邱博等：宏观颗粒增强铁基复合材料的制备与性能 ·975· 8-480020.0kV17.0mm60SEM) 500m 490020015 mm x1 50k SE (c) 800d 600 500 600 400 300 400 200 e 200 100 Si 3 能量keV 能量cV 图9复合抗磨件冲击断口形貌及能谱分析.(a)低倍：(b)高倍：()1处能谱分析：(d)2处能谱分析 Fig.9 Fracture morphology and EDS analysis of composites:(a)low times;(b)high times;(c)EDS analysis of position 1;(d)EDS analysis of position2 料的相对耐磨性是KmTBC26的3.3倍.这说明， 时，可以看出磨面较为光整，且平行于滑动方向的犁 液锻复合法制备的ZTA/KmTBCr226复合材料的耐 沟较浅和窄，表明试样表层塑性变形轻微，呈现磨粒 磨性在重载条件下更加优越 磨损特征.此时由于颗粒的强化作用，提高了复合 14 3.5 材料的硬度，并且为磨面提供了一个稳定的载体，使 3.30 1.2 @四单一金属 一复合材料 3.0 颗粒有效地承担磨面区域的载荷，减轻了磨损面的 25 塑性变形，有力的发挥了硬质颗粒的承载作用，从而 2.0 1.84 2.5 提高了耐磨性.而当载荷增加到900N时，复合材料 1.0 与对磨环之间的真实接触面积增加，接触应力增大， 0.2 0.5 导致磨面温度升高，承载能力下降，此时复合材料表 0 0 300N/30min 900N/10min 面的基体金属被逐渐磨损，由此产生较多的磨损微 磨损试验条件 粒，这些微粒不易从接触区排出，导致材料的磨损加 图10单一KmTBCr26以及ZTA/KmTBCr26复合材料在不同条 剧.同时，在较大载荷的作用下，可以看到材料表层 件下的磨损结果 出现裂纹，并且发现有破裂的片状覆盖层，表明塑性 Fig.10 Wear test results of KmTBCr26 and ZTA/KmTBCr26 com- posites under different wear conditions 变形较为严重.另一方面，随着金属基体的磨损，颗 粒逐渐从基体表面突出，此时复合材料上的载荷大 单一KmTBCr226以及ZTA/KmTBCr226复合抗磨 部分由颗粒承受，造成部分陶瓷颗粒的碎化与脱落 件在不同载荷下磨损后的磨面形貌如图11所示. 现象，导致复合材料的磨损量有所上升 可以看出，KmTBCr226铸铁的磨损表面有明显的塑 ZTA/KmTBCr26复合抗磨件中KmTBCr26基体 性变形特征以及连续的较宽和较深的犁沟特征，与 和ZTA颗粒在载荷900N时的磨损形貌如图12所 ZTA/KmTBCr26相比，其表面粗糙度较高.并且随 示.KmTBCr226基体的磨损与陶瓷颗粒相比较明显， 着载荷的增大，变形程度加剧，KmTBCr226铸铁磨损 可以看出显微切削的痕迹，原因是加载载荷较大时， 表面的塑性变形发展为塑性流动并伴有材料的脱落 滑动磨损过程中对磨环与抗磨件表面的接触应力较 现象，呈现出黏着磨损特征.当在KmTBC26金属 大，在旋转切应力作用下，具有一定表面粗糙度的对 基体中引入ZTA增强颗粒形成复合材料后，其磨损 磨环对基体产生了强烈的“刨削”作用，在磨面划出 性能则取决于金属基体与颗粒的协同作用.复合抗 许多犁沟，同时把金属推向两侧形成微脊垄，使 磨件的磨面形貌如图11(c)、(d)所示，当载荷较低 KmTBCr26基体快速磨损，产生大量磨屑，并使磨损邱 博等: 宏观颗粒增强铁基复合材料的制备与性能 图 9 复合抗磨件冲击断口形貌及能谱分析 郾 (a) 低倍; (b) 高倍; (c) 1 处能谱分析; (d) 2 处能谱分析 Fig. 9 Fracture morphology and EDS analysis of composites: (a) low times; (b) high times; (c) EDS analysis of position 1; (d) EDS analysis of position 2 料的相对耐磨性是 KmTBCr26 的 3郾 3 倍. 这说明, 液锻复合法制备的 ZTA/ KmTBCr26 复合材料的耐 磨性在重载条件下更加优越. 图 10 单一 KmTBCr26 以及 ZTA/ KmTBCr26 复合材料在不同条 件下的磨损结果 Fig. 10 Wear test results of KmTBCr26 and ZTA/ KmTBCr26 com鄄 posites under different wear conditions 单一 KmTBCr26 以及 ZTA/ KmTBCr26 复合抗磨 件在不同载荷下磨损后的磨面形貌如图 11 所示. 可以看出,KmTBCr26 铸铁的磨损表面有明显的塑 性变形特征以及连续的较宽和较深的犁沟特征,与 ZTA/ KmTBCr26 相比,其表面粗糙度较高. 并且随 着载荷的增大,变形程度加剧,KmTBCr26 铸铁磨损 表面的塑性变形发展为塑性流动并伴有材料的脱落 现象,呈现出黏着磨损特征. 当在 KmTBCr26 金属 基体中引入 ZTA 增强颗粒形成复合材料后,其磨损 性能则取决于金属基体与颗粒的协同作用. 复合抗 磨件的磨面形貌如图 11(c)、(d)所示,当载荷较低 时,可以看出磨面较为光整,且平行于滑动方向的犁 沟较浅和窄,表明试样表层塑性变形轻微,呈现磨粒 磨损特征. 此时由于颗粒的强化作用,提高了复合 材料的硬度,并且为磨面提供了一个稳定的载体,使 颗粒有效地承担磨面区域的载荷,减轻了磨损面的 塑性变形,有力的发挥了硬质颗粒的承载作用,从而 提高了耐磨性. 而当载荷增加到900 N 时,复合材料 与对磨环之间的真实接触面积增加,接触应力增大, 导致磨面温度升高,承载能力下降,此时复合材料表 面的基体金属被逐渐磨损,由此产生较多的磨损微 粒,这些微粒不易从接触区排出,导致材料的磨损加 剧. 同时,在较大载荷的作用下,可以看到材料表层 出现裂纹,并且发现有破裂的片状覆盖层,表明塑性 变形较为严重. 另一方面,随着金属基体的磨损,颗 粒逐渐从基体表面突出,此时复合材料上的载荷大 部分由颗粒承受,造成部分陶瓷颗粒的碎化与脱落 现象,导致复合材料的磨损量有所上升. ZTA/ KmTBCr26 复合抗磨件中 KmTBCr26 基体 和 ZTA 颗粒在载荷 900 N 时的磨损形貌如图 12 所 示. KmTBCr26 基体的磨损与陶瓷颗粒相比较明显, 可以看出显微切削的痕迹,原因是加载载荷较大时, 滑动磨损过程中对磨环与抗磨件表面的接触应力较 大,在旋转切应力作用下,具有一定表面粗糙度的对 磨环对基体产生了强烈的“刨削冶作用,在磨面划出 许多犁沟,同时把金属推向两侧形成微脊垄,使 KmTBCr26 基体快速磨损,产生大量磨屑,并使磨损 ·975·