原位VCp-Fe復合材料微觀結(jié)構(gòu)及熱處理工藝研究.pdf

1、本文通過熱力學與動力學計算，研究了原位VC<,p>/Fe復合材料中 VC 顆粒生成的熱力學與動力學條件；利用XRD、SEM、TEM，探討了復合材料的組織結(jié)構(gòu)與 VC 顆粒的形貌、微觀結(jié)構(gòu)；研究了熱處理對復合材料組織與力學性能的影響及對耐磨耐蝕性能的影響，確定了 VC<,p>/Fe復合材料的最佳熱處理工藝。 熱力學計算表明，反應摩爾焓AH對VC顆粒的生成影響不大，Gibbs自由能AG是影響反應能否進行的主要因素。在Fe-Cr-Ni

2、-V-C五元熔體中，生成Cr<,7>C<,3>的Gibbs自由能最低，低溫時(T<1579.8K)優(yōu)先生成，且抑制了其它鉻的碳化物的生成。當T>1579.8K時，VC 的Gibbs自由能最低，隨著溫度的升高，VC 逐漸生成；當溫度達到Cr<,7>C<,3>的熔點(1938K)時，Cr<,7>C<,3>分解，VC開始大量形核、長大。 動力學計算得到了 VC 生成反應在不同溫度下的反應速率 k 與活化能 Ea(Ea=3.447×10

3、<,5>J/mol)，而且隨著反應溫度的升高，反應速率逐漸降低。計算表明，當反應溫度為1727℃時 VC在1分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)化了90％。 XRD 分析表明，復合材料的基體為鐵素體和奧氏體雙相組織，增強相為V<,4>C<,3>，有少量的Cr<,7>C<,3>存在。TEM分析進一步證明，增強顆粒為V<,4>C<,3>，并對其[011]方向上的電子衍射斑點進行了指數(shù)標定。深腐蝕后的SEM觀察表明，復合材料中增強顆粒V<,4>C<,3>在空間呈

4、球狀。對復合材料的顆粒粒徑分析表明，VC顆粒的體積分數(shù)為9.487％，其粒徑分布為5～10＃m，平均粒徑為6.647μm。當VC轉(zhuǎn)化80.74％時，基體含碳量為5.46％。 熱處理研究表明，VC 顆粒不隨熱處理工藝而改變；材料淬火后沒有得到馬氏體，其硬度基本沒有變化，但沖擊韌性顯著提高(α<,k>=15.3J/era<,2>)，而且復合材料的沖擊韌性隨著淬火保溫時間延長而提高；高溫退火使材料的基體由 Y-Fe 轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，鉻的