大顆粒剛玉-金屬耐磨復合材料的制備與數(shù)值模擬.pdf

1、目前，剛玉顆粒/鐵基復合材料的研究主要采用粒徑小于3mm的剛玉顆粒，對大顆粒剛玉/鐵基復合材料的研究報道很少。在冶金、礦山的物料輸送方面，使用大顆粒剛玉增強鐵基復合材料替代管道表面有機膠結的陶瓷片，具有更加優(yōu)異的耐磨性和實用性，因此本論文主要研究大顆粒剛玉/鐵基復合材料的制備與性能。
　　為了克服剛玉與鐵液不潤濕而難以復合的問題，本文首先研究了Fe2O3改性剛玉并探討了改性機理，研究了大顆粒剛玉/鐵基復合材料的制備工藝和耐沖刷性，

2、并利用有限元模擬對復合材料進行了數(shù)值模擬。實驗結果表明:
　　(1)利用Fe2O3改性剛玉過程中，剛玉的改性層厚度隨處理溫度升高而增加、隨保溫時間增加而增加、隨剛玉氣孔率增大而逐漸增加、隨碳含量增加而先增加后減小。在碳含量為3％、1200℃保溫60 min時，改性層厚度能達到0.2 mm以上，并且改性層比較均勻。改性后剛玉和鐵液的潤濕性得到改善，界面結合緊密。
　　(2)采用普通砂型鑄造工藝制備的大顆粒剛玉/鐵基復合材料，雖

3、然基體和增強顆粒上表面結合良好，但由于鐵液不能滲透導致鐵液對大顆粒剛玉下表面包覆效果較差。
　　(3)采用真空吸鑄工藝，當澆鑄溫度在1500℃時，成功制備出鐵液和剛玉結合緊密、包覆效果良好的大顆粒剛玉/鐵基復合材料。經550℃～600℃進行退火處理后，該復合材料基體為鐵素體和片狀石墨的典型鑄態(tài)組織。沖蝕磨損模擬實驗表明，灰鑄鐵件的質量損失是大顆粒剛玉/鐵基復合材料的4～6倍。
　　(4)經過有限元模擬分析與計算，在復合材料制