双连续TiC/Fe复合材料的制备技术研究

发布时间：2023-02-15 18:40

　　本文以高温、高速、耐磨损为工况背景,开发了一种以铁为基体,以TiC为增强相的具有双连续结构的TiC/Fe复合材料及其制备技术。这种双连续结构使陶瓷增强相和金属基体之间形成很强的相互约束作用,有利于充分发挥各自性能优点,具有广泛的应用前景。本文首先以聚氨酯海绵为前驱体,以TiC微粉为原料,并添加少量钛粉、还原铁粉及羰基铁粉为烧结助剂,采用有机前驱体浸渍法制备了具有三维网络结构的TiC多孔陶瓷,研究了多孔陶瓷预制体的组分优化以及聚氨酯海绵的孔径、浆料涂覆次数等因素对TiC多孔陶瓷的孔隙结构、孔隙率和孔棱直径的影响。在此基础上采用无压浸渗工艺制备出双连续TiC/Fe复合材料,研究了浸渗工艺及其机理,分析了复合材料的物相组成,观察了其宏观结构与微观结构,测试了复合材料的基本力学性能。研究结果表明,在TiC原料中加入T、Fe能消除多孔陶瓷中有机物分解所得的残炭,并原位反应生成TiC、Fe3C,且加入Fe能明显提高多孔陶瓷的强度；制备出的TiC多孔陶瓷结构完整,孔隙率及孔棱直径可控。TiC/Fe复合材料浸渗制备过程中,多孔陶瓷和金属表面吸附的氧在两者界面附近生成Ti和Fe的氧化物,阻碍浸渗的发生,...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 铁基复合材料的研究现状
        1.2.1 铁基复合材料增强相的选择
        1.2.2 铁基复合材料的制备方法
        1.2.3 铁基复合材料的力学性能
    1.3 增强相TiC简介
    1.4 多孔陶瓷预制体的制备工艺
        1.4.1 发泡工艺
        1.4.2 挤出成型工艺
        1.4.3 自蔓延高温合成工艺
        1.4.4 添加造孔剂法
        1.4.5 凝胶注模成型
        1.4.6 有机泡沫浸渍法
    1.5 研究目标和内容
        1.5.1 研究目标
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 可行性分析
2 实验方法
    2.1 技术路线
    2.2 实验原料和实验设备
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验仪器设备
    2.3 实验步骤
    2.4 材料性能测试
        2.4.1 多孔陶瓷预制体气孔率和体积密度的测试
        2.4.2 复合材料的密度测试
        2.4.3 复合材料的硬度测试
        2.4.4 抗压强度的测试
        2.4.5 弯曲强度的测试
        2.4.6 拉伸强度的测试
3 TiC多孔陶瓷预制体的制备及结构控制
    3.1 TiC多孔陶瓷预制体的浸渍及烧结工艺
    3.2 TiC多孔陶瓷预制体组分的优化
    3.3 TiC多孔陶瓷预制体的结构控制
        3.3.1 TiC多孔陶瓷预制体的孔隙结构
        3.3.2 TiC多孔陶瓷预制体的孔棱结构
        3.3.3 TiC多孔陶瓷预制体的孔隙率
    3.4 TiC本章小结
4 双连续TiC/Fe复合材料的制备及性能研究
    4.1 浸渗过程分析
        4.1.1 氧化物的生成对浸渗的影响
        4.1.2 基体碳含量对浸渗的影响
        4.1.3 真空环境对浸渗的影响
        4.1.4 温度对浸渗的影响
    4.2 复合材料的结构
    4.3 双连续TiC/Fe复合材料的基本性能
        4.3.1 复合材料的硬度
        4.3.2 复合材料的密度
        4.3.3 复合材料的抗压强度
        4.3.4 复合材料的抗弯强度
        4.3.5 复合材料的抗拉强度
    4.4 本章小结
5 结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3743627