微细铬铁粉对铁基粉末冶金材料性能的影响

论文摘要

研究了加入球磨的微细铬铁粉对Fe-Ni-Mo-Cu-Cr-C系粉末冶金材料烧结性能、力学性能及摩擦磨损性能的影响。材料经冷压后于1150℃常规烧结1h,另外采用高频感应淬火对烧结材料进行表面处理。借助金相显微镜、透射电镜及扫描电镜对经烧结和烧结后表面高频淬火试样进行了密度及组织观察、表观硬度（HRB）、显微组织硬度、拉伸强度和干摩擦磨损对比测试。研究结果表明:微细铬铁粉的加入对材料的组织和性能改善效果显著。合金中添加粒度为100～300nm的微细铬铁粉,铬含量为0.2%～1.5%时,烧结态材料的密度在7.04～7.08g/cm3之间,孔隙度<10%。随铬含量增加,表观硬度、显微组织硬度增大,拉伸强度从480MPa增至700MPa,提高约46%。烧结材料的耐磨性随铬含量的增加而提高,磨损机制主要以粘着磨损为主;高频淬火材料淬硬层深度约为20～40μm,随铬含量的增加耐磨性提高,表面耐磨性高于相同成分烧结态材料,磨损机制主要以氧化磨损和剥层磨损为主。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 铁基粉末冶金材料发展概况
• 1.2 铁基粉末冶金材料制备工艺的新发展
• 1.2.1 粉末制备
• 1.2.1.1 预混合粉
• 1.2.1.2 部分预合金化粉
• 1.2.1.3 预合金粉
• 1.2.1.4 包覆粉
• 1.2.1.5 硬质颗粒
• 1.2.2 成型工艺
• 1.2.2.1 注射成形技术
• 1.2.2.2 喷射成形技术
• 1.2.2.3 热等静压（HIP）为主导的热致密化技术
• 1.2.2.4 粉末热锻技术
• 1.2.2.5 Ancordense 温压工艺
• 1.2.2.6 快速原型制造技术
• 1.2.3 烧结工艺
• 1.2.3.1 固相烧结
• 1.2.3.2 液相烧结
• 1.2.3.3 添加活性元素烧结
• 1.2.3.4 烧结气氛
• 1.2.4 热处理手段
• 1.2.4.1 化学热处理
• 1.2.4.2 感应加热淬火和激光表面硬化
• 1.2.4.3 烧结硬化工艺
• 1.3 选题意义
• 第二章 研究路线及方案
• 2.1 添加微细铬铁粉的高性能铁基粉末冶金材料的制备
• 2.1.1 材料成分设计
• 2.1.2 球磨
• 2.1.3 压制、烧结及热处理
• 2.2 添加微细铬铁粉的铁基粉末冶金材料性能测试及方法
• 2.2.1 密度测试
• 2.2.2 孔隙形貌和金相组织观察
• 2.2.3 硬度测试
• 2.2.4 拉伸实验
• 2.2.5 磨损试验
• 2.3 整个实验的实施路线图
• 第三章 实验结果及分析
• 3.1 球磨SEM 形貌及粒度分析
• 3.2 孔隙度、密度分析
• 3.2.1 添加粉末粒度对烧结态孔隙形貌的影响
• 3.2.2 压力对烧结密度的影响
• 3.2.3 致密化及合金元素的扩散
• 3.2.3.1 烧结致密化理论
• 3.2.3.2 Cr 元素的扩散固溶情况
• 3.3 显微组织观察
• 3.3.1 Cr 含量对烧结组织的影响
• 3.3.2 高频淬火处理对组织的影响
• 3.3.3 X 射线分析
• 3.3.4 透射电镜分析
• 3.4 硬度测试
• 3.4.1 冷压烧结材料硬度
• 3.4.2 高频淬火处理对显微组织硬度的影响
• 3.4.2.1 实验结果分析
• 3.4.2.2 高频感应淬火的表面强化机理
• 3.5 拉伸性能
• 3.5.1 实验数据分析
• 3.5.2 拉伸断口形貌分析
• 3.5.3 断裂理论分析
• 第四章 材料的摩擦磨损性能研究
• 4.1 磨损机制理论介绍
• 4.2 冷压烧结未热处理材料摩擦磨损性能
• 4.2.1 实验数据分析
• 4.2.2 磨损表面形貌观察
• 4.2.3 磨屑形貌观察
• 4.2.4 烧结态铁基粉末冶金材料磨损机理分析
• 4.3 高频淬火材料摩擦磨损性能
• 4.3.1 实验数据分析
• 4.3.2 磨损表面形貌观察
• 4.3.3 磨屑形貌观察
• 4.3.4 高频淬火态铁基粉末冶金材料磨损机理分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 致谢