原位合成及外加法制备碳化钒颗粒增强铁基复合材料的研究
原位合成(Ti,V)C颗粒增强铁基复合材料
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原 位 合 成 （ ｉＶ） Ｔ 。 Ｃ颗 粒 增 强铁 基 复 合 材 料
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原 位 合 成 （ ｉＶ） Ｔ ， Ｃ颗 粒 增 强 铁 基 复 合 材 料
（ ， Ｃ Ｐ ｒｉｌｓＲｅｎｏ ｃ ｄＩｏ — ａ ｅ ＴｉＶ） ａ ｔ ｅ ｉｆｒｅ ｒｎ ｂ 材 料 开发 的 热 点 。颗 粒 增 强 钢 铁基 复合 材 料 传 统 的制 备 方 法 是 外 加 增 强 相 颗 粒 粉 末冶 金法 。最 近 ， 原位 合 成工 艺 广 泛应 用 于 制 备颗 粒增强 钢铁 基 复合 材料 。与外 加 法 比较 ， 原位 合 成法 因其工 艺 简单 、 材料 制造 成 本 低 、 料性 能 优 异 ， 材 在技 术和经 济上 更 为可 行等 优点 而 日益 受 到人 们 的 重视 ， 国 内外学 者 正 在 加 紧 研 究 。从 目前 已报 道 的 文献 来
的物 相 结 构 和显 微 组 织 ， 用 ＭＭ２ ０型磨 损 试 验机 研 究 了该 复 合 材 料 的 耐 磨 性 能 。结 果 表 明 ： 位 合 成 的 （ ， Ｃ 并 ０ 原 ＴｉＶ）
增 强 相 颗 粒 细小 ， 寸 为 １ ２ ｍ， 球 状 ， ａ Ｆ 基 体 中均 匀 分 布 。在 重 载干 摩 擦 磨 损 条件 下 ， 复 合 材 料 显 示 了 良 尺 ～ 呈 在 —ｅ 该
原位自生(Ti,W)C颗粒增强铁基复合材料的组织研究
原位自生(Ti,W)C颗粒增强铁基复合材料的组织研究
潘卫东;任英磊;才庆魁;邱克强
【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(026)011
【摘要】采用中频感应电炉熔炼Fe-W,Fe-Ti和Fe-C合金,通过控制熔炼温度、熔炼时间获得了(Ti,W)C/Fe复合材料,采用扫描电镜分析了复合材料的微观结构,利用X射线分析了相组成.结果表明,提高熔炼温度或延长熔炼时间可保证熔体中(Ti,W)C 的充分形成,同时通过适当提高冷却速率可获得(Ti,W)C作为惟一增强相的Fe基复合材料.(Ti,W)C比较均匀地分布在熔体中,减小与熔体间的密度差,因此可获得比较均匀的凝固组织.
【总页数】4页(P1074-1077)
【作者】潘卫东;任英磊;才庆魁;邱克强
【作者单位】东北大学,材料与冶金学院,辽宁,沈阳,110004;沈阳工业大学,材料科学与工程学院,辽宁,沈阳,110023;沈阳大学,材料科学与工程系,辽宁,沈阳,110044;沈阳工业大学,材料科学与工程学院,辽宁,沈阳,110023
【正文语种】中文
【中图分类】TB331
【相关文献】
1.原位合成(Ti,V)C颗粒增强铁基复合材料 [J], 王静;王一三;丁义超;石建国
2.原位合成TiC颗粒增强铁基复合材料的组织和性能 [J], 刘小平;伏思静
3.Ti6Al4V表面激光熔覆原位自生TiC颗粒增强钛基复合材料及摩擦磨损性能 [J], 张松;张春华;吴维;王茂才
4.原位烧结合成(Ti,V)C颗粒增强铁基复合材料的微观结构研究 [J], 龚伟;王一三;王静
5.(Ti,V)C颗粒增强铁基复合材料显微组织的研究 [J], 伏思静;王静
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金属基复合材料的制备方法及发展现状
金属基复合材料的制备方法及发展现状赵鹏鹏;谭建波【摘要】金属基复合材料具有较高的比强度和比刚度,广泛用于军事、航天等领域,其研究和发展受到了各行各业,尤其是重工业产业的密切关注.介绍了金属基复合材料的研究历史和发展现状,根据基体类型和增强相形态对其进行了分类.常见的金属基复合材料制备方法包括粉末冶金法、铸造凝固成型法(搅拌铸造法和挤压铸造法)、喷射成型法和原位复合法,重点介绍了粉末冶金法和铸造凝固成型法.指出了现阶段金属基复合材料发展需解决成本偏高、工艺复杂、分布不均匀、高温下易发生界面反应及偏聚等问题.%Due to their high specific strength and high specific stiffness,metal matrix composites are widely used inmilitary,spaceflight,etc.,and the research and development of which has been widely concentrated,especially in heavy industry.The research history and development status of metal matrix composites are introduced,andthe classification of metal matrix composites is given according to the types of the matrix and the morphology of the reinforcing phase.The common methods for the preparation of metal matrix composites include powder metallurgy,casting solidification molding (stir casting and squeeze casting),spray forming and in situ compounding.The powder metallurgy method and casting solidification forming method are mainly introduced.The problems that need be solved for the development of metal matrix composites including high cost,complicate craft,uneven distribution,and incident surface reaction and segregation under high temperature are pointed out.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】8页(P214-221)【关键词】金属基复合材料;基体类型;增强相;粉末冶金法;挤压铸造【作者】赵鹏鹏;谭建波【作者单位】河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省材料近净成形技术重点实验室,河北石家庄050018;河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省材料近净成形技术重点实验室,河北石家庄050018【正文语种】中文【中图分类】TG146.4近些年来，由于一些高新技术的兴起，一些传统材料已无法满足多种产业对其比强度、比刚度等性能的要求。
原位反应合成ti-al-c基复合材料及其产业化应用关键技术
原位反应合成ti-al-c基复合材料及其产业化应用关键技术Ti-Al-C基复合材料是一种高温、高强度、高硬度的新型材料，具有广阔的应用前景。
其制备方法包括原位反应合成法、粉末冶金法等，其中原位反应合成法是目前应用较广泛的一种方法。
以下是原位反应合成Ti-Al-C基复合材料及其产业化应用关键技术的介绍：1.原位反应合成方法原位反应合成方法是指在材料的制备过程中，通过控制反应温度、时间和原料比例等条件，使得反应生成的产物直接形成复合材料的成分。
对于Ti-Al-C基复合材料，通过原位反应合成方法可以实现钛、铝和碳的直接化学反应，形成TiC和Al2O3等物质，从而制备出复合材料。
该方法制备工艺简单、能够得到高纯度、均匀分布的复合材料。
2.粉末制备方法粉末冶金法是制备Ti-Al-C基复合材料的另一种常用方法。
该方法是将钛、铝和碳等原料粉末混合，通过压制成型、热处理等工艺制备出复合材料。
该方法能够制备出大量的复合材料，但由于原料的质量、颗粒度等参数的限制，很难得到高纯度、均匀分布的复合材料。
3.晶粒尺寸控制技术晶粒尺寸是影响复合材料性能的重要因素之一。
为了得到更好的材料性能，需要控制复合材料中的晶粒尺寸。
通过控制原料的粒度、反应温度和反应时间等参数，可以实现对晶粒尺寸的控制。
此外，利用机械合金化、气相沉积等技术也可以实现晶粒尺寸的控制。
4.界面改性技术界面改性技术是指对复合材料中的界面进行改性处理，以提高界面的结合强度和耐磨性。
常用的界面改性技术包括化学镀、阳极氧化、电镀等。
通过这些技术可以使得复合材料中的界面更加牢固，从而提高材料的综合性能。
5.工艺控制技术制备Ti-Al-C基复合材料的过程中需要控制多个工艺参数，如反应温度、反应时间、原料配比、热处理温度和时间等。
因此，工艺控制技术对于制备高质量的复合材料至关重要。
常用的工艺控制技术包括反应温度控制、原料配比控制、热处理参数控制、气氛控制等。
这些技术可以确保复合材料在制备过程中具有稳定的质量和性能。
原位(Nb,V)C增强铁基复合材料的组织与性能研究
还可 以看 出 ， 织 中除 了 （ ｂ， Ｃ增 强 相 外 ， 体 均 由 白色 的 铁 素 体 和黑 组 Ｎ Ｖ） 基 色 的珠 光 体组 成 。
ｌ ＿ ＿ ｌ
收 稿 日期 ：０１ —Ｏ ２ Ｏ ５一 ｌ ３
— 一
设 计 研 究
铁道机 车车辆 工人 第 ８期 ２ １ ０ ０年 ８月
实验 采 用铌 铁 、 铁 、 墨 增 碳 剂 、 碳 废 钢 等 为 原 料 ， ５ ｋ 钒 石 低 用 ０ ｇ中频 感
应 电炉熔 炼 ， 加入 增碳 剂 ， 加 入 废 钢 。 待废 钢 熔 化 后 脱 氧 扒 渣 ， 加入 先 再 再
铌铁 和钒 铁 ， １ ５ 在 ５ ０～１０ ￣ 间保 温 ５～８ ｎ， 质处 理 后 出炉 浇 注 。分 ６ ０Ｃ之 ｍｉ 变
别制 备碳 化 物体 积 分数 为 ２ 、 ％ 、 ％ 、 ２ 的 复 合 材 料 试 样 ｃ ｃ ｃ ％ ５ ８ １％ ２、 ５、 ８、
Ｃ ２ 热 处 理 采 用 ９ ０～ ５ ℃ 正 火 处 理 。 对 材 料 进 行 抗 拉 强 度 、 度 、 击 １。 ０ ９０ 硬 冲
Ｖ） Ｃ颗 粒形 态 变化 不 大 。所 有 试 样 中 的铁 素 体 含 量 增 加 ， 且 晶 粒 变 细 并
小 ， 出大 量 的细 小黑 色碳 化 物并 分 布于 铁素 体基 体 上 ， 析 同时珠 光 体含 量 明
显减 少 。
２ ２ 复 合 材 料 的 力 学 性 能 ．
（） ａ ｃ２ （ Ｃ ｂ） ５ （ Ｃ ｃ） ８ （ Ｃ１ ｄ） ２
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究 了两种不 同工艺制备 Ｖ Ｃ颗粒增 强铁基 复合材料的差别 。
２ 试 验 结 论 与讨论
２ １烧 结 密 度 ．
图 １为 １ 试样在不 同烧结 温度 下试样 的烧结 密度 。 、２
１ 实验 材 料 及 方 法
将纯 Ｆ 粉 、铬 铁粉 （５ ，质量 分数 ，下 同） ｅ ５％ 、钼 铁 粉 （５ ） ５ 、钒铁粉 （ Ｏ ） ５ 、ｖｃ粉、碳粉 按表 １的成分配
分析 。
长期 以来 ，金属基复合材料 的研究 都以钛基 、铝基 、镁基 、 铜基等有色金属 为基体 为主 。然 而 ，钢铁仍 是现 代工业 中 最主要 的金属工 程材料 ，具有 价格便 宜 、资源 丰 富、性 能 优越及易实现规模化 生产 等特 点 ，钢铁 基体 中加入低密度 、
高硬度 和高 强度 的颗 粒增 强 体 ，在 降低 材料 密 度 的 同时 ， 提高 了其弹性模 量 、硬度 、耐磨 性和 高温性 能＿ ，可满 足 １ ］ 在高速 、高温 、高磨 损 工 况 下 的 机 械结 构 零 件 所 需 性 能
廊坊
东营 廊坊
０５０ ； ６ ０ ０
２７６ ； ５０ １ ０５０） ６０ ０
摘要 ：通过粉 末冶金 工艺制备碳 化钒颗粒增强铁基复合材料 ，研 究了原住合成和外加 法对复合材料烧结 密度 、性 能及 组 织结构 的影 响 ，并借 助金相 、Ｓ Ｍ、Ｅ Ｓ观 察 了碳 化钒 的分布及元 素成 分。试验 结果表 明 ：原位 合成 复合材料 具有 更 Ｅ Ｄ 高的烧 结密度和 抗弯强度 ，在 １ ８ ℃ 时达 到最 大值 ，分别 为 ７ ４ ．ｍ 和 ９ ３ ａ ２０ ．ｇｃ ８ ＭＰ ，在 烧结过 程 中反 应 生成 了碳化 钒颗 粒 ，主要分布在 晶界 ；外加 法 中的碳 化钒颗粒分布更均 匀，并通过扩散作用融入 Ｃ 、Ｍｏ ｅ ｒ 、Ｆ 等合金元素 。
从 图 中可以看出 ，复合材 料随烧 结温度 的升高 而增加 ，在 １８￣ ２ ０Ｃ达到最大密度值 （． ｇ ｃ 。 ，并 且 ２试样 的烧结 ７ ４ ．ｍ－ ）
制 。混合粉末在球磨机 中湿法 球磨 ，经 ８ ℃真空 干燥后 加 Ｏ
基 金项 目：国家 “ ６ ”计划项 目 （０ ７ Ａ ９ ２ ２ ；山东省 自然科学基金资助项 目 （ Ｒ ０ ９ Ｍ０ ０ 。 ８３ ２０Ａ ０Ｚ ０） Ｚ ２ ０ Ｆ ３ ）
中国材料科技与设备 （ 双月刊 ） 原位合成及外加法制备碳化钒颗粒增强铁基复合材料的研究
２ｌ Ｏ ｉ年 ・ ５ 第 期
原 位 合成 及 外 加 法 制 备碳 化钒 颗 粒 增 强 铁 基 复合材 料 的研 究
王磊 ，郭广 飞 ，谷英翠。 （ ．中ຫໍສະໝຸດ 石油天然气管道科学研究 院，河北 １
２ ．中国石油大学 机 电工程学院 ，山东 ３ ．中国石油管道科技研究 中心 ，河北
要求 。
表 １ ＶＣ颗粒增强铁基复合材料化 学成 分
Ｔａ ． Ｃｈ ｍｉａ ｏ ｏ ｉ ｏ ｆＦ — ＶＣ ｃ ｍｐ ｓｔ ｂ１ ｅ ｃ ｌ ｍｐ ｓｔ ｎ ０ ｅ ｃ ｉ ｏ ｏ ｉｅ
表 ２ ＶＣ颗粒增强铁基复合材料原 料组成
Ｔａ ． Ｒａ Ｍ ａｅ ｉｌ ｍｐ ｓｔ ｎ ０ — ＶＣ ｏ ｏ ｉ ｂ２ ｗ ｔｒａ Ｃｏ ｏ ｉｉ ｆＦｅ ｏ ｃ ｍｐ ｓｔ ｅ
ｈｔ ｝ ｃ ａｔ ．ｏ ２ ｔ ｐ； ｜ 凡 ｍ ｓ ｑ ｃｒ ｅ ｎ・ ７・
中国材 料科技与设备 （ 双月刊 ） 原位合成及外加法制备碳化钒颗粒增强铁基复合材料 的研究 微组织 。图 中分别 由灰 色增 强颗粒 和 白色基 体组 成。结 合
１ ４ ℃和 １８ ℃ 。采用 阿基米 德法 测试 试样 的烧 结 密度 ； ２０ ２０
三点弯 曲法测试试样的抗弯强度 ；采用布氏硬度 检测硬度 ； Ｄ Ｘ一１０ Ｘ射 线仪 进行 物相 分析 ；Ｊ Ｍ一 ６９ Ｌ ００ ｓ ４ ０ Ｖ型 扫描 电镜 （ Ｅ Ｘ能谱仪 ）对基体 和增 强相进行形 貌和成分 带 ＤＡ
＊作者 简介 ：王磊 （９ ２ ，男 ，工程师 ，主要从事材料失效及管道设 计方 面的研究工作 。 １８ 一）
通讯联 系人 ；郭广飞 （９ ４ ） １ ８ － ，男 ，博士研究生 ，主要从 事材料失效与表面改性及新材料及其连接技术方面 的研究 。
Ｅ ｍａｌ ｕ ６ ２ ＠ １ ３ ｃｍ。 － ｉ ：ｇ ｏ ３ ４ ６ ．ｏ
的技术需求 ，其拥 有 高的 比模 量 、比强度 、耐 高温 、耐磨 损等优异 的物理 和力 学性 能而 受 到航天 航空 领 域 的青 睐。
入 ６ 的 汽 油橡 胶 造 粒 ，通过 液压 机 压 制 尺 寸 为 ７ ｍｍ× ７ ｍｍＸ ｍｍ 的试样条 ，压力为 ３０ ａ ４ ０ ５ ＭＰ 。然后在真空烧结 炉 中 烧 结 保 温 １ ，烧 结 温 度 分 别 为 １ ６ ℃、 １０ ℃ 、 ｈ １０ ２０
关 键 词 ：粉 末 冶金 ；铁 基 复合 材料 ；碳 化钒 ；制 备
中图分 类号 ：ＴＬ １ ＋． ２４ ２
文献标识码 ：Ａ
０ 引 言
随着科学技术 与现代工业 的发 展 ，对材 料性 能 的要 求 越来越高 ，传统 的单 一材料 已不 能满足其 需要 。金属基 复 合材料 的研究起 源于 ２ Ｏ世纪 ５ —６ ０ Ｏ年代航 空航 天领域 上
颗粒增强铁基 复合 材料 的颗粒 增强体 有很 多种 ，可大
概分为 以下几类 ：碳 化物 、氧 化物 、氮 化物 和金 属 间化 合
物 。其 中，碳化 物和 金属 间 化合 物 与铁 基有 良好 相 容性 。 金属间化合物与基体 的性 质差别较 小 ，与基 体 的界面相 容 性好 ，但其熔点和硬度 比碳化 物颗粒低 ，增 强效 果较小 ＿ 。 ２ ］ 目前的研究 以 ＷＣ、ＴＣ、ＶＣ、ＳＣ等 为主［ 。本文采 用 ｉ ｉ ３ ］ 原位合成和外加法 制备 了 ＶＣ颗粒 增强铁 基复 合材 料 ，研