陶瓷颗粒/高铬铸铁液锻复合工艺与性能研究
发布时间：2022-09-29 20:11
金属材料作为传统的耐磨材料,虽然具有优良的耐磨性能,但往往性能单一,硬度、韧性、耐磨性不能同时满足使用要求。从而耐磨复合材料应运而生。颗粒增强金属基复合材料作为目前研究与成功应用最多的耐磨复合材料,存在制备工艺复杂、生产成本高以及陶瓷颗粒与金属基体的界面结合差、陶瓷颗粒分布不均匀等难题。为了解决这些问题,本文提出采用液态模锻的方法来制备陶瓷颗粒增强高铬铸铁复合抗磨件,从工艺方案、模具设计、液锻机设计与选型、工艺探索、抗磨件复合效果评价研究及组织性能检验等方面进行了系统的理论与实验研究。本论文的液锻复合抗磨件为立轴破碎机锥体上的抗磨镶条,尺寸为240x80x60mm,形状为楔形条块,均布三排镶铸孔,其中陶瓷颗粒为2-4mm的电熔ZTA （ZrO2增韧A1203）颗粒,基体为微合金化高铬铸铁KmTBCr26,陶瓷颗粒体积分数约为40%。制备抗磨件的工艺原理是“黏流布料+液锻复合”,针对此工艺对模具以及液锻机进行了设计与选型。针对液锻复合陶瓷颗粒／高铬铸铁抗磨件的工艺方案,进行了可行性实验,证明了“黏流布料+液锻复合”工艺的可行性。其次,通过大量实验,研究了不同工艺参数对复合抗磨件成形与复合...
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 选题背景与意义
1.2 金属-陶瓷复合材料概述
1.3 颗粒增强钢铁基复合材料的发展现状
1.3.1 颗粒增强钢铁基复合材料的研究现状
1.3.2 颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法
1.4 液态模锻技术生产复合材料的研究现状
1.5 本文主要的研究内容
2 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的技术方案的设计
2.1 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的工艺方案的设计
2.1.1 液锻复合抗磨件的组分与结构设计
2.1.2 液锻复合抗磨件成型的技术原理与技术关键
2.1.3 液锻复合抗磨件的可行性分析
2.1.4 液锻复合抗磨件的成型方案及可能问题与对策
2.2 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的模具设计
2.2.1 模具总体结构及设计说明
2.2.2 关键参数的设计计算
2.2.3 模具关键机构和零件的设计
2.2.4 模具材料与涂料的选择
2.3 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件液锻机选型与技术设计
2.3.1 液锻机总体结构和配置类型
2.3.2 功能要求和主要技术参数要求
2.3.3 机器配置与制造要求
2.4 本章小结
3 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的工艺实验及探索
3.1 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的工艺实验
3.1.1 液锻复合工艺的理论分析
3.1.2 用陶瓷颗粒/铝液验证液锻复合工艺
3.1.3 陶瓷颗粒/高铬铸铁液锻复合工艺实验
3.2 使液锻复合抗磨件完整充型的工艺探索及优化
3.2.1 液锻复合抗磨件不能完整充型的原因分析
3.2.2 使液锻复合抗磨件完整充型的工艺探索及优化
3.3 使液锻复合抗磨件复合效果良好的工艺探索及优化
3.3.1 液锻复合抗磨件内部颗粒分布不均的原因分析
3.3.2 液锻复合过程中金属液和陶瓷颗粒可能的充型模式
3.3.3 液锻复合抗磨件内颗粒分布均匀的工艺探索及优化
3.4 本章小结
4 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的复合效果评价研究及组织性能检验
4.1 陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的复合效果评价方法与指标设计
4.1.1 陶瓷颗粒在金属基体中的混合程度与分布均匀程度评价指标
4.1.2 陶瓷颗粒在金属基体中的团聚情况评价指标
4.1.3 陶瓷颗粒与金属基体结合情况评价指标
4.2 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨样件的复合效果评价
4.2.1 ZTA颗粒在基体中的混合程度与分布均匀程度的定量表征
4.2.2 ZTA颗粒在基体中团聚情况的定量表征
4.2.3 ZTA颗粒与基体结合情况的定量表征
4.3 陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的组织性能检验
4.3.1 液锻复合抗磨件的金相观察及硬度测试
4.3.2 液锻复合抗磨件复合界面及微观形貌
4.3.3 液锻复合抗磨件冲击断口形貌与能谱分析
4.3.4 液锻复合抗磨件的摩擦磨损性能研究
4.4 本章小结
5 结论
参考文献
作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]耐磨铸件铸渗陶瓷技术的初探[J]. 陈忠华,熊晖,孙桂祥,鲁幼勤. 新世纪水泥导报. 2015(02)
[2]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)
[3]我国水泥工业金属耐磨材料用量分析[J]. 李茂林. 新世纪水泥导报. 2011(05)
[4]复合耐磨材料在发电厂耐磨件上的应用[J]. 温新林,王秀梅,袁兴华,温鹏,杨企泰. 热处理. 2011(03)
[5]TiC强化高铬钢的显微组织及耐磨损性能[J]. 沈超,孙扬善,薛烽,周健. 中国材料进展. 2009(Z2)
[6]浅谈立磨粉磨组件的材料及其制造方法[J]. 李宏伟,孟令友. 新世纪水泥导报. 2009(03)
[7]ZrO2/Al2O3复相陶瓷的复合机理、制备、应用及展望[J]. 武志红,薛群虎,曹怡,刘世聚,范建超. 材料科学与工艺. 2009(01)
[8]耐磨件堆焊制造及再制造探讨[J]. 刘振英. 新世纪水泥导报. 2008(05)
[9]节能降耗的有效途径之一——耐磨材料的合理选用[J]. 鲁幼勤,许涛,汪贵生,熊晖. 中国水泥. 2008(01)
[10]粉末冶金合成VC铁基复合材料的耐磨性研究[J]. 丁义超,王一三,王静,鲜勇. 热加工工艺. 2007(14)
博士论文
[1]颗粒增强钢基复合材料的消失模液锻制备技术研究[D]. 宾仕博.北京交通大学 2014
[2]颗粒增强金属基复合材料动态力学性能的实验研究与数值模拟[D]. 张江涛.武汉理工大学 2007
硕士论文
[1]锆刚玉陶瓷颗粒/高铬铸铁蜂窝复合材料制备[D]. 侯占东.昆明理工大学 2014
[2]高铬铸铁表面复合材料的制备与性能研究[D]. 郑淼.中南大学 2014
[3]陶瓷颗粒增强高铬铸铁基表层复合材料的制备与磨损性能研究[D]. 赵散梅.中南大学 2012
[4]增强体参数对陶瓷/金属复合材料残余应力及耐磨性的影响[D]. 张米好.长安大学 2012
本文编号：3683232
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 选题背景与意义
1.2 金属-陶瓷复合材料概述
1.3 颗粒增强钢铁基复合材料的发展现状
1.3.1 颗粒增强钢铁基复合材料的研究现状
1.3.2 颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法
1.4 液态模锻技术生产复合材料的研究现状
1.5 本文主要的研究内容
2 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的技术方案的设计
2.1 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的工艺方案的设计
2.1.1 液锻复合抗磨件的组分与结构设计
2.1.2 液锻复合抗磨件成型的技术原理与技术关键
2.1.3 液锻复合抗磨件的可行性分析
2.1.4 液锻复合抗磨件的成型方案及可能问题与对策
2.2 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的模具设计
2.2.1 模具总体结构及设计说明
2.2.2 关键参数的设计计算
2.2.3 模具关键机构和零件的设计
2.2.4 模具材料与涂料的选择
2.3 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件液锻机选型与技术设计
2.3.1 液锻机总体结构和配置类型
2.3.2 功能要求和主要技术参数要求
2.3.3 机器配置与制造要求
2.4 本章小结
3 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的工艺实验及探索
3.1 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的工艺实验
3.1.1 液锻复合工艺的理论分析
3.1.2 用陶瓷颗粒/铝液验证液锻复合工艺
3.1.3 陶瓷颗粒/高铬铸铁液锻复合工艺实验
3.2 使液锻复合抗磨件完整充型的工艺探索及优化
3.2.1 液锻复合抗磨件不能完整充型的原因分析
3.2.2 使液锻复合抗磨件完整充型的工艺探索及优化
3.3 使液锻复合抗磨件复合效果良好的工艺探索及优化
3.3.1 液锻复合抗磨件内部颗粒分布不均的原因分析
3.3.2 液锻复合过程中金属液和陶瓷颗粒可能的充型模式
3.3.3 液锻复合抗磨件内颗粒分布均匀的工艺探索及优化
3.4 本章小结
4 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的复合效果评价研究及组织性能检验
4.1 陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的复合效果评价方法与指标设计
4.1.1 陶瓷颗粒在金属基体中的混合程度与分布均匀程度评价指标
4.1.2 陶瓷颗粒在金属基体中的团聚情况评价指标
4.1.3 陶瓷颗粒与金属基体结合情况评价指标
4.2 液锻复合陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨样件的复合效果评价
4.2.1 ZTA颗粒在基体中的混合程度与分布均匀程度的定量表征
4.2.2 ZTA颗粒在基体中团聚情况的定量表征
4.2.3 ZTA颗粒与基体结合情况的定量表征
4.3 陶瓷颗粒/高铬铸铁抗磨件的组织性能检验
4.3.1 液锻复合抗磨件的金相观察及硬度测试
4.3.2 液锻复合抗磨件复合界面及微观形貌
4.3.3 液锻复合抗磨件冲击断口形貌与能谱分析
4.3.4 液锻复合抗磨件的摩擦磨损性能研究
4.4 本章小结
5 结论
参考文献
作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]耐磨铸件铸渗陶瓷技术的初探[J]. 陈忠华,熊晖,孙桂祥,鲁幼勤. 新世纪水泥导报. 2015(02)
[2]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)
[3]我国水泥工业金属耐磨材料用量分析[J]. 李茂林. 新世纪水泥导报. 2011(05)
[4]复合耐磨材料在发电厂耐磨件上的应用[J]. 温新林,王秀梅,袁兴华,温鹏,杨企泰. 热处理. 2011(03)
[5]TiC强化高铬钢的显微组织及耐磨损性能[J]. 沈超,孙扬善,薛烽,周健. 中国材料进展. 2009(Z2)
[6]浅谈立磨粉磨组件的材料及其制造方法[J]. 李宏伟,孟令友. 新世纪水泥导报. 2009(03)
[7]ZrO2/Al2O3复相陶瓷的复合机理、制备、应用及展望[J]. 武志红,薛群虎,曹怡,刘世聚,范建超. 材料科学与工艺. 2009(01)
[8]耐磨件堆焊制造及再制造探讨[J]. 刘振英. 新世纪水泥导报. 2008(05)
[9]节能降耗的有效途径之一——耐磨材料的合理选用[J]. 鲁幼勤,许涛,汪贵生,熊晖. 中国水泥. 2008(01)
[10]粉末冶金合成VC铁基复合材料的耐磨性研究[J]. 丁义超,王一三,王静,鲜勇. 热加工工艺. 2007(14)
博士论文
[1]颗粒增强钢基复合材料的消失模液锻制备技术研究[D]. 宾仕博.北京交通大学 2014
[2]颗粒增强金属基复合材料动态力学性能的实验研究与数值模拟[D]. 张江涛.武汉理工大学 2007
硕士论文
[1]锆刚玉陶瓷颗粒/高铬铸铁蜂窝复合材料制备[D]. 侯占东.昆明理工大学 2014
[2]高铬铸铁表面复合材料的制备与性能研究[D]. 郑淼.中南大学 2014
[3]陶瓷颗粒增强高铬铸铁基表层复合材料的制备与磨损性能研究[D]. 赵散梅.中南大学 2012
[4]增强体参数对陶瓷/金属复合材料残余应力及耐磨性的影响[D]. 张米好.长安大学 2012
本文编号：3683232
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