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第1章 绪论 1

1.1复合材料的定义及分类 2

1.1.1复合材料的定义 2

1.1.2复合材料的分类 3

1.1.3金属基复合材料的分类 7

1.2金属基复合材料的制备工艺及应用现状 8

1.2.1金属基复合材料的制备工艺 8

1.2.2金属基复合材料的应用及性能 14

1.2.3颗粒增强金属基复合材料的研究现状 19

1.3颗粒增强金属基表层复合材料的研究及应用现状 25

1.3.1表层复合材料的定义 25

1.3.2表层复合材料的制备方法 26

1.3.3表层复合材料的研究现状 34

1.3.4表层复合材料的应用现状 35

1.4颗粒增强钢铁基表层复合材料的研究现状 36

1.4.1颗粒增强表层复合材料的分类 36

1.4.2氧化铝颗粒增强钢铁基表层复合材料的研究现状 37

1.4.3碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合材料的研究现状 37

1.4.4其他陶瓷颗粒增强钢铁基表层复合材料的研究现状 39

1.5颗粒增强金属基表层复合材料的研究趋势与展望 39

1.5.1存在的主要问题 39

1.5.2最新研究进展与发展趋势 40

1.5.3产业化过程中急需解决的关键技术 43

第2章 颗粒增强钢铁基表层复合材料的组织及结构设计 49

2.1结构设计 49

2.2基体与增强体的润湿性和相容性 51

2.2.1基体与增强体的润湿性 51

2.2.2基体与增强体的相容性 52

2.3基体选择 53

2.3.1基本原则 54

2.3.2基材选择 54

2.3.3基体选择原则 55

2.4增强颗粒选择 57

2.4.1基本原则 57

2.4.2颗粒大小 58

2.4.3颗粒形状 61

2.4.4颗粒体积分数 61

2.4.5增强体的表面处理方法 64

第3章 铸渗法制备碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合材料 69

3.1复合材料的结构设计和组织设计 69

3.2铸渗法制备碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合材料工艺流程 70

3.2.1基材、基体及增强颗粒的选择 70

3.2.2铸渗法制备碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料 74

3.2.3铸渗法制备碳化钨颗粒增强钢基表层复合材料 79

3.3表层复合材料的表面质量及尺寸精度研究 80

3.3.1工艺参数对涂覆预制块法制备复合材料表面形貌的影响 81

3.3.2预置方法对复合材料表面质量的影响 84

3.3.3表层复合材料的尺寸精度 86

第4章 碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合材料的组织 90

4.1涂覆预制块法制备的铁基表层复合材料的组织 90

4.1.1不同碳化钨颗粒体积分数的复合层组织 90

4.1.2表层复合材料的物相分析 93

4.1.3表层复合材料的复合层组织 94

4.1.4表层复合材料的基材区和过渡区显微组织 96

4.2压制预制块法制备的铁基表层复合材料的组织 98

4.2.1表层复合材料的复合层组织 98

4.2.2表层复合材料的过渡层组织 100

4.3碳化钨颗粒增强高铬钢基表层复合材料的组织 100

4.3.1复合层物相分析 101

4.3.2不同碳化钨颗粒质量分数复合层显微组织 101

4.3.3表层复合材料过渡层显微组织 104

4.4元素添加对表层复合材料基体组织的影响 107

4.4.1 Cr对灰铸铁基表层复合材料基体组织的影响 107

4.4.2 Co对灰铸铁基表层复合材料基体组织的影响 112

4.4.3 Ni对高铬钢基表层复合材料基体组织的影响 115

4.4.4 Mo对高铬钢基表层复合材料基体组织的影响 120

4.4.5未添加合金粉末的碳化钨／高铬钢基表层复合材料的组织 124

第5章 碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合材料的界面和界面反应控制 127

5.1界面的基本概念 128

5.1.1界面的定义 128

5.1.2界面效应 128

5.1.3界面结合类型 129

5.2金属基复合材料的界面 130

5.2.1金属基复合材料的界面特点 130

5.2.2界面模型 130

5.2.3界面微观结构 131

5.2.4界面稳定性 133

5.3金属基复合材料的界面反应控制 134

5.3.1界面反应与界面结合强度 134

5.3.2金属基复合材料的界面反应控制途径 135

5.4金属基复合材料的界面设计 136

5.5碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料的界面特性 138

5.5.1增强颗粒与基体间界面测试方法 138

5.5.2预制块为碳化钨、高碳铬铁时增强体与基体的界面 139

5.5.3预制块为碳化钨时增强体与基体的界面 147

5.5.4高碳铬铁为基体时增强体与基体的界面 151

5.5.5碳化钨颗粒在基体中的熔解和溶解 152

5.6 碳化钨颗粒增强钢基表层复合材料的界面 156

5.6.1增强颗粒和基体间界面 156

5.6.2基材与复合层间的界面 157

第6章 碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合材料的力学性能 160

6.1材料力学性能概述 160

6.2 V-EPC制备碳化钨／铁基表层复合材料的硬度 161

6.2.1表层复合材料的宏观硬度 161

6.2.2表层复合材料的微观硬度 163

6.3不同预制块制备的表层复合材料显微硬度特性 164

6.3.1含镍预制块制备钢基表层复合材料的硬度 164

6.3.2含钨预制块制备钢基表层复合材料的硬度 165

6.3.3含钼预制块制备钢基表层复合材料的硬度 167

第7章 碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合材料的磨损性能 169

7.1材料磨损简介 169

7.1.1磨损产生的原因 169

7.1.2材料磨损对材料的影响 169

7.1.3磨损分类 170

7.1.4表征材料磨损性能的参量 170

7.2碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料的冲蚀磨损性能 171

7.2.1冲蚀磨损性能研究意义 171

7.2.2冲蚀磨损工况下的磨损机制 171

7.2.3影响冲蚀磨损的因素 173

7.2.4浆体冲蚀磨损 174

7.2.5浆体性质及靶材对冲蚀磨损的影响 176

7.2.6冲蚀磨损工况对工件材质的要求 176

7.2.7碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料的冲蚀磨损性能 179

7.3碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合材料的冲击磨料磨损性能 188

7.3.1冲击磨料磨损测试方法 188

7.3.2 Cr对铁基表层复合材料冲击磨料磨损性能的影响 190

7.3.3 Co对铁基表层复合材料冲击磨料磨损性能的影响 191

7.3.4 Cr、 Co元素对表层复合材料冲击磨料磨损的影响机制 192

7.3.5合金元素对钢基表层复合材料冲击磨料磨损的影响 195

7.4碳化钨颗粒增强钢基表层复合材料的高温摩擦磨损性能 203

7.4.1摩擦磨损实验 203

7.4.2载荷对摩擦磨损性能影响 206

7.4.3滑动速度对摩擦磨损性能影响 207

7.4.4体积分数对摩擦磨损性能影响 208

7.4.5温度对摩擦磨损性能影响 209

7.4.6高温摩擦磨损机理 210

7.5碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合材料的三体磨料磨损性能 213

7.5.1实验机的重现性实验及三体磨料磨损的实验方法 214

7.5.2不同碳化钨体积分数复合材料的三体磨料磨损性能 216

7.5.3不同载荷下复合材料的三体磨料磨损性能 218

7.5.4不同磨损时间下复合材料的三体磨料磨损性能 219

7.5.5表层复合材料的三体磨料磨损机理 220

第8章 碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合材料的应用 223

8.1耐磨材料的研究意义与价值 223

8.2碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合材料制备工艺技术 223

8.2.1碳化钨颗粒增强钢铁基表层复合耐磨回转体零件开发 224

8.2.2碳化钨颗粒增强钢铁基局部复合杂质泵过流部件开发 228

参考文献 236