锆刚玉增强高铬合金基复合材料制备工艺与组织性能研究
本研究以电熔锆刚玉（ZA40）陶瓷颗粒和高铬合金粉为原料，采用真空无压烧结法制备了锆刚玉增强高铬合金基复合材料。采用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）仪、能谱分析仪（EDS）和差热分析（DTA）等分析检测手段研究了制备工艺对复合材料的显微组织和性能的影响规律，得到以下结论： 未添加锆刚玉颗粒时，高铬合金粉在1200℃保温30min烧结后随炉冷却到室温,显微组织为珠光体、马氏体和颗粒状Fe1.1Cr0.9B0.9（M2B），经1050℃保温2h后炉冷组织中有粒状珠光体生成，空冷后组织中珠光体消失，显微组织为马氏体和Fe1.1Cr0.9B0.9（M2B）颗粒，且材料硬度和冲击功显著提高。 烧结温度在1160~1220℃之间，保温时间（30min）相同的情况下，粗锆刚玉颗粒（平均粒径2000μm）增强高铬合金基复合材料的抗弯强度先升高后降低。1200℃烧结时，复合材料中基体显微组织致密，M2B析出物呈颗粒状，抗弯强度最高；烧结温度低于1180℃时，复合材料基体显微组织存在缝隙和孔洞；烧结温度达到1220℃时，复合材料中金属基体显微组织中出现骨架状析出物，导致材料抗弯强度降低。 烧结温度为1200℃时，保温时间在15~60min之间，复合材料中锆刚玉颗粒与高铬合金基体之间存在界面反应层，厚度随时间的延长而增加；复合材料的抗弯强度随保温时间的延长，先增加后减小，保温时间为30min时，复合材料抗弯强度最高。通过对界面反应层的分析，推断锆刚玉与高铬合金在烧结过程中可能发生以下反应： ZrO2+[Si]Fe+[B]Fe→Zr(O, Si, B)2+SiO2 锆刚玉颗粒含量相同时，在50~2000μm范围内，颗粒尺寸越大，复合材料抗弯强度越高；锆刚玉颗粒尺寸相同时，随着颗粒含量的增加，复合材料抗弯强度降低。复合材料性能的这种变化规律与锆刚玉颗粒和高铬合金基体之间的界面结合强度有关。
锆刚玉;高铬合金;复合材料;显微组织;真空无压烧结法;抗弯强度
山东理工大学
硕士
材料加工工程
殷凤仕
2017
中文
TB333
58
2018-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）