TiC对球墨铸铁组织和力学性能的影响研究

发布时间：2022-11-05 05:03

　　球墨铸铁具有良好的力学性能、铸造性能、可加工性能和价格优势,已经广泛应用于国民经济的各个领域。据统计和预测,世界范围内球墨铸铁的产量将以每年2%-4%的速率增加。传统的球墨铸铁已经不能满足生产和经济发展的新要求,因此,亟需探索改善球墨铸铁组织与性能的新途径。具有高熔点、高硬度和高化学稳定性的TiC,与铁的润湿性、相容性较好。因此,对钢铁材料,TiC颗粒是非常合适的增强颗粒。目前,TiC在铸钢、铁基复合材料以及白口铸铁中的研究已经取得一定成果,但在铸态球墨铸铁领域中却没有相关报道。因此,开展TiC对铸态球墨铸铁影响研究的工作十分必要。本文以不添加合金强化元素的球墨铸铁为基体,探讨TiC颗粒的加入方式和加入量对其组织和力学性能的影响,揭示了TiC颗粒对球墨铸铁的强化规律和机理。主要结果如下:（1）以直接外加法将TiC颗粒添加至球墨铸铁中,TiC在基体内分布均匀。当TiC的添加量为0.020 wt.%时,球墨铸铁的组织中球化率、石墨数、石墨面积比和铁素体含量大幅提高,铁素体和珠光体晶粒得到细化,球墨铸铁在强度不降低的情况下,塑性和韧性得到极大提高。当TiC颗粒的添加量逐渐增多,球化率和石墨数... 

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题意义
    1.2 球墨铸铁的组织及形成
        1.2.1 球状石墨的形成
        1.2.2 球墨铸铁的凝固
    1.3 球化和孕育处理对球墨铸铁的影响
        1.3.1 球化处理
        1.3.2 孕育处理
    1.4 增强颗粒的应用
        1.4.1 原位内生TiC颗粒的制备和应用
        1.4.2 外加TiC颗粒的制备和应用
    1.5 颗粒强化理论
        1.5.1 细晶强化
        1.5.2 其他强化机制
    1.6 研究内容
第2章 实验方法
    2.1 实验方案
    2.2 实验材料与制备
        2.2.1 基体材料
        2.2.2 制备TiC的材料
    2.3 球墨铸铁的熔炼及试样制备
        2.3.1 熔炼预处理
        2.3.2 熔炼过程
        2.3.3 试样制备
    2.4 组织性能的分析测试方法
        2.4.1 组织表征
        2.4.2 组织测量
        2.4.3 力学性能检测
第3章 外加TiC颗粒对球墨铸铁组织与力学性能的影响
    3.1 引言
    3.2 直接外加TiC颗粒对球墨铸铁组织和力学性能的影响
        3.2.1 改性处理
        3.2.2 直接外加TiC颗粒对球墨铸铁组织的影响
        3.2.3 直接外加TiC颗粒对球墨铸铁力学性能的影响
        3.2.4 小结
    3.3 中间合金添加TiC颗粒对球墨铸铁组织和力学性能的影响
        3.3.1 中间合金
        3.3.2 中间合金添加TiC颗粒对球墨铸铁组织的影响
        3.3.3 中间合金添加TiC颗粒对球墨铸铁力学性能的影响
        3.3.4 小结
第4章 内生TiC颗粒对球墨铸铁组织与力学性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验方案
    4.3 内生TiC颗粒对球墨铸铁组织的影响
        4.3.1 内生TiC颗粒对基体组织的影响
        4.3.2 内生TiC颗粒对石墨的影响
        4.3.3 内生TiC颗粒对球墨铸铁组织的影响机制
    4.4 内生TiC颗粒对球墨铸铁力学性能的影响
        4.4.1 力学性能
        4.4.2 断口形貌
    4.5 本章小结
第5章 TiC颗粒的添加方式对球墨铸铁的影响
    5.1 TiC颗粒的添加方式对球墨铸铁组织的影响
    5.2 TiC颗粒的添加方式对球墨铸铁力学性能的影响
    5.3 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年中国铸件产量数据统计[J].   铸造技术. 2018(07)
[2]第二相颗粒对晶粒长大影响的三维相场模拟[J]. 刘涛,杨梅.  热加工工艺. 2017(24)
[3]铁素体球墨铸铁低温冲击断裂行为的影响因素[J]. 李荣德,张新宁,蒋立鹏,姜珂.  机械工程学报. 2016(10)
[4]球墨铸铁金相定量分析方法探讨[J]. 冯伟标,李涛.  现代铸铁. 2015(06)
[5]铁素体球墨铸铁低温冲击断裂裂纹形核及扩展机理[J]. 张新宁,曲迎东,李荣德,尤俊华.  金属学报. 2015(11)
[6]原位制备碳化钛颗粒增强钢铁基复合材料研究现状[J]. 樊少忠,钟黎声,程仕李,李楠,赖玉军.  热加工工艺. 2015(10)
[7]球墨铸铁凝固显微组织的元胞自动机模拟[J]. 张蕾,赵红蕾,朱鸣芳.  金属学报. 2015(02)
[8]球墨铸铁中球化率和石墨大小的数字评定[J]. 朱钱兵,张覃轶.  金属加工(热加工). 2014(17)
[9]灰铸铁、球墨铸铁中的微量杂质元素[J]. 钱立,王峰.  现代铸铁. 2014(02)
[10]超细晶不锈钢/TiC复合材料的电化学腐蚀行为[J]. 陈文怡,周建,胡明.  稀有金属材料与工程. 2013(10)

博士论文
[1]内生TiCx颗粒形貌、尺寸控制及其对Cu基复合材料组织和性能的影响[D]. 张冬冬.吉林大学 2018

硕士论文
[1]碲、硼对高强韧性球墨铸铁组织和性能的影响[D]. 王巍.吉林大学 2017
[2]不同尺寸TiC陶瓷颗粒对HT200组织及性能的影响研究[D]. 贾丽.吉林大学 2016
[3]内生纳米/亚微米TiC增强铁基复合材料组织与力学性能[D]. 韩悦.吉林大学 2016
[4]Al-Ti-C-（M）体系燃烧合成内生TiCx陶瓷颗粒形貌的演变机制[D]. 张炳奇.吉林大学 2016
[5]Ni、Mn对低温高韧性球墨铸铁组织和性能的影响[D]. 葛伟丰.郑州大学 2014



本文编号：3701966