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目前,由于钨、钴资源日益枯竭,传统的以WC为硬质相、Co为粘接相的复合材料会越来越少,而以铁为基体、VC颗粒为增强相的复合材料将具有诱人的应用前景,立足四川攀西地区丰富的钒钛资源,开展利用粉末冶金原位合成法制备Fe-VC复合材料及其焊接性研究,为Fe-VC复合材料的推广应用提供理论参考依据,具有重要的现实意义。基于铸造法制备颗粒增强Fe-VC复合材料的研究较多,而利用粉末冶金原位合成法制备的还鲜有报道。本文在Fe-V-C三元系碳化反应生成Fe-VC复合材料的基础上,特添加稀土、镍、铬、钼等合金元素,利用粉末冶金原位合成了Fe-VC复合材料。通过不同的成分设计,重点考察稀土、镍对Fe-VC复合材料组织及性能的影响。根据实验结果,选择一种较为优化的成分组合,按照焊接工艺尺寸要求,制备焊接用的Fe-VC复合材料。选择不绣钢焊丝ER309L,氩弧焊焊接Fe-VC复合材料与45~#钢。在真空炉中,用纯铜做钎料,通过正交试验,确定较为优化的钎焊工艺,钎焊连接Fe-VC复合材料与45~#钢。借助XRD、SEM、EPMA检测手段对复合材料、焊接接头进行组织、形貌、成分分析,按照国家标准对复合材料的硬度、密度,焊接接头的抗拉强度、剪切强度进行测试。Fe-VC复合材料的组织、性能检测结果表明:(1)稀土的加入,净化了晶体表面,改善了Fe与VC颗粒的润湿性,适量的稀土可以促进试样的烧结,但过量的稀土会使颗粒粗大,组织中的孔隙增多,不利于烧结致密化。(2) Ni的加入,进一步改善了Fe与VC颗粒的润湿性,在烧结时可以促使液相的生成,有助于烧结致密化。(3) Fe-VC复合材料的基体组织,随着合金元素含量的增加,逐渐由珠光体转变为马氏体加残余奥氏体。氩弧焊接试验结果表明:(1) Fe-VC复合材料/焊缝、焊缝/45~#钢界面实现了良好的冶金结合,拉伸试样的断口位置都在复合材料的焊接热影响区,满足异种金属的焊接要求,其抗拉强度在180MPa左右。(2)在焊缝区域,各元素的含量呈梯度分布,其显微硬度的大小与VC的含量多少一致。分析拉伸试样的断口属于脆性准解理断口。(3)热影响区VC的颗粒大小与复合材料母材中的VC颗粒大小一致。钎焊试验结果表明:(1)在钎焊正交试验中,焊接工艺对钎焊强度的影响显著程度依次为:钎料厚度、钎焊温度、保温时间和搭接长度。(2)在铜与复合材料的界面,铜的边缘呈不规则的锯齿状。(3)当铜熔化时,在铜与铁接触的界面形成铜铁固溶体,进而形成牢固的钎焊接头,其剪切强度在170MPa左右,断裂位置在复合材料侧。实验结果表明:(1)当稀土含量为0.21%,镍含量为3%,在1200℃烧结时,可以得到具有较高密度和硬度的铁基复合材料,其基体组织为马氏体加残余奥氏体,增强相为颗粒细小的VC硬质相。(2)氩弧焊焊接试验所采用的工艺是合适的,没有造成复合材料的开裂、及VC颗粒长大的现象。(3)较为优化的钎焊工艺为:钎料铜箔的厚度为0.4mm,钎焊温度为1100℃,保温时间为10min,搭接长度为13mm。