论文部分内容阅读
随着国家节能减排政策实施力度的不断加大,火力发电、建材水泥、冶金矿山等高能耗企业在节能减排方面的压力也不断增大,因此国家对节能效果更优、磨耗更低的产品的需求日益增加。在此背景下,本文研究了以TiC、C、Mn、Ni、Mo、α-Al2O3微粉和还原Fe粉为主要原料,硬脂酸锌、煅烧高岭土、硅灰石为烧结助剂,石蜡为成型剂,乙醇为球磨分散介质,采用粉末冶金方法制备Al2O3-TiC/Fe金属基陶瓷复合材料。通过前期试验,得出基础配方为2%TiC、1%C、12%Mn、1%Ni、1%Mo、 17%α-Al2O3微粉和61%还原Fe粉,2.5%硬脂酸锌、1%煅烧高岭土、1.5%硅灰石和1.5%石蜡(均为质量百分数,wt%)。该基础配方复合材料的吸水率为0.21%,体积密度为5.20 g/cm3,磨损率为4.20%。为进一步提高材料的致密度和抗磨性等力学性能,以此基础配方为基础,通过对球磨工艺、成型压力和稀土添加剂因素进行优化,并借助扫描电子显微镜(SEM)对试样进行微观组织观察及分析;借助X—射线衍射仪进行相组成分析;利用马尔文激光粒度分析仪对粉末试样进行粒度分析;利用对磨实验和磨损试验仪对试样进行磨损实验分析,还有硬度检测和抗弯强度的测定,最终获得性能优良的Al2O3-TiC/Fe金属基陶瓷复合材料。通过研究,获得了如下研究结果:(1)通过一系列的试验,最终得到的基础配方为:2%TiC、1%C、12%Mn、 1%Ni、1%Mo、17%α-Al2O3微粉和61%还原Fe粉,2.5%硬脂酸锌、1%煅烧高岭土、1.5%硅灰石(均为质量百分数,wt%)。(2)通过球磨工艺参数的实验研究,结果说明,行星式高能湿磨优于干磨,且球磨时间的参数影响比较大,湿磨最佳时间为12 h。(3)研究了成型压力对复合材料的致密度及力学性能的影响。实验证明最佳成型压力为140 MPa,相对密度为94.7%,硬度为467 HB,抗弯强度为882 MPa,磨损率为2.92%。(4)利用真空干燥和真空管式烧结炉(φ150mm)高真空(4 Pa)烧结,烧成温度为1500℃,保温时间60min。研究稀土添加剂对试样的吸水率、体积密度、耐磨性能,以及显微组织的影响。试验表明:在以上条件下,添加0.3%的Y203时,Fe基金属陶瓷材料的吸水率和体积密度达到了最佳状态,分别为0.03%和6.78 g/cm3,此时材料的耐磨性能得到提高。