文档介绍：中图分类号:TG156 学校代码:10856
学号:B07905101

上海工程技术大学硕士学位论文

原位自生网络碳化物陶瓷
增强铁基表面复合材料的研究

作者姓名: 伍天华
指导教师: 李文戈
专业: 材料加工工程
学院: 材料科学与工程学院
申请学位: 工学硕士
完成时间: 2010-1-5

评阅人:
答辩委员会主席:
成员:
University Code:10856
Student ID:B07905101

THE RESEARCH OF IN-SITU SYNTHESIS
NET-STRUCTURE CARBIDE REINFORCE
FE-BASED POSITES

Candidate: Wu Tianhua
Supervisor: Li Wenge
Major: Materials Processing Engineering

Materials Science and Engineering
Shanghai University of Engineering Science
Shanghai, . China
January, 2010
上海工程技术大学
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日期: 年月日
上海工程技术大学
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日期: 年月日日期: 年月日
原位自生网络碳化物陶瓷
增强铁基表面复合材料的研究

摘要

网络结构增强是一种新型的复合材料增强形式,即增强相与基体在空间形成各
自连续并相互贯穿的三维网络结构,现有研究表明,其强化效果要好于传统的颗粒
增强、晶须/短纤维增强及长纤维增强等形式。目前,网络结构增强在金属基复合材
料中的研究还不多见。
本论文采用激光控制自反应技术,选用优化的激光工艺参数在常用碳钢 45 钢表
面制备了不同成分配制的原位析出碳化钨和碳化铬复合涂层。与现有研究工作不同,
该网络结构增强相并非预先制备,而通过自反应原位合成,并具有纳米组织特征。
利用材料现代分析手段对涂层进行显微分析,结果表明:涂层熔区组织形态及晶粒度
随涂层成份的不同呈规律性演化。涂层由金属基体γ- (Ni, Fe)及大量不同形状原位
析出相WC,Cr3C2,及亚稳定相化合物组成。它们在涂层过渡区内以晶内先共晶金属
基体相与晶间混合共晶组织的形式存在。基体内部与析出相界面上的高密度位错堆积
使基体金属亚结构细化。原位合成产物产量随涂层成分配制的不同而改变。
对涂层机械力学性能的分析表明:涂层显微硬度值较基体有显著提高,从表面到
基体呈平稳过渡的梯度分布;涂层强化机制主要有细晶强化、硬质相弥散强化、过饱
和固溶强化及位错堆积强化等;过渡区组织较基体显著细化,晶粒细化行为与该过程
中的传热与传质、原位析出硬质颗粒促进非均质形核以及金属基体中强烈的位错运动
细化亚结构有关。生成的复合材料耐磨性明显提高,涂层中的磨损机制主要为显微磨
削和微观撕裂。在温度连续变化环境中对涂层的高温氧化性能进行了测试。结果表明:
涂层在温度连续变化条件下高温氧化抗力大,氧化表层组织细小均匀且致密排布。
本研究将为铁基表面复合材料的设计、开发及应用提供指导。

关键词:网络结构,激光熔覆,原位自生,碳化铬/碳化钨,显微组织,性能

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THE RESEARCH OF IN-SITU SYNTHESIS
NET-STRUCTURE