铸渗法制备颗粒增强铁基表层复合材料
陶瓷颗粒增强铁基表面复合材料的研究现状与最新进展
要 系统 深入研 究不 同氧化锆含量 的Ｚ Ａ陶瓷 力学性 能 、 Ｔ
热物性参 数等对复合 材料界面结构 与性 能的影响 。
４ 展 望
陶瓷颗粒 增强 铁基 复合材 料无 疑 已成为替 代传 统 钢铁 耐 磨材 料 的首 选 材料 ，国外 Ｉ Ｍａ ｏ ｅｕ 公 司 为 ￣ ） ｇｔ ａｘ ｔ 代表 ，开 发 的陶瓷 颗粒增 强金 属基 复合材 料 已得到 工 业应 用 ，并形 成 了垄 断态 势 ，对 国内耐磨 材料 产业 提 出了挑 战 ，形 势相 当严 峻 。国 内关 于 陶瓷颗粒 增强 铁 基 复合 材料 的研究起 步较早 ，已有２ 余 年的研究历 史 ， ０ 但 大多 仅停 留在 实验 室研究 的层 面上 ，如何 尽快 实现 其 规模 化 、集 成 化 、产 业化 工业应 用 ，是广 大科 技工
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庆 《造杂 创 白 年 祝铸 》志 刊 周
【］ Ｚ ａｇ ８ ｈｎ Ｇｕ ｓａ ｇ Ｘｉｇ Ｊａｄ ｎ ． Ｇａ Ｙｉ ｎ ｍｐｃ ｗ ａ ｏｈ ｎ ， ｎ ｉ ｏｇ ｎ ｏ ｍｉ．Ｉ ａｔ ｅｒ
ｒ ｓ ｓａ ｃ ｏ Ｗ Ｃ／ ｄ ｅ ｄ ｓｅ ｌ ｃ ｍｐｏ ｉｅ ａ ｄ ｉｓ ｉ ｔ ｒａ ｉ ｌ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｆ Ｈａ ｆ ｌ ｔ ｅ ｏ ｉ ｓｔ ｎ ｔ ｎ ｅ ｒ ｃ ａ
提 高材料 的断裂韧 性 。由表 ３ 以看 出 ，如果在 氧化铝 可 陶瓷 中引入 一定 量 的氧化锆 ，复相 陶瓷 的线胀 系 数将 会 更 加接 近钢铁 材料 ，同时与 铁液 的润 湿性 也会 有所 改善 。这就 意 味着Ｚ Ａ陶瓷颗 粒在兼 具 良好 韧性 的 同 Ｔ 时 ，更适 合 于通过铸 渗 法制备 复合 材料 ，是 未来 颗粒 增强 铁基 表面 复合材 料 的发展方 向。 当然 ，随着 氧化
铸渗法制备SiC颗粒增强钢基表面复合材料的热力学分析
铸渗法制备SiC颗粒增强钢基表面复合材料的热力学分析周永欣;吕振林;邢志国;赵西城
【期刊名称】《热加工工艺》
【年(卷),期】2007(36)9
【摘要】铸渗法是目前制备颗粒增强表面复合材料的主要方法。
通过试验和热力学分析得到了采用V-EPC铸渗法制备SiC颗粒增强钢基表面复合材料时SiC粒子在钢水铸渗过程中分解的热力学依据。
通过改变试验条件和方案,可有效延缓碳化硅粒子的分解速度,从而达到制备出复合效果良好的SiC增强钢基表面复合材料。
【总页数】4页(P53-56)
【关键词】碳化硅增强;表面复合材料;热力学
【作者】周永欣;吕振林;邢志国;赵西城
【作者单位】西安建筑科技大学冶金学院;西安理工大学材料科学与工程学院【正文语种】中文
【中图分类】TG244
【相关文献】
1.铸渗法制备颗粒增强钢基复合材料的研究 [J], 王恩泽;郑燕青;邢建东;鲍崇高;徐学武;王海燕
2.消失模铸渗法制备SiC颗粒增强钢基表面复合材料 [J], 周永欣;赵西城;吕振林;张敏
3.真空实型铸渗法制备自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的组织研究 [J], 刘旋;
李祖来;蒋业华;羊浩;周荣
4.复合颗粒铸渗制备钢基表面复合材料研究 [J], 高炳易
5.V-EPC铸渗制备自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料 [J], 王佳;王志胜;李祖来;蒋业华;羊浩
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《ZTAp-高铬铸铁耐磨复合材料的铸渗法制备及界面组织分析》
《ZTAp-高铬铸铁耐磨复合材料的铸渗法制备及界面组织分析》ZTAp-高铬铸铁耐磨复合材料的铸渗法制备及界面组织分析一、引言随着工业技术的飞速发展，耐磨材料在各种机械装备及工程应用中扮演着至关重要的角色。
高铬铸铁因其出色的耐磨性能，被广泛应用于矿山、冶金、建材等行业的机械设备中。
然而，单纯的高铬铸铁在某些极端工况下仍难以满足耐磨需求。
因此，复合材料的研发成为了一个重要的研究方向。
ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料以其优异的综合性能，在耐磨材料领域展现出巨大的应用潜力。
本文将详细介绍ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料的铸渗法制备工艺，并对其界面组织进行分析。
二、铸渗法制备ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料1. 材料选择与预处理制备ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料，首先需要选择合适的基体材料和高铬铸铁合金。
基体材料应具有较好的韧性和强度，而高铬铸铁合金则应具备优异的耐磨性能。
此外，还需对基体材料进行预处理，如清理表面杂质、预热等，以保证铸渗过程的顺利进行。
2. 铸渗工艺流程铸渗法主要包括熔炼、浇注、凝固等过程。
首先，将高铬铸铁合金熔炼成液态，然后将其浇注到预处理好的基体材料上。
在浇注过程中，需控制好温度、速度等参数，以保证液态高铬铸铁合金能够充分渗透到基体材料的孔隙中。
最后，经过凝固、冷却等过程，形成ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料。
三、界面组织分析1. 界面组织形成机制ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料的界面组织形成机制主要受到铸渗工艺参数、基体材料和高铬铸铁合金的性能等因素的影响。
在铸渗过程中，液态高铬铸铁合金在基体材料表面渗透、扩散，并与基体材料发生化学反应，形成复杂的界面组织结构。
这些组织结构对复合材料的性能具有重要影响。
2. 界面组织观察与分析为了了解ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料的界面组织结构，我们采用了金相显微镜、扫描电子显微镜等手段进行观察和分析。
通过观察界面组织的形态、分布、相组成等情况，可以了解界面组织的形成机制及其对复合材料性能的影响。
陶瓷颗粒增强铁基复合材料
加强产、学、研结合的力度，充分发挥技 术研究与技术开发能力
尽快实现规模化、集成化、产业化工业应 用
强化机理主要是增加粒子承担载荷的方式 为主。
磨损机理主要是在磨料磨损状态下， 高硬度的陶瓷颗粒逐渐凸出于基体承 受主要的磨损，避免金属基体受到强 烈的磨损，对基体产生“阴影效应”， 而铁基体或铁合金基体具有良好的韧 性，对陶瓷颗粒又起到“支撑效应” 能有效避免陶瓷颗粒受到强烈冲击而 断裂、剥落。
传统的耐磨材料包括高锰钢、铬系抗磨铸 铁、镍硬铸铁、合金钢等。 传统耐磨材料存在着耐磨性和强韧性相互 制约的共性问题，无法制备出综合性能强 的耐磨材料，而且往往存在着成本高相对 较高、寿命短、工艺难于控制等诸多问题
通过陶瓷颗粒与铁或铁基合金进行复合，既能 提高耐磨件的磨损性能,又能保证其整体韧性, 大幅度提高零件的耐磨性和使用寿命。 ZTA/合金钢复合材料的抗三体磨料磨损性能是 热处理态合金钢的4.37倍。 SiC/钢基表面复合材料,该复合材料在450冲蚀 角下的冲蚀磨损性为Q235钢的4.03倍。 WC/灰铸铁基表面复合材料其抗冲蚀磨损性是 Cr巧Mo3高铬铸铁的2.7倍
报告人：王一丁 陈胜迁
耐磨材料广泛应用于矿山、冶金、电力、 煤炭和机械行业中工业装备中的关键部件。 常用作汽车发动机缸套、活塞；火车转向 架及刹车盘；大型立式磨机磨辊、衬板、 磨球、磨盘等。 据不完全统计，我国耐磨材料的年消耗量 约五百万吨，折合人民币800亿好的颗粒或粉 末调成糊状或膏状，涂在铸型型腔内 壁指定的位置，然后浇注高温金属液， 金属液与粉末涂层或颗粒经熔融、渗 透、扩散、烧结和反应等综合作用， 最终在金属基表面形成铸渗复合层。
V-EPC铸渗法制备金属基表面复合材料的发展
关键技 术
蚀、 耐高温等特殊性能。 此方法制备表面复合材料简
单易行 ， 无需专用处理设备 、 表面层厚 、 生产周期 短 、 零件不变形 ． 具有其它方法无法 比拟 的优点 ． 是提高 铸件表面耐磨 、 耐蚀 、 耐高 温等性 能的有效途径 。一
铸渗法源于涂覆铸造工艺 ．９３ 由美 国人 １１ 年
Ｄ ｖｓ 立 ， 国、 ａｉ创 美 德国 、 南非 和 １ ３本等 国在这方面 的
不必考虑涂层膏块的安放、 固定 ， 可以避免 Ｅ Ｃ铸 Ｐ
渗工艺 中的气孔 和夹渣等缺陷 。负压对 Ｅ Ｓ Ｐ 模和涂
研究比较前沿。铸渗法制备钢铁基表面耐磨复合材
料就是将合 金粉末或陶瓷颗粒 （ ＳＯ ） 如 ｉ：等预先 固定 在型壁 的特定位置上 ，通过 一次性 浇注钢铁液 的方 法使 铸件表 面形成复合 层 ，该 复合层具 有耐磨 、 耐
胶汽化产物的排出十分有效 的精密成型紧密的结 Ｔ 合在 一起 ， 以获 得精度高 。 好 的铸 件 ， 可 以 可 质量 还
Ｅ Ｃ 具有不需分型、 Ｐ 法） 不需下芯、 设备简单 、 铸件精
度高、 铸件表面光洁度高 、 成本低等优点。 近年来 ， 此 工艺在世 界范 围内得到迅速 发展 。被誉为二十世纪
组成模组后涂挂耐火涂料 ， 造型后浇注， 抽真空形 成负压将泡沫塑料和涂胶汽化中产生的气体抽走，
同时借 助负压 ， 提高金属液 的充 型能力 ， 利于 金属 有
液 在颗粒 间的渗透 ， 以获得更 厚更 致密的复合层 。 可 １２ 关键 技术 ． １２１ 塑料模的选择 ．． 工艺要求塑料模必须是密度小 、 钢性好 、 温 汽化
WC颗粒增强钢基表面复合材料的高温摩擦磨损性能
ｃ ｓｉｇ—ｅ ｅ ｒ ｔ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｒ ｔｄｅ ｂ ｓｎ ｆｔｅ ｈｇ －ｅ ａ ｔ — ｎ ｔ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｗｅｅ ｓ ｕ ｉｄ ｙ ｕ ｉｇ ｏ ｈ ｉｈ－ ｍｐ ｒ ｔｒ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｗｅ ｒ ｎ ｐ ａｎ ｔ ｅ ａ ｕｅ ｆｉ ｉ ｎ ａ ｃｏ ｔ ｓｉｇ ｍ ａ ｈｎ ｅｔ ｎ ｃ ｉｅ．Ｔｈ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｆｉｔ ｎ ｐ ｉ ｈ ｓ ａ Ｉｒｅ ｆｃｉｎ ｃ ｅｆ ｉｎ ｔＩｗ ｒ ｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｒ ｉ ａ ｒ ａ ａ ｇ ｒ ｔ ｏ ｆｃｅ ｔａ ｏ ｅ ｓ ｃｏ ｉ ｏ ｉ
铸
造
Ｍａ ． ０１ ｒ２ ０
Ｆ ＯＵＮ Ｙ ＤＲ
Ｖ０ ｌ ９ ＮＯ ３ Ｉ ５ ．
ＷＣ 颗粒增强钢基表面复合材料的高温摩擦磨损性能
王志胜 ，李祖 来 ，蒋业华 ，王 佳
（ 明理 工 大学 材料 科 学与 工 程 学 院 ， 云 南 昆明 ６ ０ ９ ） 昆 ５０ ３
摘要 ：为了对高温磨损工况下表面复合材料的设计提供理论依据，采用高温摩擦磨损试验机对通过真空实型铸渗法制
备 的ＷＣ钢 基 表 面 复 合 材 料 的 高 温磨 损 性 能进 行 了研 究 。通 过 对 不 同 温度 下 摩 擦 磨 损 数 据进 行 分 析 ， 结果 表 明 ，在 温 ／ 度较 低 （ ２ ０℃ ） 时 ，摩 擦 副 具 有 较 大 的摩 擦 系数 ，随 着 温 度 的 升 高 ，摩擦 系 数 先 降低 后 增 大 ，而 表 面 复 合 材 料 的 ０ ０ － 磨损率随着温度 的升高呈先略有降低后升高再 降低的趋势。ＷＣ 颗粒增强钢基表面复合材料在２ ０℃时磨损表现为粘着 ０
陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展
陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有优异的性能，已经在航空航天、汽车、船舶、电子、军工等领域得到了广泛的应用。
随着科学技术的不断发展，人们对这种复合材料的研究也越来越深入，制备方法和性能优化成为了研究的热点。
本文将介绍陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展。
一、制备方法1. 粉末冶金法粉末冶金法是一种常用的制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的方法。
选取适量的金属粉末和陶瓷颗粒，经过混合、压制和烧结等过程，制备成复合材料。
这种方法制备的复合材料具有良好的成型性能，可以制备成各种形状的零件，适用于批量生产。
2. 熔体浸渗法熔体浸渗法是一种将金属熔体浸渗到陶瓷颗粒骨架中，形成复合材料的方法。
将金属熔体浇注到陶瓷颗粒层间，经过高温处理使金属浸渗到陶瓷颗粒骨架中，形成复合材料。
这种方法制备的复合材料具有较好的界面结合强度和均匀的组织结构，适用于制备高性能的复合材料。
3. 机械合金化法机械合金化法是一种通过机械研磨的方式将金属粉末与陶瓷颗粒混合，然后进行压制和烧结等工艺制备复合材料的方法。
这种方法可以有效地提高陶瓷颗粒与金属基体的界面结合强度，并且可以得到细小的颗粒尺寸和均匀的组织结构，提高复合材料的性能。
二、研究进展1. 界面改性技术当前，提高陶瓷颗粒与金属基体的界面结合强度是研究的热点之一。
界面改性技术通过在陶瓷颗粒表面涂覆一层金属或金属化合物，可以提高陶瓷颗粒与金属基体的结合强度，改善复合材料的性能。
2. 成分设计优化通过合理设计金属基体和陶瓷颗粒的成分，可以有效地改善复合材料的性能。
目前，一些研究表明，引入适量的合金元素或者添加强化相可以有效地提高复合材料的力学性能和耐磨性能。
3. 工艺优化在制备过程中，通过优化工艺参数可以有效地改善复合材料的性能。
调整烧结温度和时间、压制参数、熔体浸渗温度等工艺参数，可以得到理想的复合材料微观结构和性能。
陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有广阔的应用前景，制备方法和研究进展是其发展的关键。
颗粒增强钢基耐磨复合材料的制备、组织与性能
铸
・
造
ＮＯ ． Ｏ１ Ｖ ２ １ ＶＯ ． ０ ＮＯ １ １ ６ ．１
１ ９４・ ０
Ｆ ＮＤ ＯＵ ＲＹ
颗粒增 强钢基耐磨 复合材 料 的制备 、组织与性 能
郑 开宏 ，赵散 梅 ，陈 亮 ，王 娟
（． １ 广州有 色金 属研 究院金属加工与成型技 术研 究所 ，广 东广州 ５ ０ ５ ；２ 中南大学材料科学与工程学 院， １６ ０ ．
Ｃｏ ｐ ｓｔ ｓ Ｒｅ ｏ ｃ ｄｗｉ ｒ ｍ ｒｃｅ ｍ ｏ ｉ ｉｆ ｒ ｅ ｔ Ｃｅ ａ ｉ Ｐａ ｉｌｓ ｅ ｎ ｈ ｃ ｔ
ＺＨＥＮＧ ａ－ ｏｎ ’ １ ＡＯ ｎ ｍ ｅ’ Ｋ ｉ ｈ ｇ， ３ ＺＨ Ｓａ ． ｉ２ ＣＨＥＮ Ｌａ ｇ ． ＡＮＧ ｕ ｎ ， ｉｎ ０Ｗ Ｊａ ’
材料成型实验指导
不同材料成形的工艺与组织观察实验指导书1真空热压法制备钢铝复合材料1、实验目的1)了解材料的扩散连接机理；2)掌握制备钢/铝复合材料的工艺步骤；3)掌握关于钢/铝复合材料结合的分析。
2、实验原理概述1)扩散连接机理扩散连接机理极为复杂，一些学者从不同角度阐述了焊接接头的形成过程，因此出现了再结晶理论、位错理论、卡扎何夫扩散理论、西苗诺夫能量学说、薄膜学说等，近来在总结以上各种理论和学说的基础上提出了比较公认的焊接过程三阶段的理论，其原理如下：(1)物理接触的形成阶段这个阶段主要是通过一定的工艺手段去除氧化膜，在一定的扩散压力下形成物理接触（实际接触）。
即指作用物质之间产生电子相互交换的过程，使被焊材料表面原子之间形成比较稳定的外层电子。
(2)接触表面的激活阶段在形成实际的接触面后，在扩散压力和扩散温度的作用下，激活焊接表面的原子，使界面之间形成金属键等化学键结合。
(3)扩散阶段扩散阶段是在扩散温度和压力下，扩散物质相互扩散的阶段，在这个阶段会使缺陷（空洞、氧化物夹层等）消失，在接触处形成共同的晶粒，并导致内应力松弛，其结果是使接头的使用性能达到与基体金属一致的效果。
2)界面几何模型固态扩散连接界面紧密接触过程模型，自1973年由Hamilton进行塑性紧密接触过程解析以后，相继有不少模型被提出。
近年来国内外很多学者提出了扩散连接界面实际情况的几何模型，这些几何模型的提出使对扩散连接机理的认识更进了一步。
扩散连接界面的几何形状貌似长而近似平行的山脊，国内外用不同的手段描述这种形貌的近似，Derby、Wallach-Ridley和Takahashi提出了用近似直边的模型来描述这种几何形貌；Ridley和Guo 提出一种semilenticular界面形状，然而实际中在配合界面的相接触处会出现相反的形状；Klaphaak最早提出一种正弦波形形貌模型，同时Takahashi认为正弦波形扩散模型在扩散初期空洞的连接处会出现相反的扩散，而在N. Orhan，M. Aksoy，M. Eroglu在中详细的论述了扩散界面形貌为正弦波形的情况，并详细的给出了这种界面几何模型的扩散机理，具体内容如下：图1.1为正弦界面空洞模型，这种模型的前提条件：(1)两个界面的接触方式如图1所示中那样的，在接触处将立即得到焊接接头；(2)在扩散连接时，界面形貌是正弦波，在接触处形成如图1所示的接触形状；(3)空洞的边界是受到拉应力，而沿着空洞边界方向的力为零；(4)空洞沿界面方向以一定间隔均匀分布，而在z方向上是单元长度；(5)在扩散过程中，正弦波的间距是常数；(6)在扩散时，在空洞上没有外加压力；(7)是空洞高度，x是X方向的距离，b为空洞的宽度。
《ZTAp-高铬铸铁耐磨复合材料的铸渗法制备及界面组织分析》范文
《ZTAp-高铬铸铁耐磨复合材料的铸渗法制备及界面组织分析》篇一ZTAp-高铬铸铁耐磨复合材料的铸渗法制备及界面组织分析一、引言随着工业技术的飞速发展，耐磨材料在机械制造、矿山开采、交通运输等领域的应用日益广泛。
高铬铸铁耐磨复合材料以其优异的耐磨性能和良好的力学性能，成为耐磨材料领域的研究热点。
ZTAp作为一种新型的耐磨增强相，其与高铬铸铁基体的复合材料具有更高的耐磨性能和更广泛的应用前景。
本文采用铸渗法，制备了ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料，并对其界面组织进行了深入分析。
二、铸渗法制备ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料1. 材料选择与预处理选择高纯度的高铬铸铁和ZTAp作为原料。
将高铬铸铁进行熔炼、除渣处理，获得纯净的铸铁基体。
同时，对ZTAp进行破碎、筛分，获得粒度适宜的增强相颗粒。
2. 铸渗法工艺流程将预处理后的高铬铸铁和ZTAp按照一定比例混合均匀，然后将其倒入预先准备好的砂型模具中。
在一定的温度和压力下，使高铬铸铁熔化并与ZTAp颗粒进行渗透结合，形成复合材料。
3. 制备参数优化通过调整熔炼温度、渗透压力、ZTAp含量等参数，优化复合材料的制备工艺，获得最佳的耐磨性能和力学性能。
三、界面组织分析1. 显微组织观察采用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段，观察复合材料的显微组织。
分析ZTAp颗粒在高铬铸铁基体中的分布情况，以及两相之间的界面结构。
2. 界面结构分析通过透射电子显微镜等手段，对界面结构进行深入分析。
研究ZTAp与高铬铸铁基体之间的界面反应、元素扩散和相变等情况，揭示两相之间的结合机制。
3. 硬度与耐磨性能测试对制备的复合材料进行硬度测试和耐磨性能测试，分析ZTAp的加入对复合材料性能的影响。
同时，与未添加ZTAp的高铬铸铁进行对比，评估其性能优势。
四、结果与讨论1. 显微组织结果通过显微组织观察，发现ZTAp颗粒在高铬铸铁基体中分布均匀，两相之间的界面清晰可见。
界面处未出现明显的缺陷和裂纹，表明两相之间的结合良好。
一种AlO颗粒表面增强钢基复合材料的铸渗方法[发明专利]
![一种AlO颗粒表面增强钢基复合材料的铸渗方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/aba9011f941ea76e59fa0432.png)
专利名称：一种AlO颗粒表面增强钢基复合材料的铸渗方法专利类型：发明专利
发明人：陈伟军
申请号：CN201110306220.3
申请日：20111010
公开号：CN102366829A
公开日：
20120307
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种AlO颗粒表面增强钢基复合材料的铸渗方法，包括配比、制备AlO预制块、焙烧坯块、固定预制块、熔炼铸渗五个步骤。
本发明制备的复合材料，AlO颗粒很好的镶嵌在钢基体中，AlO颗粒采用不同粒度混合，因而排列比较紧密，但无聚团现象，AlO颗粒周围充满了钢基体，呈冶金结合状态。
本发明发发复合工艺简单、成本低廉、适用于低应力磨料冲蚀磨损工况下使用的表面复合耐磨材质。
申请人：陈伟军
地址：214000 江苏省无锡市锡山区锡北镇北光明村陈巷上15号(陈伟军)
国籍：CN
代理机构：北京品源专利代理有限公司
代理人：陈丽燕
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基体材质、浇注温度、浇注速度对铸渗的影响
1.熔点： 熔点低，在铸渗过程中易于保持液相流动状态，持 续液相铸渗过程。 2.液态金属的流动性： 流动性好，则液态金属充填颗粒间隙的阻力小，有 利于形成复合层。而浇注温度较高，加速液相金属 的铸渗，充填颗粒的间隙变化，有利于形成复合层。 温度过高的负面影响：晶粒过大， WC颗粒过度溶 解，基体中W的含量增加，降低材料的机械性能。
基体与增强相之间相互作用的情况
2.界面为犬牙交错 的溶解扩散界面， 基体与增强相之间 不发生化学反应但 相互溶解，如： WC。 3.基体与增强相间 发生化学反应且在 界面上生成化合物。
WC颗粒＋碳化物＋珠光体 腐蚀剂：（三氯化铁5g＋盐酸50ml＋水100ml）
Al2O3和WC颗粒之间的界面不同。 Al2O3不互相溶解， WC在界面有溶解和扩散现象：改变了 WC颗粒与基体的结合性质，而且由于W、Fe元素的相互扩散 渗透， WC与基体界面成为一个微观区域，形成了冶金结合。
20mm
高铬铸铁基复合材料
表面复合材料
高铬铸铁
采用表面复合材料制备的破碎机部件
具有“蜂巢”状结构的立式水泥磨磨辊
1.实验前认真阅读铸铁专业知识，了解铸渗工艺大致包括哪 些，有何差异； 2.了解复合材料的制备工艺及试验方法； a、材料选择：基体材料选用高铬铸铁、球墨铸铁、灰口铸铁， 增强相选择Al2O3，WC； b、铸型条件：水玻璃石英砂干型。浇注温度为分别为1450 ℃ 、 1380 ℃ 、1350℃； c、工艺过程：称取一定量的Al2O3、WC颗粒，加入占颗粒重量 1～3％的自制复合剂和适量的水，混合均匀，辅助在铸型的 特定位置，随铸型一起烘干即可浇注； d、坯试样的设计：要求具有一定的热容量，便于液态金属渗 入Al2O3、WC颗粒缝隙形成复合材料试样，同时，毛坯试样 的形状要简单，便于造型的后续加工。
需要增加额外设备，铸渗驱动力增 加，同时粘砂现象严重，清理困难
普通铸渗
负压铸渗
耐磨机理
磨料运动方向
三体磨损复合材 料磨损面直切面 形貌
磨料运动方向
三体磨损复合材料 磨损面形貌
The moving direction of hot steel
硬质相颗粒
基体
表面复合材料的微 观组织
在轧钢用导位板的局部表面制备具有硬质相 颗粒的表面复合材料提高局部表面的耐磨性
液态金属
铸渗法
普通铸渗工艺 压力铸渗工艺 离心铸渗工艺 负压铸渗工艺
普通铸渗的影响因素
增强颗粒与凝固界面的相互作用。 基体材质、浇注温度、浇注速度对铸渗的 影响。 浇注系统的设置对铸渗的影响。 铸件大小对铸渗的影响。 增强颗粒对铸渗的影响。
基体与增强相之间相互作用的情况
1.平整界面：基体与增强相之间 不相互作用，也互不溶解，界面 两侧都机械铆合，仅靠范德华力 物理结合，这是弱的结合方式。 如： Al2O3的界面，ZTA界面。
Al2O3-Fe 1550
WC-Ni
1380
0
增强相对铸渗效果的影响
粒度不同
增强相材料的粒度，粒度的大小影 响着铸渗过程中液态金属的流动性， 微区基体组织的合金化成份，最终 影响着复合材料的综合性能。
负压铸渗
实型铸渗法：预先用聚苯乙烯泡沫制备出铸件模型，然后 在所需部位涂上铸渗用的粉末,再将模型埋入真空沙箱内浇 注，泡沫模型燃烧成为气体，同时金属液，在负压吸引下渗 入粉末涂层，能最后形成铸渗复合层。 空腔负压铸渗：将铸件模型埋入真空沙箱，并在其上覆盖 一层塑料薄膜，然后再抽真空。
铸造及耐磨材料研究所
铸渗法制备颗粒增强铁基 表层复合材料
实验六 材料成形与制备
实验目的
• 了解铸渗法制备颗粒增强铁基表层复合材料 的工艺过程。 • 观察和分析颗粒增强铁基表层复合材料的组 织特点。 • 分析陶瓷颗粒与金属的润湿性对复合材料组 织性能的影响规律。
铸渗法制备局部复合材料
局部复合材料是实现部件多性能化的重要途径！
抗磨层
就本实验课制备的铁基表层复合 材料而言，是将作为增强相的陶瓷颗 粒预先固定在铸件型腔特定位置，然 后注入金属液，金属液浸润陶瓷颗粒 并渗透到其中的间隙，并有一定程度 的交互作用，最终在铸件表面形成具 有一定厚度的复合材料。
基体－满足力学性能要 求
铸渗法制备局部复合材料
通过铸渗技术制备表 面复合材料示意 图
高锰钢基复合材料
WC颗粒 高锰钢基体
以硬质 WC 颗粒作为抗磨增 强相，采用铸造的方法在部 件工作表面制备复合材料， 以提高材料的耐磨性。而部 件的心部仍保持为传统的高 锰钢，从而不影响高锰钢本 身良好的韧性，最终达到部 件的耐磨性与韧性的共同提 升。 表层复合材料 (约10mm)
1mm
高锰钢 基体
增强颗粒均为WC颗粒，基体不同，浇铸温度也不同
合 金 钢 基 体
高 锰 钢 基 体
增强颗粒均为WC颗粒，基体不同，浇铸温度也不同
高铬铸铁
灰铸铁 球墨铸铁
பைடு நூலகம்
增强相对铸渗效果的影响
颗粒 不同
ZTA
WC Al2O3
系统 Al2O3-Ni WC-Fe
条件T/℃ 1500 1490
润湿角 141 128 0
实验报告要求
1. 简述铸渗工艺的原理及普通铸渗、负压铸渗的实验过程； 2. 的特点； 3. 用铸渗通过组织观察分析铸渗法制备复材合料的组织特点， 并描绘出不同陶瓷颗粒与金属基界面法制备的复合材料不 同的陶瓷颗粒与不同的金属基体结合有那些特点。 4. 实验报告不要打印！
所画试样：颗粒大小不同 ： WC大小颗粒 增强颗粒不同：Al2O3,WC 从以上三个方面浇铸温度不同：高铬铸铁，球墨铸铁，灰口铸 铁 对复合材料进行对比，分析增强颗粒与金属基体结合的特点。