鑄造燒結(jié)銅基表面復(fù)合材料的工藝及其組織和性能研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號：TG141.6學(xué)號：120080201003南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)位研究生）鑄造燒結(jié)銅基表面復(fù)合材料的工藝及其組鑄造燒結(jié)銅基表面復(fù)合材料的工藝及其組織和性能研究織和性能研究作者：譚紹武學(xué)科專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師：龍文元教授申請學(xué)位日期：2015年6月南昌航空大學(xué)碩士論文摘要I摘要現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備往往要長期處在一個比較惡劣的工作環(huán)境下工作。機(jī)械零部件很容易發(fā)生磨損，腐蝕。

2、導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備失效，企業(yè)損失嚴(yán)重。所以要求機(jī)械設(shè)備材料具備很高的耐磨損，耐腐蝕耐高溫能力，能應(yīng)用在惡劣的工作條件下。改變材料表面性能，是防治這個問題發(fā)生的最好的方法。表面改性方法到目前為止已經(jīng)有很多，其中包括：熱噴涂，激光熔覆，電鍍，熱擴(kuò)滲，化學(xué)滲，鑄滲等方法。鑄造燒結(jié)法是一種用于制備金屬基表面復(fù)合材料的新技術(shù)，具有工藝簡單，節(jié)省材料，大熱流密度，燒結(jié)時間短等優(yōu)點，所制備的金屬基表面復(fù)合材料工件具有優(yōu)良的綜合性能。本文分別采用了自熔性Ni

3、60合金粉末，自熔性Cu粉，自熔性Cu粉Al粉CuO粉等合金體系澆注純銅熔液進(jìn)行鑄造燒結(jié)工藝的探索，探索了不同合金粉末燒結(jié)體系及工藝參數(shù)對銅基表面鑄造燒結(jié)復(fù)合層形成的影響。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、X衍射儀等微觀分析手段對鑄造燒結(jié)復(fù)合層的微觀組織、物相的組成、分布及形貌、燒結(jié)層與基體的結(jié)合情況等進(jìn)行了分析。同時還研究了添加Al2O3增強(qiáng)顆粒對鑄造燒結(jié)復(fù)合層的組織和性能的影響。研究結(jié)果表明：1）銅基合金粉末整體燒結(jié)效果不太好，加入

4、1%Al4%CuO反應(yīng)體系可以在一定程度上改善銅基合金粉末的燒結(jié)效果，進(jìn)一步提高AlCuO反應(yīng)體系的加入量，由于反應(yīng)劇烈，反而會降低燒結(jié)層與基體的結(jié)合效果和燒結(jié)層的致密度。在自熔性銅基合金粉末中加入Al2O3會使其與試樣的界面結(jié)合強(qiáng)度降低，而燒結(jié)層的孔隙也越來越多，致密化程度不斷降低，但是其硬度隨著Al2O3的增加而增加。2）鎳基表面燒結(jié)層能與基體表面實現(xiàn)冶金的結(jié)合，燒結(jié)層具有較高的強(qiáng)度和致密度，鑄造燒結(jié)效果明顯好于自熔性銅鎳基表面燒結(jié)

5、層。鎳基表面燒結(jié)層明顯分為兩層：外層為Ni60Al2O3復(fù)合層內(nèi)層為擴(kuò)散層。復(fù)合層相組成主要是Ni基固溶體，硬質(zhì)相硼化物CrB，金屬間化合物Cr3Ni2。3）Ni60Al2O3燒結(jié)得到的復(fù)合材料硬度相對于基體材料都有了比較明顯的提高。加入Al2O3含量10%時硬度達(dá)到最大。復(fù)合層Al2O3含量10%時導(dǎo)熱系數(shù)最大，更利于高溫工作，20%時致密性不夠好，導(dǎo)熱系數(shù)最小。加入適量的Al2O3含量可以提高鎳基表面燒結(jié)層的耐磨性能，當(dāng)Al2O3含