再生WCP-Fe-C基復(fù)合材料耐磨特性研究.pdf

1、實(shí)驗(yàn)將回收的廢舊失效復(fù)合材料輥環(huán)，通過重新熔煉和離心鑄造，制備了再生 WCP/Fe-C復(fù)合材料厚壁環(huán)鑄件，并利用 JB147/294A型沖擊試驗(yàn)機(jī)、HR-150D洛氏硬度計(jì)、MMS-1G高速銷盤摩擦試驗(yàn)機(jī)研究其組織、力學(xué)性能和磨損特性，采用 JSM-5610LV型掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDS）對再生復(fù)合材料的微觀組織、磨損形貌及磨損機(jī)理進(jìn)行了分析討論。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明：在離心力的作用下，重熔混合熔體中的未溶 WCP向外側(cè)偏

2、聚而形成再生復(fù)合材料外層和芯部 Fe-C合金基體層組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)厚壁環(huán)鑄件。厚壁環(huán)外部再生復(fù)合材料層厚度達(dá)到10~17mm；再生復(fù)合材料層的硬度高達(dá) HRA83，而芯部基體的硬度為 HRA72；再生復(fù)合材料層和芯部基體層的沖擊韌性，分別達(dá)到了3.2 J/cm2和6 J/cm2。
　　微觀組織分析表明：再生復(fù)合材料層內(nèi) WCP呈多面體形狀，均勻的分布在Fe-C合金基體內(nèi)，所占體積分?jǐn)?shù)約為70vol％左右，而且 WCP體積分?jǐn)?shù)沿徑向由

3、外到內(nèi)逐漸降低；芯部基體主要由針狀貝氏體、原位析出短桿狀及網(wǎng)狀碳化物、少量未熔的碳化鎢顆粒和球狀或團(tuán)片狀石墨組成。
　　磨損試驗(yàn)結(jié)果表明，在不同載荷條件下，隨磨損速度的增加，復(fù)合層的摩擦系數(shù)逐漸減下，磨損率逐漸增加；芯部基體的摩擦系數(shù)隨磨損速度的增加呈下降趨勢，而磨損率則隨磨損速度增加而增加。在不同磨損速度下，再生復(fù)合材料層的摩擦系數(shù)隨載荷的增加呈下降趨勢，磨損率則隨載荷的增加逐漸增大，并且曲線斜率變化較??；厚壁環(huán)芯部 Fe-C合

4、金基體的摩擦系數(shù)隨載荷的增加呈減小趨勢，在載荷小于150N時(shí)，芯部基體磨損率隨載荷增加而緩慢增加，當(dāng)載荷超過150N時(shí)，再生復(fù)合材料磨損率迅速增大，載荷對磨損率影響較大。
　　在相同實(shí)驗(yàn)條件下，通過與原生 WCP/Fe-C復(fù)合材料、硬質(zhì)合金、高速鋼的對比可知，雖然再生復(fù)合材料層的耐磨性能相對于硬質(zhì)合金與原生 WCP/Fe-C復(fù)合材料來說，有所降低，但是卻遠(yuǎn)高于高速鋼的磨損性能；芯部基體的耐磨性能均高于高鉻鑄鐵與原 WCP/Fe-C

5、復(fù)合材料基體。這表明無論是再生復(fù)合材料層還是芯部基體都具有較好的耐磨性能。
　　磨損機(jī)理分析結(jié)果表明，再生復(fù)合材料在一定磨損速度和載荷的條件下具有穩(wěn)定的耐磨性能，復(fù)合層在低速條件下的磨損機(jī)理主要是犁溝磨損和塑性變形，而當(dāng)磨損速度與法向載荷較高時(shí)，其磨損機(jī)理主要是磨粒磨損、粘著磨損和氧化磨損；再生復(fù)合材料環(huán)芯部基體在低速磨損條件下具有較好的耐磨性能，載荷和磨損速度相對較低時(shí)，其磨損機(jī)理主要是塑性變形和犁溝磨損，而當(dāng)載荷和磨損速度較高