顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料（PMMC）由分散在金屬中的陶瓷顆粒組成,PMMC常用的制備方法是粉末冶金（PM）技術(shù),PM是確保增強(qiáng)材料在基體內(nèi)良好分布的最簡單的方法。將TiC、NbC陶瓷顆粒均勻分散在Fe基體中,通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)（SPS）得到了顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料,該復(fù)合材料具有Fe基體的高強(qiáng)度和TiC、NbC陶瓷相高硬度的綜合性能。本文通過SPS技術(shù)制備陶瓷顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料,對該材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行了研究,主要研究:（1）Fe粉,TiC粉,NbC粉經(jīng)過球磨混合后的復(fù)合粉末的粒度大小對燒結(jié)成型的塊體復(fù)合材料的顯微組織和力學(xué)性能的影響;（2）Fe粉,TiC粉,NbC粉的不同配料比對燒結(jié)成型的塊體復(fù)合材料的顯微組織及力學(xué)性能的影響;（3）選取實驗中力學(xué)性能最佳的配料比配制復(fù)合粉末,經(jīng)過SPS燒結(jié)后,在真空條件下分別在1 100℃,1 250℃,1 400℃下進(jìn)行熱處理,對復(fù)合材料的顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行研究及分析。得出以下結(jié)論:（1）復(fù)合粉末的粒度大小能夠?qū)Y(jié)成型的塊體復(fù)合材料的力學(xué)性能產(chǎn)生顯著的影響,結(jié)合復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡（SEM）圖以及能譜（EDS）圖可知,經(jīng)過行星... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

燒結(jié)過程中從混合粉末到

實后的復(fù)合粉末坯體在一定的壓力條件、一定的氣氛條件和一定的溫度條件下進(jìn)行復(fù)合粉末致密化的過程。在復(fù)合粉末燒結(jié)過程中，材料的致密化與晶粒粗化同時發(fā)生，在燒結(jié)的最后階段晶粒的生長會占主導(dǎo)地位，最終階段的晶粒長大是由于界面反應(yīng)控制的奧斯特瓦爾德熟化[18]造成的。最終階段的晶粒長大是由于界面反應(yīng)二次重排后，燒結(jié)中的復(fù)合材料完全或幾乎完全致密，因此，最終的燒結(jié)階段會在晶粒尺寸、分布和形狀以及粘結(jié)劑相分布方面影響微觀結(jié)構(gòu)。微觀結(jié)構(gòu)的變化會影響復(fù)合材料的機(jī)械性能，例如硬度、強(qiáng)度、耐磨性和斷裂韌性。圖1.1所示為燒結(jié)過程中，復(fù)合粉末到完全致密的燒結(jié)體的微觀結(jié)構(gòu)的變化。圖1.1燒結(jié)過程中從混合粉末到完全致密的燒結(jié)體的微觀結(jié)構(gòu)的變化1.2放電等離子燒結(jié)技術(shù)鐵基復(fù)合材料是用量最大的一類金屬基復(fù)合材料，具有成本低、機(jī)加工性能好、可焊性好、可熱處理等一系列優(yōu)點(diǎn)，有望發(fā)展并替代部分鑄造零部件及貴合金材料。然而，要制備出高性能鐵基復(fù)合材料，必須解決燒結(jié)鐵基復(fù)合材料的氣孔率、提高其強(qiáng)度、硬度和耐磨性能等方面問題。陶瓷顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料在高溫應(yīng)用中具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢，但它們即使在非常高的溫度下，原子擴(kuò)散率也非常低的，因此很難致

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-7-雖然SPS系統(tǒng)使用電流進(jìn)行燒結(jié)，但該技術(shù)也不僅限于導(dǎo)電粉末，SPS還具有燒結(jié)非導(dǎo)電粉末的能力。但是，粉末的電導(dǎo)率確實會影響粉末的加熱方式。傳導(dǎo)性材料通過流經(jīng)粉末樣品的直流電引起的焦耳熱（自熱）和石墨模具的熱傳導(dǎo)而被加熱；非導(dǎo)電材料僅通過石墨模具熱傳導(dǎo)進(jìn)行加熱。SPS作為一種先進(jìn)的材料加工技術(shù)，可生產(chǎn)均質(zhì)的高密度納米結(jié)構(gòu)燒結(jié)體、功能梯度材料（FGM）、精細(xì)陶瓷、復(fù)合材料、新型耐磨材料、熱電半導(dǎo)體和生物材料[18，38]。其中重要的一點(diǎn)需要注意的是，只有當(dāng)其他材料燒結(jié)技術(shù)無效時，一些特定的材料才可以通過SPS進(jìn)行燒結(jié)，比如納米結(jié)構(gòu)材料和生物材料[18]。因此，SPS燒結(jié)技術(shù)和傳統(tǒng)燒結(jié)技術(shù)之間的明顯區(qū)別是加熱方式。例如，由熱壓（HP）燒結(jié)的材料僅通過來自容器的熱傳導(dǎo)而被加熱，而與該材料是否導(dǎo)電無關(guān)。而脈沖電流使得SPS的加熱方式變得更加復(fù)雜，因此了解SPS過程中脈沖電流的影響對于控制所得的微觀結(jié)構(gòu)和燒結(jié)產(chǎn)品的性能非常重要[18，19]。圖1.2所示為SPS燒結(jié)設(shè)備工作中真空艙內(nèi)石墨模具觀測情況。圖1.2SPS設(shè)備真空室工作中的情況1.2.2其他燒結(jié)技術(shù)陶瓷-金屬基復(fù)合材料的傳統(tǒng)燒結(jié)技術(shù)包含有無壓燒結(jié)（PLS）、有壓燒結(jié)（熱壓（HP）和熱等靜壓燒結(jié)（HIP））[39]。無壓燒結(jié)是最古老的陶瓷燒結(jié)方法，已廣泛用于陶瓷的工業(yè)制造。無壓燒結(jié)的優(yōu)勢包括低成本、易用性高以及用于燒結(jié)形狀復(fù)雜的產(chǎn)品的靈活性。雖然有壓燒結(jié)的技術(shù)性更復(fù)雜一些，但是有壓燒結(jié)更具有優(yōu)勢。有壓燒結(jié)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是它們能夠在比無壓力燒結(jié)技術(shù)更低的溫度下獲得完全致密的陶瓷-金屬基復(fù)合材料。下面介紹幾種有壓燒結(jié)和無壓燒結(jié)技術(shù)。（1）熱等靜壓燒結(jié)（HIP）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]TiC含量對鐵基復(fù)合材料力學(xué)性能及耐磨性能的影響[J]. 董虎林,包海萍,彭建洪.  金屬學(xué)報. 2019(08)
[2]TiC/Fe基復(fù)合材料的耐磨性能研究[J]. 馬雪姣,李毅,崔海霞,朱鵬霄,張翔.  熱加工工藝. 2019(06)
[3]陶瓷顆粒增強(qiáng)粉末冶金Fe–2Cu–0.6C復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能[J]. 何勤求,李普明,袁勇,張德金,劉增林,李松林.  粉末冶金技術(shù). 2019(01)
[4]含微納B4C/Ti顆粒銅基復(fù)合材料的微觀組織與力學(xué)性能（英文）[J]. 安德成,王文先,陳洪勝,譚敏波,王苗.  稀有金屬材料與工程. 2019(02)
[5]顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)理研究現(xiàn)狀[J]. 葉想平,李英雷,翁繼東,蔡靈倉,劉倉理.  材料工程. 2018(12)
[6]SPS燒結(jié)原位制備Al2O3-TiC增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料的組織與性能[J]. 許海,李釗,王俊峰,陳金水,肖翔鵬.  材料熱處理學(xué)報. 2018(05)
[7]基于Murty準(zhǔn)則的SiCp/Al復(fù)合材料熱加工圖研究[J]. 袁戰(zhàn)偉,李付國,王春偉,王瑜,郭亞杰,周亮.  材料導(dǎo)報. 2018(04)
[8]TiB2對γ-TiAl基合金粉末放電等離子燒結(jié)行為的影響[J]. 陳鈺青,王巖,羅世彬,龔雪雯,張馳.  中國有色金屬學(xué)報. 2018(01)
[9]不同類型顆�；旌显鰪�(qiáng)鐵基復(fù)合材料的磨損性能[J]. 曹新建,金劍鋒,曹敬袆,宗亞平.  材料工程. 2017(08)
[10]WC粒度對WC-15Fe-5Ni硬質(zhì)合金組織與性能的影響[J]. 朱斌,柏振海,高陽,羅兵輝.  中國有色金屬學(xué)報. 2016(05)

博士論文
[1]TiC增強(qiáng)Fe基復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 鄭涌.北京交通大學(xué) 2018
[2]放電等離子燒結(jié)制備陶瓷基超硬復(fù)合材料及其性能研究[D]. 袁云崗.燕山大學(xué) 2017
[3]釔鋁石榴石透明陶瓷的低溫制備及致密化機(jī)理研究[D]. 王蓉蓉.武漢理工大學(xué) 2017
[4]外加顆粒強(qiáng)化鐵基材料的納米NbC/Fe（Fe3C）復(fù)合粉末制備技術(shù)及應(yīng)用[D]. 秦森.燕山大學(xué) 2014
[5]Ti-45Al-10Nb合金的粉末冶金法制備與組織性能研究[D]. 李學(xué)問.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]ZTA顆粒增強(qiáng)高錳鋼復(fù)合材料制備及其性能研究[D]. 馬建朝.西安理工大學(xué) 2019
[2]等離子熔敷制備TiC-NbC增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料熔敷層的研究[D]. 楊愿愿.鄭州大學(xué) 2017
[3]鋯剛玉增強(qiáng)高鉻合金基復(fù)合材料制備工藝與組織性能研究[D]. 殷會芳.山東理工大學(xué) 2017
[4]納米壓痕對顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面微區(qū)性能的研究[D]. 宋靜雅.上海交通大學(xué) 2015
[5]WC/NbC顆粒增強(qiáng)高鉻鐵基粉末冶金材料制備技術(shù)及其性能研究[D]. 李子陽.華南理工大學(xué) 2015
[6]機(jī)械合金化—放電等離子法制備高強(qiáng)度納米晶Al-Fe塊體復(fù)合材料的研究[D]. 顧健.華中科技大學(xué) 2013
[7]Fe基非晶合金MA和SPS制備技術(shù)研究[D]. 胡冬冬.燕山大學(xué) 2012
[8]Al2O3陶瓷及Ti3SiC2-Ni復(fù)合材料的制備與表征[D]. 劉振華.蘭州理工大學(xué) 2012
[9]低溫?zé)Y(jié)8YSZ的微觀組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能研究[D]. 郭雁軍.中南大學(xué) 2011
[10]Ti3AlC2陶瓷材料的SHS制備工藝[D]. 封小鵬.蘭州理工大學(xué) 2011



本文編號：3226289