【摘 要】
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陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料作为新型耐磨材料,目前是水泥、矿山、发电等高损耗工业生产领域热门的研究方向。ZTA（氧化锆增韧氧化铝）陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料结合了高铬铸铁的高强度、良好韧性及ZTA陶瓷颗粒的高硬度、高耐磨性的特点,具有较大的研究价值和良好的应用前景。本文采用砂型铸造工艺制备ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁,研究蜂窝形状及尺寸、微粉种类及加入量对高铬铸铁复合材料组织及性能的影响。利用EP
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陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料作为新型耐磨材料,目前是水泥、矿山、发电等高损耗工业生产领域热门的研究方向。ZTA（氧化锆增韧氧化铝）陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料结合了高铬铸铁的高强度、良好韧性及ZTA陶瓷颗粒的高硬度、高耐磨性的特点,具有较大的研究价值和良好的应用前景。本文采用砂型铸造工艺制备ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁,研究蜂窝形状及尺寸、微粉种类及加入量对高铬铸铁复合材料组织及性能的影响。利用EPS（聚苯乙烯泡沫）模样切取试样模具,分别制备Ф15 mm圆柱形、边长为8.7 mm和10.4 mm正六棱形孔型的蜂窝状ZTA陶瓷颗粒预制体。将制备的ZTA陶瓷颗粒预制体放入树脂砂型中,浇注高铬铸铁金属液,制备ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁复合材料。通过宏观断面组织观察,Ф15 mm、边长为8.7 mm的正六棱形孔型蜂窝状ZTA陶瓷颗粒预制体制备的高铬铸铁复合材料铸渗效果较差,边长为10.4mm的正六棱形孔型蜂窝状ZTA陶瓷颗粒预制体制备的高铬铸铁复合材料铸渗效果良好。在Ф15 mm圆柱形、边长为8.7 mm和10.4 mm的正六棱形蜂窝状ZTA陶瓷颗粒预制体中加入Al2O3、B4C、Ni、Ti O2及Mn O2等活性陶瓷微粉,制备不同活性陶瓷微粉含量的ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁试块。利用SEM、EDS、XRD等微观检测手段,研究陶瓷微粉的种类及加入量对ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁复合材料界面层结构、物相的影响。ZTA陶瓷颗粒包覆活性微粉比未包覆活性微粉制备的复合材料试样的金属-陶瓷中间层结合效果好、硬度高,并且陶瓷颗粒之间的金属基体硬度也得到了提升。加入ZTA陶瓷颗粒之后,复合材料试样的耐磨性能明显优于纯高铬铸铁试样,ZTA陶瓷颗粒包覆活性微粉的试样比未包覆活性微粉试样的耐磨性好;在相同的磨粒磨损条件下,磨粒的粒度效应使材料在180目的粒径条件下比320目粒径条件下的体积损失严重,磨损初期比磨损后期的体积损失严重;ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料在低应力下磨粒磨损的主要磨损机制是微切削、犁沟和剥落,陶瓷颗粒的阴影效应是提升材料磨损性能的主要因素。
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