论文部分内容阅读
到目前为止,可同时提高金属材料综合理化性能方面的技术还未见报导,关于超细粉体技术已获产业化应用方面的研究还不多见。本论文以铸铁、不锈钢、铝青铜等为基体材料,采用SEM、X-Ray等现代理化测试方法,系统研究了微量级(重量百分比0.01%-0.1%)表面改性SiC超细粉体对各种金属铸件材料的微观组织、力学性能、耐磨损性能和耐腐蚀性能的影响规律,探讨了超细粉体强化铸件的磨损机理、腐蚀机理和强化机理,对研究结果在工程构件上的应用进行了数值模拟,并在工厂生产中进行了一定规模的实际应用,取得了良好的强化效果。
微观组织研究结果表明,超细SiC粉体的加入能够起到细化晶粒的作用,并能改变基体组织的组成形态。加入超细粉体后,灰铸铁的片状石墨细化,端部变钝,基体组织中珠光体的含量增加,铁素体含量相对减少;球墨铸铁的球状石墨圆整度提高,数量增加,分散更均匀,基体组织中铁素体的含量增加,珠光体含量相对减少;铸造不锈钢的奥氏体枝晶和晶间碳化物均得到细化;铝青铜铸态组织中的硬脆性γ2相得到有效分割,避免形成网状结构。
力学性能测试结果表明,在不降低强度的前提下,经过超细粉体强化后,材料的韧性得到明显改善,能够获得强度和韧性俱佳的先进材料。而且,在实验条件一定的条件下,超细粉体的加入量存在某个最佳值。
超细粉体的加入改善了石墨形态和基体组织,提高了铸铁材料的耐磨损性能。强化材料的磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损,并有效地避免了剥层磨损。
超细粉体强化材料在不同腐蚀性介质中的耐腐蚀性能均得到不同程度的提高。铸铁耐腐蚀性能的提高是由于石墨形态的改善;铸造不锈钢的晶粒和晶间碳化物均得到细化,有利于在表面形成均匀的保护膜,显著提高了抗点蚀的能力,同时晶间Cr的富集抑制了晶间腐蚀;铸造铝青铜金相组织中的脆性γ2得到有效分隔,抑制了脱铝腐蚀的现象。
研究认为,超细SiC粉体起到了强化孕育作用,一部分超细SiC粉体作为奥氏体的结晶核心,可能存在于A、F或P的晶粒内;另一部分超细SiC粉体则被固液界面所捕获。超细粉体在冶金过程中的热力学分析进一步证明,在熔融金属液中,超细粉体没有发生分解或者发生反应,必定以粉体形式存在。
超细粉体的强化机理主要是细晶强化,提出了有效强化粉体的具体工艺要求。通过工程构件的计算机仿真模拟和工业生产中的规模化实际应用,证实了超细粉体强化技术的工业化应用前景。
总之,超细粉体强化技术能够在提高材料强度和韧性等力学性能的同时,提高耐磨损性能和耐腐蚀性能,具有生产成本低,工艺简单等优点,为研制新型金属材料,实现传统金属材料的升级和高附加值化,提供了一种极具工业化前景的方法,并为今后超细粉体技术在金属材料方面的应用提供了必要的理论依据与技术支撑。