铸造烧结工艺对ZTA陶瓷力学性能和三体磨损性能的影响

铸造烧结法制备ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料工艺过程中,ZTA陶瓷增强体的性能演变直接关系到复合材料的综合性能。本文研究了铸造烧结工艺对ZTA陶瓷组分和力学性能的影响,对比了热处理态ZTA陶瓷与高铬铸铁的三体磨损性能。结果表明:铸造烧结各工艺段,ZTA陶瓷都由t-ZrO_2相、α-Al_2O_3相和少量m-ZrO_2相组成,铸造烧结工艺对ZTA陶瓷密度影响较小,但对抗弯强度和硬度的影响较大;热处理态ZTA陶瓷硬度是高铬铸铁的2.65倍,三体磨料磨损性能是高铬铸铁的1.52倍。     

颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能

将粒径为1～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂均匀混合后填充到具有蜂窝状内腔的模具中固化后获得蜂窝状多孔陶瓷预制体,浇注高铬铸铁金属液铸渗陶瓷预制体成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明:复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为48％～58％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;经热处理后复合材料的耐三体磨料磨损性能是工程中常用的Cr20高铬铸铁的5.9倍.     

WC陶瓷颗粒/高铬铸铁复合材料板锤的研制

采用消失模铸造研制WC陶瓷颗粒/高铬铸铁复合材料板锤铸件,从铸件浇冒口系统设计,WC陶瓷颗粒涂层制备与粘结工艺、铸造关键工艺控制、高铬铸铁熔炼与浇注工艺和热处理工艺等方面介绍了试验方法与研制技术。结果表明,WC陶瓷颗粒涂层与高铬铸铁液体复合浇注时,采用提高铁水浇注温度和砂箱内的真空负压度,能增强高铬铸铁与WC陶瓷颗粒的铸渗效果,其截面(厚度为6~8 mm)无孔洞和夹渣(砂)缺陷,界面结合牢固;研制的板锤耐磨性好,使用寿命比原高铬铸铁提高43%,极大地提高设备的生产效率和企业的经济效益,性价比优势明显。     

Al_2O_3复相陶瓷/高铬铸铁复合材料磨粒磨损性能的研究

采用铸造镶嵌法制备了Al_2O_3复相陶瓷/高铬铸铁复合材料。利用化学气相沉积技术在陶瓷增强体表面形成Ti涂层,研究Ti涂层对复合材料形成,以及涂层、两种陶瓷增强体对复合材料磨粒磨损性能的影响。结果表明:陶瓷增强体表面的Ti涂层,可明显改善复合材料的界面结合;复合材料相对于高铬铸铁,耐磨性均得到较大的提高(约50%)。对同一种陶瓷增强体的复合材料来说,陶瓷增强体经过表面改性的复合材料耐磨性优于陶瓷增强体表面未改性的复合材料,耐磨性提高幅度大约为10%。     

ZTA陶瓷/高铬铸铁复合材料浸渗组织及机理

以高铬铸铁为金属基体,添加Ti粉的ZTA陶瓷颗粒为增强体,采用无压浸渗方法制备了ZTA陶瓷/高铬铸铁复合材料。采用SEM、EDS、XRD等试验方法分析了该复合材料的成分分布和组织结构。结果表明,高铬铸铁熔体能够浸渗到Ti含量为5%的ZTA预制体中,并在复合材料中均匀分布;预制体中的Ti颗粒与合金中的Cr元素对浸渗有促进作用;高铬铸铁合金与陶瓷结合界面处存在FeAl_2O_4、FeTiO_5和AlCrO_3相。     

原位自生NbC陶瓷增强铁基复合材料研究

采用原位反应与两步法热处理结合方法,使铌丝提供的铌原子与灰口铸铁中石墨提供的碳原子发生原位自生反应,制备了NbC增强铁基复合材料。采用XRD、SEM、TEM等检测手段对复合材料的物相组成与组织结构进行分析,利用显微硬度计对复合材料进行硬度与显微压痕形貌及压痕裂纹分析。结果表明,通过原位反应成功制备了NbC增强铁基复合材料,该复合材料的主要物相组成为α-Fe、Nb、NbC、G。NbC/Fe陶瓷层的厚度约为242±3μm,NbC/Fe陶瓷层与Nb丝、铁基体之间呈现良好的冶金结合。NbC陶瓷颗粒形貌为标准的立方体,NbC/Fe陶瓷层的显微硬度是铁基体的3～4倍。     

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

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。     

采用TiH_2预处理的SiC陶瓷柱阵列增强/高铬铸铁复合材料界面与耐磨性能（英文）

利用TiH2粉末膏剂涂覆和在真空下1000或1400℃保温20 min的预处理工艺对反应烧结SiC陶瓷柱进行了表面预处理,再将预处理好的SiC陶瓷柱固定在石墨板上,随后采用金属浇铸工艺制备了一种具有高度陶瓷增强体宏观均匀性、可靠性和可设计性的SiC陶瓷柱阵列增强高铬铸铁复合材料。陶瓷涂层和复合材料界面分析表明:1400℃为较优的SiC表面预处理温度,预处理后SiC表面形成一层可靠的金属性复合层。该复合层在高温浇注过程中不会被溶解,可有效抑制高铬铸铁与SiC陶瓷的界面反应,从而形成无脱层、优良的复合材料陶瓷/金属磨损界面。与该复合材料的金属基体相比,由于SiC陶瓷柱的有效添加,经表面处理后不同陶瓷含量的SiC/高铬铸铁复合材料的耐磨性能均显著提高。     

Interface and Wear Resistance of SiC Ceramic Column Grid Array Reinforced High-Chromium Cast Iron Composite Pretreated with TiH2

利用TiH2粉末膏剂涂覆和在真空下1000或1400℃保温20 min的预处理工艺对反应烧结SiC陶瓷柱进行了表面预处理,再将预处理好的SiC陶瓷柱固定在石墨板上,随后采用金属浇铸工艺制备了一种具有高度陶瓷增强体宏观均匀性、可靠性和可设计性的SiC陶瓷柱阵列增强高铬铸铁复合材料。陶瓷涂层和复合材料界面分析表明:1400℃为较优的SiC表面预处理温度,预处理后SiC表面形成一层可靠的金属性复合层。该复合层在高温浇注过程中不会被溶解,可有效抑制高铬铸铁与SiC陶瓷的界面反应,从而形成无脱层、优良的复合材料陶瓷/金属磨损界面。与该复合材料的金属基体相比,由于SiC陶瓷柱的有效添加,经表面处理后不同陶瓷含量的SiC/高铬铸铁复合材料的耐磨性能均显著提高。     

ZTA颗粒增强高铬铸铁基复合材料制备及磨损性能研究

将粒度为-10+16目的 ZTA(Zr O2增韧Al2O3)颗粒表面进行合金化处理后,与自制粘结剂按照一定的比例混合、成型、烧结,获得蜂窝状陶瓷预制件;然后,浇注高铬铸铁铸渗预制件,制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料。结果表明,复合材料中ZTA陶瓷颗粒与高铬铸铁基体界面结合致密,无气孔、夹杂、裂纹等缺陷;在环块三体磨料磨损条件下,复合材料耐磨性能为高铬铸铁基材的4.85倍。将该材料制备的陶瓷金属复合磨辊及衬板投入电厂使用,用户反应良好。     

SHS离心法制备陶瓷复合球铁管的组织性能

采用自蔓延高温合成离心技术,制备了陶瓷内衬复合球墨铸铁管,研究了自蔓延高温合成对球墨铸铁组织、性能的影响。结果表明：复合管由陶瓷层／珠江体过度层／铸铁层组成,铸铁层又由白口层／扩散层／原始球墨铸铁基体组成;自蔓延高温合成显著提高球墨铸铁管的布景磨损、耐腐蚀性能;煅烧合成过程对球墨铸铁管的外层组织基本上没有影响,可以仍然保留球墨铸铁管材优良的韧性和耐腐蚀性。     

热处理对高铬铸钢组织和性能的影响

采用金相显微镜和扫描电镜分析热处理对高铬铸铁的微观组织的影响,通过硬度测试和耐磨性测试研究热处理对高铬铸铁的力学性能影响。结果表明:当固溶处理温度在920℃以下时,淬火+回火后的组织为铸态组织;当固溶处理温度920℃及以上时,淬火+回火后铸态组织消失,出现淬火组织;随着固溶处理温度的升高,高铬铸铁硬度与耐磨性先升高后下降,在870℃时硬度达到最大值,耐磨性能最优;深冷处理不能提升铸态组织高铬铸铁的耐磨性,但可以提升淬火组织高铬铸铁的耐磨性。     

Effects of RE,V, Ti and B composite modification on the microstructure and properties of high chromium cast iron containing 3% molybdenum

The effects of RE, V, Ti and B on the microstructure and properties of high chromium cast iron containing 3% molybdenum under as-cast and heat treatment conditions were investigated with the method of comparing experiments. The results show that with the increase of RE content, the primary austenite of high chromium cast iron is obviously refined. The morphology of carbide is changed from netlike and lath to small multiangular isolated blocks or massive blocks, the isolated degree of carbide is improved obviously, and the size is significantly refined. The addition of V and B into high chromium cast iron can refine the microstructure, reduce coarse columnar crystals and make the carbide smaller and uniform. Through composite modification with RE, V, Ti and B, the hardness, wear resistance and impact toughness of high chromium cast iron are increased conspicuously. After heat treatment, the hardness of high chromium iron is increased significantly, but the toughness and wear resistance do not show great improvement.     

金属型低铬白口铸铁组织与性能的研究

本文研究了铸态及热处理状态下金属型低铬白口铸铁的组织与性能。试验结果表明:随着金属型壁厚的增加,铸铁组织中的碳化物形貌由网状向弧立板块状转化,并在局部出现了团球状组织;冲击韧性随金属型壁厚的增大而增加,但其硬度几乎不变。铸态试样施以适当的热处理可改善其组织和韧性,提高硬度水平。另外,就金属型铸造对碳化物形貌的影响机理给予了讨论。     

钒丝与铸铁原位合成V_8C_7的研究

以钒丝和铸铁为原料,采用铸造和热处理工艺相结合的方法,使钒丝与铸铁中的碳原子反应,原位合成了V8C7颗粒增强铁基复合材料。对复合区进行显微组织观察及分析、显微硬度测量、耐磨性能测试。结果表明,生成的V8C7颗粒均匀分布于铁基体中,且生成物与基体有很好的冶金结合。复合区的最高硬度达3022HV0.05,平均硬度是基体的10～15倍。复合材料的耐磨性相对于铸铁标准试样提高了2.89倍。     

Formation of and Changes in Carbides in Iron-Carbon Alloys under Concentrated Energy Fluxes

The effect of concentrated energy fluxes (CEF) on graphite inclusions and carbides in steel and cast iron is investigated. Experimental data are used to show that the carbides and the graphite can be treated as metastable phases. Diffraction analysis of gray cast iron and steel Kh12 is used to show that their structure acquires a nonequilibrium “baikovit” eutectic due to plasma-arc CEF followed by heat treatment. The effect of tempering on the changes in the nonequilibrium structure is studied.     

高硅合金耐热铸铁生产球墨铸铁模具的研制

对铸铁模具使用工况进行了分析,采用了高硅合金耐热铸铁为生产球墨铸铁模具的材质,并介绍了高硅合金耐热球墨铸铁模具的消失模铸造工艺、冶炼工艺、热处理工艺以及该材质模具的实际使用效果。实际生产表明：高硅合金耐热球墨铸铁具有优越的综合耐热疲劳性能,大大提高了模具寿命。     

奥氏体化温度对含钒贝氏体球铁组织和硬度的影响

研究奥氏体化温度对含钒贝氏氏体球墨铸铁组织和性能的影响。研究结果表明,钒使贝氏体转变所要求的奥氏体化温度范围增大,并使贝氏体球铁的硬度提高。这一研究结果为在生产中使用含钒生铁,利用铸造余热进行贝氏体化热处理提供了依据。     

球墨铸铁强韧化热处理技术的研究

采用一系列热处理工艺对标准的球墨铸铁试样进行处理,测定了试样的力学性能,观察了金相组织,分析了组织形态及其影响因素,探讨了球墨铸铁中各类组织形态对力学性能的影响,通过比较确定了较合理的强韧化工艺。     

钨丝与灰铸铁原位反应的研究

对铸态和热处理态下的钨丝增强灰口铸铁基复合材料进行研究,用扫描电镜、X衍射分析、微观硬度和干式销盘磨损测试等手段对复合区微观组织结构及相组成进行观察及分析.结果表明,在1150℃时,将铸态复合试样进一步热处理,可原位合成WC颗粒增强铁基复合材料,并随着热处理时间的延长,反应继续深入;钨丝和灰口铸铁中的石墨相原位合成WC颗粒,复合区硬度较基体有显著提高;相对于铸铁标准试样.复合材料的耐磨性有很大提高.