铸渗法制备颗粒增强铁基表层复合材料

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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颗粒增强金属基复合材料的制备与力学性能研究近年来，随着新材料技术的发展，颗粒增强金属基复合材料作为一种重要的新材料得到了广泛的研究与应用。

本文将对颗粒增强金属基复合材料的制备方法以及其力学性能的研究进行探讨。

首先，颗粒增强金属基复合材料的制备方法有很多种。

其中，熔体渗透法是一种常见的制备方法。

该方法通过将填充颗粒与金属基体一同加热到金属的熔点，使颗粒进入金属基体内部，形成颗粒增强结构。

此外，还有粉末冶金法、激光原位合成法等多种制备方法。

这些制备方法都有各自的优劣势，并根据实际需求选择合适的方法。

然后，关于颗粒增强金属基复合材料的力学性能研究。

首先考虑到复合材料中颗粒增强阻塞位错的作用，可以有效提高复合材料的强度。

一些研究表明，随着颗粒尺寸的增大，复合材料的屈服强度和抗拉强度都会增加，并且断裂韧性也会提高。

而颗粒增强金属基复合材料的强度与颗粒分布、颗粒与基体的相互作用力等因素也有关。

此外，颗粒增强金属基复合材料的疲劳性能也是研究的热点之一。

传统的金属材料在疲劳加载下容易发生疲劳裂纹扩展，导致材料失效。

而颗粒增强金属基复合材料中的颗粒可以作为阻止裂纹扩展的障碍物，从而提高材料的疲劳寿命。

有研究发现，颗粒增强金属基复合材料的疲劳寿命比传统金属材料要长数倍，这表明了颗粒增强结构对提高材料的耐疲劳性能具有重要作用。

最后，对于颗粒增强金属基复合材料的未来研究方向。

随着纳米技术的发展，纳米颗粒在颗粒增强金属基复合材料中的应用也逐渐受到关注。

纳米颗粒具有较大的比表面积和尺寸效应，可以进一步提高复合材料的力学性能。

因此，未来的研究可以聚焦于纳米颗粒增强金属基复合材料的制备方法以及其力学性能的研究。

此外，还可以探讨其他类型的增强材料对金属基复合材料性能的影响，丰富复合材料的应用领域。

综上所述，颗粒增强金属基复合材料的制备与力学性能研究是一个具有广阔前景的领域。

通过不断的研究和创新，将有望开发出性能更加优良的金属基复合材料，为社会的发展和进步作出贡献。

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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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。

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》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。

《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、引言耐磨复合材料在现代工业中扮演着举足轻重的角色，尤其是在那些对材料性能要求极高的领域。

高铬铸铁耐磨复合材料因其出色的机械性能和耐磨性，广泛应用于矿山、冶金、电力等重工业领域。

其中，ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料以其独特的优势，成为了当前研究的热点。

本文将详细介绍ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料的铸渗法制备过程，并对其界面组织进行深入分析。

二、铸渗法制备ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料1. 材料选择与预处理在制备ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料时，首先需要选择合适的基础材料和高性能的增强相ZTAp（某特定锌、钛、铝复合相）。

对所选材料进行严格的预处理，包括清洗、干燥、研磨等步骤，以确保材料的纯净度和表面质量。

2. 铸渗法工艺流程铸渗法是一种将熔融金属渗入多孔预制体中的工艺。

在制备ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料时，首先需要制备含有ZTAp的多孔预制体。

随后，将预热的高铬铸铁熔液渗入该预制体中，待其冷却凝固后，得到ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料。

3. 工艺参数对材料性能的影响铸渗法中的工艺参数，如温度、压力、时间等，对最终产品的性能具有重要影响。

通过调整这些参数，可以实现对ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料性能的优化。

三、界面组织分析1. 界面组织的观察与表征为了深入分析ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料的界面组织，我们采用了金相显微镜、扫描电子显微镜等手段对界面进行了观察和表征。

这些手段可以帮助我们清晰地观察到界面的形态、结构以及两相之间的结合情况。

2. 界面组织的形成机制通过对比不同工艺参数下界面组织的差异，我们发现界面组织的形成与熔融金属的渗入过程、两相之间的化学反应等因素密切相关。

在高温下，高铬铸铁熔液与ZTAp发生一定的化学反应，形成了紧密结合的界面组织。

3. 界面组织对材料性能的影响通过对界面组织的分析，我们发现良好的界面组织可以有效提高ZTAp/高铬铸铁耐磨复合材料的性能。