合金化铁粉对金属/金刚石复合材料性能的影响
<DIV>以铁磷及铁铜预合金粉末的形式加入铁，提高金属基体以及金刚石/金属复合材料的强度，提高对金刚石的把持力和耐磨性。</DIV><DIV><STRONG>1、实验方法</STRONG></DIV>
<DIV>采用小于75μm目的还原铁粉和鞍钢粉材厂生产的铁铜预合金粉末（Fe-7.2Cu-0.8Sn-0.05其他）及铁磷预合金粉末（Fe-0.51P-0.15C）为基础粉末，按下列配方表配制基体成分：（体积分数）%</DIV><!--mstheme-->
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<DIV align=center><FONT size=2>Ni</FONT></DIV><!--mstheme--></FONT></TD>
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<DIV>注：A4为自制母预合金粉末</DIV>
<DIV>采用热压法制备样品，设备为直热式热压机，石墨模具，热压在空气中进行。温度850-870℃，保温时间4-6min，热压压力为35Mpa。</DIV>
<DIV>采用HR-150A硬度计测定基体的硬度；在WE-10A液压式万能材料实验机上测定三点抗弯强度，试样尺寸为5×5×40mm；采用阿基米德法测量试样密度；用自制磨损实验机测试基体耐磨性。</DIV>
<DIV>结果如下：</DIV><!--mstheme--></FONT>
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<DIV align=center><FONT size=2>基体材料</FONT></DIV><!--mstheme--></FONT></TD>
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<DIV align=center><FONT size=2>相对密度：%</FONT></DIV><!--mstheme--></FONT></TD>
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<DIV align=center><FONT size=2>抗弯强度：MPa</FONT></DIV><!--mstheme--></FONT></TD>
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<DIV align=center><FONT size=2>硬度：HRC</FONT></DIV><!--mstheme--></FONT></TD>
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<DIV align=center><FONT size=2>磨损率：</FONT></DIV><!--mstheme--></FONT></TD>
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<DIV align=center><FONT size=2>复合材料强度：MPa</FONT></DIV><!--mstheme--></FONT></TD></TR>
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<DIV><STRONG>2、结论与分析</STRONG></DIV>
<DIV>2.1预合金粉末能够提高金属基体密度、强度、耐磨性。</DIV>
<DIV>a、<FONT size=2> Fe-Cu</FONT>预合金粉末内存在的Cu、Sn成分，当热压温度高于其熔点时，在合金化的铁粉内部将生成液相，这有利于热压材料的致密化，使其密度达到99.6%。另外，由于铜的作用是强化铁素体，使用合金化的粉末有利于合金元素的均匀化，充分发挥铜的固溶强化作用，使基体的抗弯强度提高。</DIV>
<DIV>b、<FONT size=2> </FONT>以Fe-P预合金粉末为基础粉时，一方面，由于磷与铁的原子半径相差较大，形成间隙式固溶体起固溶强化作用。另一方面，磷的加入稳定了α-Fe相，铁在α-Fe相中高的扩散系数增加了烧结的致密化程度，使其密度达到99.6%。密度增加导致强度增加。</DIV>
<DIV>c、<FONT size=2> </FONT>由于Fe基预合金粉末的加入提高了基体的相对密度，使其更接近理论密度值，而基体的耐磨性与空隙度有关，密度低，空隙度就大，颗粒间的连接减弱，表面粗糙，耐磨性就低。因此，提高了基体的相对密度的同时，就提高了耐磨性。</DIV>
<DIV>2.2基础粉末粒度对基体硬度的影响：降低颗粒尺寸有利于增加材料的硬度</DIV>
<DIV>采用还原铁粉基体的显微组织细小，WC颗粒较为弥散的分散在铁粉周围，而使用Fe-Cu预合金粉的试样显微组织粗大，WC颗粒呈团聚状。因此，采用还原铁粉基体的试样中，WC的弥散强化作用明显，表现为宏观硬度高；而Fe-Cu预合金粉的颗粒粗，WC颗粒呈团聚状，弥散强化作用差，表现为宏观硬度低。</DIV></FONT>
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