Vol.20 No.5 张济山等：喷射沉积18N(250)马氏体时效钢-(Al2O)P复合材料的组织与性能 ·449· 550 500 (a) 550 (b) (c) 500 500 450 450 450 400的° ▣ ◆ 4005 ■b 400。 350: 每 350 .■ 350 300 300* 8 300 250 250 2 68101214 0 2 68101214 02468101214 时效时间/h 图5复合材料和基体合金的时效硬化曲线，■基体合金，口复合材料 时效温度：(a)440℃；b)480℃；(c)520℃ AL,O,颗粒和基体界面距离的变化规律.可见，在A1,O,颗粒周围，弹性模量和硬度均出现明显 的梯度变化.经过一定距离后这些性能迅速衰减到常量.可见，在欠时效状态下，性能的衰减 最快，过时效时最慢.这一点将在下面进一步讨论， 9 3讨论 8 7 基体马氏体时效钢 晶粒细化是雾化喷射沉积成形材料的主 6 要特点之一山较冷的增强颗粒同金属熔滴混 ■ 4 合时将发生热量的转移，增加熔滴的冷却速 3 度，使晶粒进一步细化.此过程的焓变可表示 复合材料 为： 0 △H=AMf∫TcdT. 440 460 480 500520 其中：T为熔滴和颗粒达到平衡时的温度；T。 时效温度/℃ 为增强颗粒的起始温度；c为增强颗粒的比热 图6复合材料和基体马氏体时效钢达到 容；M为熔滴的质量；A为混合效率系数：∫为 峰时效的时间同时效温度的关系 增强颗粒的体积分数.可见，焓变正比于增强 颗粒的数量和熔滴的大小.增强颗粒的喷人可部分弥补不同尺寸熔滴冷却速度的不同，即较 350 10 1-峰时效 1-毕时效 300 2-欠时效 2-欠时效 250 3-过时效 3-过时效 6 200 150 (a) oo o (b) 2 b 100 0 102030405060 0102030405060 距离/μm 距离/μm 图7不同时效状态下ALO颗粒附近弹性模量(a)和硬度b)随离开界面距离的变化V o l . 2 0 N 6 . 5 张济山 等 : 喷射沉积 18 瓦( 2 5 0) 马 氏体时效 钢代A1 2岛) P 复合材料的组织与性能 · 4 49 气气n 一 一 5 0 0 一 中.日丫阵卜卜1匕 ù亡、 n口nCCUU 0 J户 O 」只 4 气j ,J,1 . .ù 渭 } ’料 八 一 ! 5 0 沪 {卿气 久一 刀 } 4犯 广 几孟 { 4 0 0 } 介 、 , 1 ” 0 } 3 0 0 匡 犷 . O 二 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 10 1 2 1 4 0 2 . 心 4 6 8 1 0 12 14 时效时间 / h 图 5 复合材料和基体合金的时效硬化 曲线 , . 基体合金 , 口复合材料 时效温度 : ( a ) `叨 ℃ ; (b ) 4 5 0 ℃ ; ( c ) 5 2 0 ℃ 1A 2 q 颗粒 和基体 界面距离 的变化规律 . 可见 , 在 1A 2 0 3 颗 粒周 围 , 弹性模 量和 硬度均 出现 明显 的梯 度变 化 . 经过 一定距 离后这 些性 能迅速 衰减 到常 量 . 可见 , 在 欠 时效 状态下 , 性能 的衰减 最快 , 过时效 时最慢 . 这一点将 在下面进 一步讨论 . ,、 ,一l 3 讨论 晶粒 细化是 雾化 喷射沉积 成形 材料 的主 要特 点之 一 川 . 较冷的增强 颗粒 同金属 熔滴混 合 时 将 发 生热 量 的转移 , 增 加熔 滴 的 冷却速 度 , 使晶粒 进一 步细化 . 此过程 的烙 变可 表示 为 : △ H 一 uMA f f令户.T 其中 : T 为熔滴和 颗粒 达到 平衡 时 的温度 ; 0T 为增 强颗粒的起始 温度 ; cP 为增 强颗粒 的 比热 容 ; M d为熔滴的质量 ; A 为混合效率系数 ; f 为 增 强 颗粒的 体积 分数 . 可见 , 烩 变正 比于 增强 基体马 氏 体时效钢 伙弧、 湘 宜岔极奢月、 4 4 0 4 6 0 4 8 0 5 0 0 5 2 0 时效温度 / ℃ 图6 复合材料和基体马氏体 时效钢达到 峰时效的时 间同时效温度的关系 颗粒 的数 量和熔 滴的大小 . 增 强颗粒 的喷人 可 部 分弥 补 不 同尺 寸熔 滴冷 却速度 的不 同 , 即较 。侧豁彭嚼dg/ 峰时效 4 乙, ù、 ùnUI à 0 工工J O ,J 、ù`,21 艺白O曰 0 10 2 0 30 4 0 5 0 6 0 0 10 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 距离 /“ m 距 离/ 协m 图 7 不同时效状态下 A 气q 颗粒附近弹性模斌a) 和硬度 伪)随离开界面距 离的变化