冲蚀磨损为材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的一类磨损,粒子一般小于1000 μm,冲击速度在550 m/s以内[1,2]
在电力、矿山、水泥等行业,冲蚀磨损普遍存在,带来了不可估量的经济损失
在电力、矿山和水泥等领域,用于制造高效、长寿命粉磨设备的高铬铸铁和高锰钢等不仅依赖Cr、Mo、Ni等稀有元素,其耐磨性能也不高[3]
陶瓷/金属复合材料综合了陶瓷的高硬度和金属强韧性
制造陶瓷颗粒增强金属复合材料需要Al2O3、ZTA[4]、SiC、WC、TiC等陶瓷颗粒,其基体主要有高铬铸铁[5,6]、耐磨钢等金属材料;制备工艺有粉末冶金法、真空浸渗法和挤压铸造法
用粉末冶金法制备的WC、TiC金属陶瓷因成本的限制主要应用在刀具和钻具等领域;用真空浸渗法制备的ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁磨辊磨盘在各电厂的粉磨设备上获得了应用,并取得了良好的经济效益
但是,在陶瓷颗粒增强金属复合材料中金属陶瓷界面的结合较弱,使陶瓷颗粒容易剥落;过高的工作温度使金属软化,导致陶瓷颗粒增强效果减弱直至消失
SiC泡沫陶瓷/球墨铸铁三维双连续相复合材料是一种SiC泡沫陶瓷整体增强球墨铸铁的复合材料
其中的陶瓷相与金属相之间形成了相互贯穿和相互支撑的三维联通网络
三维空间中的每一个相都是连通的,这种结构有助于最大限度的保留和利用两相的优势
通过陶瓷相和金属相的人工设计可以使复合材料兼具低膨胀系数、高强度、良好的耐磨性[7,8,9,10]和优异的强韧性[11,12],比传统的耐磨材料有明显的优势[13,14]
杜奇等[15]研究了Si3N4/1Cr18Ni9Ti双连续相复合材料的泥浆冲蚀性能,发现Si3N4/1Cr18Ni9Ti双连续相复合材料因Si3N4泡沫陶瓷的保护作用比1Cr18Ni9Ti不锈钢具有更好的耐冲蚀性
陈亮[16]研究了用常压浇注法制备的SiC/Fe基双连续相复合材料并研究其摩擦性能
结果表明:SiC/Fe基双连续相复合材料的耐磨性能是铸铁的2.1~7.9倍
本文以球墨铸铁作为基体相以SiC泡沫陶瓷为约束骨架,利用挤压铸造工艺制备出SiC泡沫陶瓷/球墨铸铁双连续复合材料,同时制备了SiC陶瓷颗粒/球墨铸铁复合材料
对比研究了DI、SiCfoam/DI、SiCp/DI等复合材料的耐冲蚀性能,以期为SiCfoam/DI复合材料在工程中的应用提供实验基础
1 实验材料、
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