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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