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

【摘要】：為獲得一種耐磨的陶瓷增強鐵基復合材料,本文從提高陶瓷增強相和鐵基體之間的潤濕性入手,運用Ti_3AlC_2特殊的三元層狀結(jié)構(gòu),原位熱壓制備了 TiC_x-Fe基復合材料,測試分析了復合材料的顯微結(jié)構(gòu)和彎曲、壓縮、拉伸、硬度等力學性能以及分別在干摩擦和潤滑摩擦條件下,摩擦系數(shù)、磨損率隨法向載荷和增強相含量的變化規(guī)律,同時分析了復合材料的磨損表面。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,從而制備復合材料。當原料Ti_3AlC_2的體積含量從10%增加到40%時,Ti_3AlC_2都分解形成TiC_x,而Al原子則擴散進入Fe基體中,進而原位自生制備了增強相體積含量為(7.6%、15.61%、24.07%、33.47%)的TiC_x-Fe基復合材料。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基復合材料具有優(yōu)異的塑性,在三點彎曲實驗中沒有被彎斷。在拉伸實驗中抗拉強度達到了419 MPa,伸長率達到了 6.82%;15.6%TiC_x-Fe基復合材料的抗彎強度達到了 987 MPa,抗拉強度達到了 518 MPa,同時斷后延伸率也達到5.19%;觀察復合材料的拉伸斷口,也能發(fā)現(xiàn)很多韌窩和剪切脊,這說明TiC_x-Fe基復合材料表現(xiàn)出了較高的強度以及較好的韌性。隨著增強相含量的提高,復合的脆性增強,在彎曲和壓縮實驗中均表現(xiàn)出了脆性斷裂,24.07%TiC_x-Fe的彎曲強度達到了 786 MPa,33.47%TiC_x-Fe的壓縮強度達到了1356 MPa,這主要歸因于增強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,復合材料的摩擦系數(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,并且保持在一個相對較小的值;7.6%TiC_x-Fe和24.07%TiC_x-Fe基復合材料的摩擦系數(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。這主要歸因于磨損面上形成了一層氧化物薄膜。(4)在潤滑摩擦條件下,速度為10m/s時,隨法向載荷的增大復合材料的摩擦系數(shù)先減小后保持相對穩(wěn)定,隨增強相含量的增多而變小,變化范圍為0.095～0.17;磨損率隨增強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：1449734