ZTA颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备及其耐磨性能研究

发布时间：2021-10-23 07:53

　　以自制的不同Ti含量的Fe-Ti预制体粘结剂和ZTA（氧化锆增韧氧化铝）陶瓷颗粒为原料,制备出多孔陶瓷预制体,然后采用消失模铸造制备了ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料。利用OM、XRD、SEM等手段分析了复合材料的物相组成,并进行高应力碾碎式三体磨料磨损试验,测试了复合材料的耐磨性,探索了复合材料的磨损机制。结果表明,采用含10wt%Ti预制体粘结剂制备的复合材料耐磨性为高铬铸铁的3倍,采用含15wt%Ti预制体粘结剂制备的复合材料耐磨性为高铬铸铁的2.4倍。复合材料的界面结合良好,磨损过程中,ZTA陶瓷颗粒对高铬铸铁基体形成保护作用,基体对ZTA陶瓷颗粒起到良好的支撑作用,两者协同作用增强了复合材料的耐磨性能。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(10)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

ZTA陶瓷颗粒

按以下步骤制备复合材料：(1)将低于150目的铁粉和钛粉按照一定的比例与无机粘结剂混合制备出预制体粘结剂（Ti含量分别为10wt%、15wt%）。(2)将ZTA陶瓷颗粒与预制体粘结剂按照一定的比例混合，使金属粉末均匀覆盖在ZTA陶瓷表面，填入模具，成型后放入烘箱80℃保温4 h，制备出具有一定孔隙的陶瓷预制体，因为制备的预制体具有较高强度，在高铬铸铁浇注过程中不易被冲散。(3)采用消失模铸造制备复合材料试样，将制备好的预制体放入消失模中，浇注高铬铸铁铁液，浇注温度为1500～1550℃，冷却后获得铸态复合材料试样，经热处理后，得到热处理态复合材料试样。图2为复合材料的热处理工艺曲线示意图。热处理态复合材料的高铬铸铁基体主要为马氏体，洛氏硬度为64.7 HRC。1.2 三体磨料磨损试验

高应力碾碎式三体磨料磨损试验在MMH-5A型环块磨损试验机上进行。对磨轨道为热轧AISI1020钢，硬度为150 HV，选用6号石英砂作为磨料（SiO2,800～1200 HV）。图3为三体磨料磨损试验系统的示意图。磨损参数：主转速30r/min，单次磨损时间为30min，轨道半径180mm。每个磨损试样测试时间为90min。磨损试样首先进行30min的预磨，之后以30min为单次磨损时间，每个磨损试样进行3次磨损失重数据采集。每次磨损试验均采用新石英砂。将磨损完成的试样浸泡于无水乙醇中，超声清洗10min烘干，采用电子天平（精确到0.1mg）称重，记录重量损失。磨损重量损失为3次试验结果的均值。在相同试验参数下进行基体材料高铬铸铁的三体磨料磨损试验。1.3 分析与表征

【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]热处理对高铬铸铁基蜂窝陶瓷复合材料耐磨性的影响[J]. 周谟金,蒋业华,温放放,种晓宇.  材料导报. 2017(14)
[3]颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能[J]. 郑开宏,赵散梅,王娟,陈亮,李林.  铸造. 2012(02)

硕士论文
[1]消失模铸造法制备多孔陶瓷/Fe基复合材料[D]. 刘靓.沈阳工业大学 2018
[2]ZTA陶瓷/高铬铸铁基复合材料的制备及其组织结构研究[D]. 任强.太原理工大学 2017



本文编号：3452790