碳化钛颗粒增强铁基表面复合材料的研究

现代工业的高速发展迫切需要在高温、高速、耐磨损条件下的结构件，如发动机的凸轮轴、挺杆、气门阀座、高速轧机的轧环、导向轮和轧辊等，现有的钢铁材料及其合金越来越难以满足需要，颗粒增强铁基复合材料因其特有的高比强度、高比模量、耐磨和耐高温等优良性能而得到世界各国学者的广泛关注，成为近年来新材料开发的热点。颗粒增强铁基复合材料一般是作为耐磨、耐蚀、耐热材料进行开发和应用的。如在工作面上采用此材料，可以获得表面耐磨性优，心部塑韧性好的零部件，更可贵的是，在既有磨损又有耐热的严酷工况下，可通过基体与颗粒的不同选择，能兼顾抗磨损与抗氧化性的不同要求。鉴于此，本文将原位合成技术与铸造技术相结合，利用铸造过程中浇注及凝固时所产生的余热，在灰铸铁表面合成了TiC颗粒增强铁基表面复合材料，并探讨了该表面复合材料的显微组织、耐磨性以及高温抗氧化性。

　　将铁粉(粒度<10μm)、钛粉(粒度<10μm)、石墨粉(粒度<5μm)以及少量烧结活性剂以一定比例混合，用QM-1SP行星式球磨机以200r/min湿混24h。料浆的干燥在353K的真空干燥箱中进行，混合粉经干燥后，加入6%左右的汽油橡胶，然后造粒，过100目筛，最后在50t液压机上压制成40mm×20mm×2mm的坯块，经低温烧结脱胶后，粘贴在PVA树脂砂型表面，然后浇入1500℃左右的HT200铁液，凝固后制取金相试样、磨损试样和高温抗氧化性试样。

　　采用铸造与原位合成技术，灰铸铁表面合成了Fe-TiC表面复合材料，在表面复合材料层与灰铸铁之间形成了良好的冶金结合。Fe-TiC表面复合材料在干滑动磨损条件下，尤其在重载荷条件下具有优良的耐磨性。Fe-TiC表面复合材料在900℃氧化条件下具有优良的抗氧化性。