《WCp/鋼基表層複合材料的組織控制及熱疲勞特性研究》是依託昆明理工大學，由李祖來擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：WCp/鋼基表層複合材料的組織控制及熱疲勞特性研究
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：李祖來
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
項目以冶金、水泥、發電等行業廣泛存在的高溫磨損、激冷激熱複合工況為套用背景，以碳化鎢顆粒增強鋼基表層複合材料為研究體系，採用等離子快速燒結 (SPS) + 真空界面重熔研究方法模擬材料的製備，選取極限工藝參數（如較大限度地降低或提高WCp體積分數），以便於由易到難地開展表層複合材料的熱疲勞特性及其與組織的關聯性研究。結合現代分析測試手段，探索碳化鎢顆粒在基體中的溶解-析出機制、其它物相的生成機制及增強體與基體間和複合層與基材間的界面形成機制，研究各種物相的形態和分布規律及其抗高溫氧化特性對熱疲勞裂紋萌生、擴展的影響，以獲得WCp/鋼基表層複合材料的組織控制機制及組織與熱疲勞特性間的關在線上制。項目的實施將大大拓展陶瓷顆粒增強鋼基表層複合材料及其他具有類似組織結構的材料的套用領域，為其在高溫磨損、激冷激熱等複合工況下熱疲勞壽命的提高提供新的技術途徑和可靠的理論指導。
結題摘要
近年來，WCp/鋼基表層複合材料得到了較好的發展，有望在激冷激熱工況下的冶金、機械等領域獲得套用。但鑒於該類複合材料組織結構上的複雜性，欲解決以上套用問題，複合材料的熱疲勞特性研究將成為重中之重。採用等離子快速燒結(SPS)+真空界面重熔法模擬製備了碳化鎢顆粒增強複合材料。實現了複合材料基體組織的可控性，有效的排除了製備工藝缺陷對研究結果的影響。採用極限工藝法，製備了製備了不同極限工藝參數以及不同基體的複合材料，為從簡到難研究複合材料的熱疲勞性能提供了有利條件。在重熔處理過程中，隨著重熔溫度的升高，界面反應區的寬度呈增加趨勢；界面反應產物為Fe3W3C，其形成過程為：1314 ℃下碳化鎢顆粒內部發生反應：2WC→W2C+C，持續升溫至1341 ℃，顆粒中的W2C與基體發生反應3Fe+W2C→Fe3W3C+1/2C。利用熱震實驗，對比不同基體組織和極限工藝法製備的複合材料的熱疲勞性能。發現基體和增強顆粒之間的熱膨脹係數差異及增強顆粒的自身脆性，導致裂紋在複合層中的萌生、擴展不可避免；珠光體為基體的複合材料熱疲勞性能優於鐵素體為基體的複合材料的熱疲勞性能；裂紋更易在巨觀界面的顆粒處擴展，且裂紋的萌生位置為顆粒與基體間的界面反應區處。
