Ni9Ti合金粉为原料,箱式电阻炉、行星式球磨机、金相显微镜、扫描电镜和三体磨料磨损试验机等设备,制备和分析ZTA陶瓷/高铬铸铁复合材料的界面结合状况和复合材料整体耐磨特性。研究结果表明,采用成形剂无烧结方式,成功制备出高孔隙率ZTA陶瓷预制体,孔隙率可达38%,并可承受浇铸过程中的热冲击。借鉴焊接理念,采用消失模铸造工艺,成功制备出性能优异的ZTA/高铬铸铁复合材料。观察复合界面的微观组织形貌并分析其成分,可观察到陶瓷颗粒被高铬铸铁完全包裹,二者界面间有金属粘结剂相连,从而提高了二者结合效果。同时发现不同金属粉作为粘结剂效果有所不同,不同元素对金属和陶瓷的亲和力、润湿性能不同。发现Cu和Ti对于陶瓷的润湿性较好,易迁移聚集在界面处,Cr和Ni在浇铸过程中,会溶解进入高铬铸铁基体。发现在烧结过程中,Ni会进一步促进Ti的迁移,使其聚集至界面处,实现Ti对ZTA陶瓷金属界面润湿改善,与此同时Ni会向高铬铸铁基体中迁移。选择与实际工况环境相近的高应力三体磨料磨损条件,选用ZTA（20%ZrO2）陶瓷颗粒,对比不同含量的金属粘结剂对于陶瓷与高铬铸铁的润湿性的影响,金属粘结剂含量少时无法充分包裹陶瓷界面,陶瓷与高铬铸铁直接接触,容易产生缺陷。随1Cr18Ni9Ti粉增加,复合材料耐磨性提高,1Cr18Ni9Ti含量为12%时,复合材料的耐磨性表现最佳。但金属粉的含量进一步提高,则会导致在预制体制备时成形剂使用量的提高,在浇铸过程中成形剂会残留在界面处,形成硬脆相,过多残留则反而导致性能下降。Cu75Ti25含量为12%时,复合材料的耐磨性表现最佳。发现复合材料界面间形成过渡层,金属粘结剂和高铬铸铁可完整包裹ZTA颗粒周围,二者呈现冶金结合,界面结合强度高,提高了整体复合材料耐磨性和使用寿命。对比不同成分的金属粘结剂并设计不同含量的对比试样,根据复合材料和高铬铸铁标准试样的磨损量,判断成分、含量与材料耐磨损性关系。复合材料的磨损失效其中高铬铸铁基主要为切削犁沟,陶瓷主要为疲劳剥落。增强机制为增强体对基体的保护,即“阴影效应”,以及基体对增强体所受冲击的缓冲作用,即“支撑效应”。更多还原

关 键 词： [7954377]ZTA [1361126]粘结剂 [7006579]高铬铸铁 [4813024]耐磨性 [6788695]粉末冶金 三体磨料磨损

分 类 号： [TB333]

领　　域： []