本文關(guān)鍵詞： TiC_x-Fe基復(fù)合材料 潤(rùn)濕性 顯微結(jié)構(gòu) 摩擦　出處：《北京交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：為獲得一種耐磨的陶瓷增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料,本文從提高陶瓷增強(qiáng)相和鐵基體之間的潤(rùn)濕性入手,運(yùn)用Ti_3AlC_2特殊的三元層狀結(jié)構(gòu),原位熱壓制備了 TiC_x-Fe基復(fù)合材料,測(cè)試分析了復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)和彎曲、壓縮、拉伸、硬度等力學(xué)性能以及分別在干摩擦和潤(rùn)滑摩擦條件下,摩擦系數(shù)、磨損率隨法向載荷和增強(qiáng)相含量的變化規(guī)律,同時(shí)分析了復(fù)合材料的磨損表面。研究結(jié)果表明:(1)以Ti_3AlC_2粉(體積含量為10%～40%)和Fe粉作為原料,在Ar氣保護(hù)下升溫至1400℃,保溫30 min;再降溫至1250℃下加壓30 Mpa,保溫保壓30 min,從而制備復(fù)合材料。當(dāng)原料Ti_3AlC_2的體積含量從10%增加到40%時(shí),Ti_3AlC_2都分解形成TiC_x,而Al原子則擴(kuò)散進(jìn)入Fe基體中,進(jìn)而原位自生制備了增強(qiáng)相體積含量為(7.6%、15.61%、24.07%、33.47%)的TiC_x-Fe基復(fù)合材料。從顯微結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn),沒有明顯的缺陷出現(xiàn)。(2)制備的7.6%TiC_x-Fe基復(fù)合材料具有優(yōu)異的塑性,在三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)中沒有被彎斷。在拉伸實(shí)驗(yàn)中抗拉強(qiáng)度達(dá)到了419 MPa,伸長(zhǎng)率達(dá)到了 6.82%;15.6%TiC_x-Fe基復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度達(dá)到了 987 MPa,抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 518 MPa,同時(shí)斷后延伸率也達(dá)到5.19%;觀察復(fù)合材料的拉伸斷口,也能發(fā)現(xiàn)很多韌窩和剪切脊,這說明TiC_x-Fe基復(fù)合材料表現(xiàn)出了較高的強(qiáng)度以及較好的韌性。隨著增強(qiáng)相含量的提高,復(fù)合的脆性增強(qiáng),在彎曲和壓縮實(shí)驗(yàn)中均表現(xiàn)出了脆性斷裂,24.07%TiC_x-Fe的彎曲強(qiáng)度達(dá)到了 786 MPa,33.47%TiC_x-Fe的壓縮強(qiáng)度達(dá)到了1356 MPa,這主要?dú)w因于增強(qiáng)相顆粒與基體之間良好的界面結(jié)合。(3)干摩擦條件下,速度為10 m/s時(shí),復(fù)合材料的摩擦系數(shù)變化范圍為0.36～0.453;7.6%TiC_x-Fe基復(fù)合材料的磨損率隨法向載荷的變化范圍為8.69× 1 0-6 mm3/N·m～19.25×10-6mm3/N·m,其它成分的復(fù)合材料的磨損率隨法向載荷的變化比較穩(wěn)定,并且保持在一個(gè)相對(duì)較小的值;7.6%TiC_x-Fe和24.07%TiC_x-Fe基復(fù)合材料的摩擦系數(shù)隨速度(5m/s～20m/s)的增大而減小,而磨損率隨速度的增大而呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。這主要?dú)w因于磨損面上形成了一層氧化物薄膜。(4)在潤(rùn)滑摩擦條件下,速度為10m/s時(shí),隨法向載荷的增大復(fù)合材料的摩擦系數(shù)先減小后保持相對(duì)穩(wěn)定,隨增強(qiáng)相含量的增多而變小,變化范圍為0.095～0.17;磨損率隨增強(qiáng)相含量的增大而減小,隨法向載荷的增大而增大,變化范圍為2.17～5.91×10-7mm3/N·m,其良好的干摩擦性能主要與磨損面上的氧化物薄膜和潤(rùn)滑油有關(guān)。
[Abstract]:In order to obtain a wear-resistant ceramic reinforced iron matrix composite, the wettability between the ceramic reinforced phase and the iron matrix was improved in this paper, and the special ternary layered structure of Ti_3AlC_2 was used. TiC_x-Fe matrix composites were prepared by in-situ hot pressing. The microstructure and mechanical properties of the composites, such as bending, compression, tensile, hardness and dry friction and lubricating friction, were tested and analyzed. The variation of friction coefficient and wear rate with normal load and reinforcement phase content. The wear surface of the composite is also analyzed. The results show that the Ti_3AlC_2 powder (volume content is 10 ~ 40) and Fe powder are used as raw materials. Under the protection of ar gas, the temperature is increased to 1400 鈩，

本文編號(hào)：1449734