Ni包覆TiC颗粒增强钢基复合材料的制备及组织性能研究

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论文作者采用化学镀的方法制备出Ni包覆的TiC复合粉末,并采用热等静压法制备出TiC颗粒增强Fe基复合材料,采用真空烧结法制备出TiC颗粒增强钢基复合材料。借助扫描电子显微镜、差热分析仪、X射线衍射仪、显微硬度计、电子万能试验机等设备,对复合材料的组织和性能进行了分析,主要结论如下:(1)化学镀中最佳的工艺参数为pH=10,施镀温度70℃,联氨浓度为100ml/L, TiC装载量10g/L。在最佳的工艺参数下,每克TiC表面Ni的平均施镀速度为v=13mg/min,每克TiC的平均覆镀量M=0.26g,反应时间约为60min,镀层平均厚度为0.2μm。施镀温度从70℃升高至95℃时,镀层从致密的胞状结构变为疏松多孔的海绵状结构。(2)采用热等静压的方法,在1200℃的温度、150MPa的压力下保温保压4h,制备了TiC含量为4wt%的TiC/Fe复合材料。复合材料中TiC分布均匀,没有明显偏聚或粗化长大的现象。Ni的包覆使TiC/Fe复合材料烧结态的致密度从99.73%提高到99.96%,硬度从210HV提高到243HV,抗拉强度从514MPa提高到565MPa,伸长率从10.3%提高到11.7%,在30-70N载荷下的磨损量也降低了32%-75%。(3)采用真空烧结的方法,在1380℃的温度下烧结4h制备了TiC/钢复合材料。复合材料中TiC出现了一定程度的偏聚。与不添加增强相的烧结H13钢相比,1wt%Ni包覆的TiC的加入使复合材料抗拉强度从1069MPa提高到1337MPa,硬度从462HV提高到482HV,但伸长率从8.2%降低到5.0%,冲击韧度也由13.4J/cm2降低到9.6J/cm2;当添加2wt%Ni包覆的TiC时,复合材料硬度继续提高到496HV,抗拉强度反而降低到1011MPa,伸长率继续下降到3.4%,冲击韧度下降到4.7J/cm2;当添加2wt%未处理的TiC时,抗拉强度、硬度、伸长率和冲击韧度分别下降到848MPa、463HV、3.0%和4.5J/cm2。
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