蜂窝陶瓷/球墨铸铁复合材料的制备及耐磨性能研究

发布时间：2020-12-20 20:31

　　三维网络陶瓷/铁基复合材料兼具陶瓷和铁基体的优异性能,即陶瓷的高硬度和高耐磨性以及铁基体良好的强度和韧性,所以得到人们的广泛关注。相比传统的耐磨材料,这种复合材料拥有更高的综合性能,可以适应更多复杂条件下的工况需求。同时三维网络陶瓷/铁基复合材料需要进一步发展,实现大批量生产应用。蜂窝陶瓷作为三维网络陶瓷的一种,其孔隙通透且分布均匀,与金属基体复合后表面陶瓷占比高,是优秀的陶瓷增强体;球墨铸铁具有良好的强度及韧性且生产成本低,因此本研究选择球墨铸铁作为复合材料的基体,以不同孔径的蜂窝陶瓷作为增强体,通过负压消失模铸造工艺成功制备了蜂窝孔径为3mm的RSiC/球墨铸铁复合材料,蜂窝孔径分别为1 mm、2 mm、3 mm的Al2O3/球墨铸铁复合材料和未添加蜂窝陶的瓷球墨铸铁对比试样。利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、维氏硬度计和端面摩擦磨损试验机对复合材料的组织及性能进行研究。研究结果表明:制备所得的RSiC/球墨铸铁试样和Al2O3/球墨铸铁试样复合情况良好,陶瓷与球墨铸铁结合位置无明显缺陷。RSiC/球墨铸铁试样中RSiC陶瓷与球墨铸铁基体界面处主要结合方式为机械结合,同时界面上发生少... 

【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同蜂窝陶瓷镀镍后形貌

球墨铸铁熔炼选择的原材料主要为生铁、废钢和硅铁,原材料的化学元素含量如表2.3所示。如图2.2所示球墨铸铁熔炼所用的熔炼设备为50kg中频感应电炉,在出炉前为保证成分准确使用TRUSCO CSA-2000型碳硅分析仪对碳硅含量进行测试。球墨铸铁选用的球化剂为1.6wt.%的FeSiCaMgRE,选用的孕育剂为0.50wt.%的CaBa-FeSi,并采用SrZr-FeSi进行随流二次孕育。球化剂和孕育剂化学元素成分含量见表2.4所示。

本实验主要采用负压消失模铸造,其主要通过使模型气化,金属液占据模型位置,最终凝固成型的方法,原理图如图2.3所示。即利用真空系统制造负压场使沙箱内干砂在大气压下紧实,并保持状态持续至浇注过程完成。负压消失模铸造适宜蜂窝陶瓷/球墨铸铁的的制备,负压状态下,浇注时铁液可以快速充型在蜂窝陶瓷孔洞处,最大限度保证所有孔洞被铁液填满,减少复合材料中的缺陷,效果远优于传统铸造,同时铸件表面粗糙度低有利于提高复合材料的耐磨性。2.3 组织观察方法

【参考文献】：
期刊论文
[1]陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展[J]. 汝娟坚,贺涵.  科技创新与应用. 2019(19)
[2]三维网络多孔陶瓷/金属复合材料的研究新进展[J]. 江国健,肖清,彭伟,徐家跃,刘高盛.  材料导报. 2018(S2)
[3]Al2O3复相陶瓷/高铬铸铁复合材料磨粒磨损性能的研究[J]. 王若兰,桑可正,王凡,吴名扬,曾德军.  热加工工艺. 2018(08)
[4]具有三维网络结构的莫来石纤维多孔隔热材料的制备及性能研究[J]. 任海涛,贾韬,刘家臣,郭安然.  航空科学技术. 2018(04)
[5]连续SiC纤维增强金属基复合材料研究进展[J]. 李佩桓,张勇,王涛,张亚洲,李钊,贾崇林,曲选辉.  材料工程. 2016(08)
[6]镍含量对球墨铸铁组织性能的影响[J]. 吉文哲,王守忠.  热加工工艺. 2016(15)
[7]三维网络陶瓷/铁基复合材料浸渗成形的研究进展[J]. 魏彦鹏,杨全占,高鹏,成京昌,时坚,王景成,于波.  铸造. 2016(04)
[8]具有钉扎效应的CTC_P/Cr26复合材料制备及界面结构[J]. 郑开宏,高义民,李烨飞,汤姝莉,史芳杰,孙良.  稀有金属材料与工程. 2014(03)
[9]三维网络结构Al2O3陶瓷/高铬铸铁复合材料干摩擦磨损性能[J]. 杨少锋,张炎,蔡云杰,沈成相,陈维平.  复合材料学报. 2014(03)
[10]网络互穿型碳化硅陶瓷/铁基复合材料制备及其耐磨性能[J]. 王倩,刘桂武,郑开宏,李林,王娟,乔冠军.  硅酸盐学报. 2012(04)

博士论文
[1]β-氮化硅晶须增强铝基复合材料的制备和性能研究[D]. 张晨旭.中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所) 2019

硕士论文
[1]铸造镶嵌陶瓷/金属耐磨复合材料的设计与制备[D]. 高超飞.长安大学 2017
[2]军车装甲用蜂窝夹层板的抗弹性研究及优化[D]. 王栋.大连理工大学 2013



本文编号：2928504